水中钢板桩围堰的设计与受力分析

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1、交通建设建材与装饰2013年10月水中钢板桩围堰的设计与受力分析何玲玲（中铁十一局集团第一工程有限公司湖北省襄阳市441104）摘要：根据钢板桩围堰的实际受力状况建立力学模型，通过理论计算确定钢板桩围堰的实际受力，并通过实际施工情况确定方案的可行性。比规范中采用的经验算法具有更高的精确性和安全性，能够更好的符合施工的工程需求。关键词：钢板桩；设计；受力分析中图分类号：U443.16+2文献标识码：B文章编号：1673-0038（2013）32-0136-03目前，钢板桩围堰的设计多数是使用《公路桥涵施工手册》和面以下0.5m处固结。教材书中的理论算法。由于经验算法带有很大的近

2、似性，并不一水流力计算：目前主墩处河床面最低标高约为-3.2m，水位按定能够真实反映钢板桩围堰的实际受力状况，有时会出现较大高水位+4.5计，流速按3.5m/s，局部冲刷按8m考虑。则作用在每的偏差，给围堰的使用带来很多不安全因素。本文以佛肇铁路绥米宽度钢板桩上的水流力：江特大桥主墩钢围堰水中施工为例，在对钢板桩围堰设计时采22酌V10伊3.5F=kA=1.3伊15.7伊1伊=127.6kN用了理论算法。经实践检验，理论算法能够较为精确的反应围堰w2g2伊9.8的实际受力状况，对于合理设置内支撑起到了重要的保证作用。水流力合力的着力点假定在设计最高水位线下0.3倍水深1工程概

3、况处，即-0.7m。绥江特大桥桥址位于广东省肇庆市大旺高新开发区，全长本工程使用钢板桩截面参数特性值如表1。表1钢板桩截面参数特性值4280m，全桥140个墩。绥江为北江一级支流，自西北向东南穿过单根钢板桩每延米钢板桩怀集、广宁和四会市，集水面积为7184km2，设计流速为2.79m/s，钢板桩型宽侧厚壁厚面积惯性矩截面矩设计洪水位为12.53m（珠基），河道通航等级为遇级。绥江主航道号BHtAIXZXmmmmmmcm2/mcm4/mcm3/m宽240m，主桥采用（50+80+50）m预应力混凝土连续箱梁跨越，SkSP-SX2760021018225.5567002700水中

4、墩共8个，主墩为4#、5#墩。2.2.2钢板桩及内支撑分析计算2水中钢板桩围堰的设计（1）主、被动土压力计算2.1施工方案确定本工程钢板桩施工范围内土层为淤泥粉质粘土、粉土夹粉根据本工程基坑较深、潮汐期水流较急等特点拟采用日本产砂，均为强透水性土层，土压力计算时均考虑采用水土分算法拉森遇型钢板桩进行围堰施工，4#、5#墩承台尺寸为26.9m伊（即土压力为按土的浮容重计算的有效土压力与土体间孔隙水23.2m伊4.8m，承台底标高均为-7.0m。围堰平面尺寸为30m伊的水压力之和）。25.2m，共设置两道内支撑，围堰顶高程为+5.0m，围堰底高程为-主、被动土压力系数及被动土修正

5、系数如表2。19.0m。围檩圈梁采用双拼HM588伊300型钢，支撑采用准630mm表2主、被动土压力系数及被动土修正系数钢管。节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。为确保土层名称Ka姨KaKp姨Kp被动土修正系数k整个围囹的刚度和稳定性，对每层中间一道工字钢上面加焊型淤泥粉质粘土0.6490.8051.5411.2421.5粉土夹粉砂0.3200.5663.1241.7671.8钢并将上下四道工字钢用25#槽钢焊接连接。（2）钢板桩计算主墩钢板桩围堰立面布置如图1。计算工况按照施工工序分为：工况一：内支撑安装后，围堰内水下吸泥、清淤至-9.8m；工况二：封底混凝土达

6、到强度后，围堰内抽光水；工况三：承台、墩身施工后向钢板桩与承台间回填砂土并在顶部浇注50cm厚C25混凝土冠梁，拆除第二道内支撑。钢板桩及内支撑计算根据上述施工工况，计算各支撑在各工况可能出现的最大反力和钢板桩最大内力。在计算时，各工况下钢板桩计算长度按等值梁法确定，从主动土压力与被动土压力相等的反弯矩截面（即净土压力为零或弯矩为零）截断形成等值梁计算支撑反力和钢板桩弯矩。图1主墩钢板立面布置图工况一内支撑安装后，围堰内水下吸泥、清淤至-9.8m。2.2水中钢板桩围堰的受力计算围堰内基底面以下7.2m范围内土的酌、准、c按加权平均值2.2.1计算假设计算：计算时取1m宽单位宽

7、度钢板桩；假设钢板桩在封底混凝土·136·2013年10月建材与装饰交通建设12.3伊0.6+31伊6.63管准530-10mm钢管最大组合应力为111.9MPa约[170]MPa，均满准==18.5kN/m7.2足要求！酌=17.8伊0.6+18.6伊6.6=29.4取第二道内支撑采用同样方法计算（在支撑钢管与圈梁相交7.2处下方焊接牛腿作为竖向约束）：圈梁最大变形为13.2mm约L/计算得：Ka=0.341，Kp=2.929，查表的：K=1.78。400=72mm，圈梁2H588最大组合应力为150