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时间:2019-02-04
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1、钢板桩围堰的设计与施工薛保民摘要本文结合237省道淮安段淮河入海水道、苏北灌溉总渠大桥钢板桩围堰设计与施工的工程实践,初步探讨了钢板桩围堰在桥梁深水基础中的应用。关键词钢板桩围堰设计施工前言钢板桩围堰施工是桥梁建设应用广泛且成熟的施工工艺,主要适用于内陆河道或水库围堰法施工水下承台。237省道淮安段淮河入海水道、苏北灌溉总渠大桥主墩承台就采用钢板桩围堰的施工方法,本文就钢板桩围堰的设计与施工作简要的介绍。1、工程概况237省道淮安段淮河入海水道、苏北灌溉总渠大桥位于淮河入海道淮安枢纽下游7KM处,南北走向,桥墩轴线与水流方向基本一致,起讫点桩号为:K38+491.20~K
2、39+811.400,桥梁全长1320m,全桥结构布置形式为:4×30+4×30+5×40+5×40+(56.5+3×90+56.5)+3×30+4×25+4×25,18#-23#墩为本桥的第五联,上部结构为挂篮悬浇箱梁,群桩基础,左右幅独立承台,其中18#墩位于入海水道北偏泓中,19#墩位于南北偏泓之间的河堤上,靠近南偏泓,20#墩位于灌溉总渠中堤左侧坡脚下,21#~22#位于灌溉总渠内,23#墩位于328省道南侧路肩上。18#、23#墩为边跨墩,承台尺寸8.4m×7m×2.5m,19#、20#、21#、22#墩为主跨墩承台尺寸为10.7m×10.7m×3.2m,18#
3、墩承台底标高为-3.3m,19#墩承台底标高-4.0m,20#墩承台底标高-2.7m,21#墩承台底标高-0.3m,22#墩承台底标高-1.7m,23#墩承台底标高9.75m。2、钢板桩围堰尺寸及数量2.1、钢板桩围堰尺寸考虑左右幅承台距离比较近,左右两个承台采用一个钢板桩围堰施工,同时考虑承台施工时施工空间需要,围堰与承台之间预留1.5m操作空间。另外考虑钢板桩每根宽0.4m,围堰每边尺寸按照0.4m倍数考虑。选定:边墩承台钢板桩围堰平面尺寸为10m×24.8m,主墩承台钢板桩围堰平面尺寸为12.8m×26.8m。2.2、钢板桩型号及数量钢板桩的型号采用拉森Ⅳ型,长度为
4、15米及12米。序号主墩台号承台底标高(m)河床标高(m)常水面标高(m)钢板桩入土深度(m)备注9顶面标高(m)拟用钢板桩长(m)118#-3.30.52.03.0125.2边墩219#-4.01.83.04.0156.5主墩320#主墩明挖421#-0.33.156.57.5156.7主墩522#-1.73.566.57.5155.3主墩备注:承台下混凝土封层厚0.5m2.3、围堰围囹型号及数量序号主墩台号第一道围囹第二道围囹工字钢型号数量(m)工字钢型号数量(m)118#双拼I36b2×2(24.8+10)三拼I40b2×3(24.8+10)219#双拼I36b2×
5、2(26.8+13.6)三拼I40b2×3(26.8+13.6)321#双拼I36b2×2(26.8+13.6)双拼I40b2×2(26.8+13.6)422#双拼I36b2×2(26.8+13.6)三拼I40b2×3(26.8+13.6)合计3、钢板桩围堰设计计算21#、22#墩都在灌溉总渠中,地质条件大体一样,22#墩承台埋深较大,以22#墩承台为模型设计计算钢板桩,如下图:已知:土的饱和重度为:20KN/m3,内摩擦角Ф=15°,内聚力c=40Kpa,正常水位6.5m,最高水位7.5m。采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm3,[σ]=200Mpa,土的容重为20KN/
6、m3,水的容重为10KN/m3。93.1、钢板桩长度计算根据钢板桩的不同施工阶段的工况分为三种:3.1.1工况一:安装好第一层围囹,抽水、挖土至第二层围囹时。如左图:第一层围囹受力最大,根据单锚浅埋板桩计算规则,假定上端为简支,下端为自由支撑,因为是粘性土,且水压力比较大,墙后主动土压力不考虑,仅考虑水压力,被动土压力取安全系数为1.5,为使钢板桩保持稳定,则水压力和被动土压力对A点的力矩应等于零,即,解之得t=1.59m根据钢板桩的入土深度,求钢板桩的受力M=109KN.m和支点反力R=60KN,则钢板桩应力为,入土深度t小于实际入土深度5.3m,钢板桩弯应力б=53.
7、5Mpa≤[σ]=200Mpa,此工况满足要求。3.1.2工况二:安装好第二层围囹,继续抽水挖土至承台封底高程-2.2m,此时钢板桩受力最大,围囹支撑受力也最大,如下图。按照偏安全考虑,不考虑第一层围囹的影响,按照单锚支撑作用在A点计算第二层围囹,水压力和被动土压力对A点的力矩应等于零,即,解之得t=3.96m根据钢板桩的入土深度,求钢板桩的受力M=297KM.m和支点反力R=348KN,则钢板桩应力,入土深度t小于实际入土深度5.3m,钢板桩弯应力б=145Mpa≤[σ]=200Mpa,此工况满足要求。3.1.3工况三:施工
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