黄庄洼分洪闸钢板桩围堰设计要点

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1、黄庄洼分洪闸钢板桩围堰设计要点　　【摘要】在水闸加固工程中，当上游水深较大时建议采用钢板桩围堰。黄庄洼分洪闸钢板桩围堰设计与施工为同类工程提供工程实践，其结构设计具有一定的代表性。【关键词】水闸钢板桩围堰中图分类号：TV66文献标识码：A文章编号：1工程概况黄庄洼分洪闸位于天津市宝坻区白毛庄村南潮白新河左堤，是潮白新河向黄庄洼蓄滞洪区分洪的控制工程。加固后的分洪闸为开敞式水闸结构，共7孔，单孔净宽7.0m。设计洪水标准为50年一遇，设计分洪流量1360m3/s。施工期潮白河经常性水位5.413m，围堰最高挡水水位6.22m，最大水深约7.22m。根据工程总体布置情况、地形、水系特点并结

2、合工程工期安排，施工期内上游围堰推荐采用双排钢板桩围堰。2工程地质条件黄庄洼分洪闸闸址区位于燕山山前平原与滨海平原结合部，地势平坦、开阔，7本工程区内发育有较厚的第四系松散沉积物，地层岩性主要有第四系全新统人工堆积素填土，第四系全新统上组冲积粘土、壤土，第四系全新统中组浅海相沉积粘土、壤土、砂壤土、粉砂，第四系全新统下组冲积粘土、壤土、砂壤土、粉砂，第四系上更新统第五组冲积壤土、粉砂，第四系上更新统第四组滨海～潮汐带相沉积壤土。3钢板桩围堰设计双排钢板桩围堰即在围堰轴线两侧各设置一排钢板桩，两排钢板桩之间回填袋装土并通过拉杆进行连接形成的整体挡水挡土结构。围堰全长186m。围堰的设计水

3、位为6.22m，堰顶高程为6.72m。堰顶宽度为5.0m；堰体上、下游侧各设置两排40b型工字钢桩，一丁一横密排布置，在上、下游两排钢桩内侧填筑袋装土。上游钢桩顶高程6.22m，下游钢桩顶高程5.913m；两侧桩顶各设一排40a型槽钢作为水平横梁，横梁下设14mm厚三角形钢板（0.5×0.5m）作为横梁托架；上、下游两排工字钢桩采用Φ40mm钢筋拉杆连接，拉杆间距0.8m。4稳定及结构计算围堰稳定分析及结构计算参考《板桩码头设计与施工规范》(JTS167-3-2009)、《建筑基坑支护技术规程》(JTJ120-99)等规程规范。（1）整体稳定计算7在进行围堰整体稳定分析时，将围堰视为整

4、体的“重力式”挡水挡土结构，采用圆弧滑动简单条分法进行计算。经计算，围堰整体稳定安全系数为1.39，大于规范允许的安全系数1.30，围堰整体稳定满足要求。(2)结构内力计算对上、下游侧工字钢桩参照单层支点深埋钢板桩墙的计算方法进行入土深度及工字钢桩内力计算。入土深度计算单支点深埋钢板桩由于入土较深，上端支点按简支考虑，下端支点视为固定。作用在工字钢钢板桩上的主要荷载有板前被动土压力、板后主动土压力、水压力、顶部车辆荷载等。根据上游围堰实际运行条件，选取上游水位5.413m，下游无水工况进行结构内力计算。根据《板桩码头设计与施工规范》（JTS167-3-2009），板桩的入土深度应满足下

5、式要求：式中：—结构重要性系数，取0.9；—永久作用分项系数；—主动土压力标准值产生的力矩；、……—可变作用分项系数；—主导可变作用产生的土压力；—作用组合系数，取为0.7；……—非主导可变作用产生的土压力（kN）；—被动土压力标准值产生的力矩（kN.m）；—抗力分项系数，取为1.25。7经计算，工字钢桩的计算入土深度为11.5m，设计入土深度取为，为13.0m。②钢桩最大弯矩计算将工字钢桩简化为以拉杆安装点和基底面下假想的铰接点支撑的简支梁来进行弯矩计算。假想铰接点即支护结构弯矩零点位置，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），作用在工字钢桩上的所有土压力和水压力分别对拉

6、杆安装点取距，合力距为零。作用在工字钢桩上的所有外荷载对弯矩零点位置取矩，计算所得合力矩即为钢桩所承受的最大弯矩。③拉杆拉力计算首先根据工字钢桩静力平衡方程∑F=0确定拉杆拉力标准值，钢筋拉杆拉力设计值然后按下式计算钢筋拉杆拉力设计值：钢筋拉杆拉力设计值按下式进行计算：式中：—拉杆拉力设计值（kN）；—结构重要性系数，取为1.1；—拉杆拉力标准值（kN/m）；—拉杆间距（m），根据钢桩布置取为0.8m；—拉杆与水平面夹角（°）。6钢结构选型(1)工字钢桩的选型7钢桩的单宽强度应满足下式：式中：—综合分项系数，取为1.35；—作用标准值产生的每米板桩墙最大弯矩（kN.m）；—钢板桩弹性抵

7、抗矩（m3/m）；—钢材强度设计值（MPa）。钢桩选用为40b型工字钢桩，经验算，设计计算工况下计算截面抗弯模量小于40b型工字钢桩截面模量，因此选取的40b型工字钢桩强度满足设计要求。(2)拉杆的选型根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），钢筋拉杆截面积应满足下式要求：式中：—钢筋拉杆截面面积（mm2）；—拉杆拉力设计值（kN）；—拉杆与水平面的倾角，取；—钢材强度设计值，拉杆采用光圆钢筋，取为210N/mm2。经计算，钢筋拉杆截