桥梁墩基础围堰法施工中钢板桩受力

PAGE6桥梁墩基础围堰法施工中钢板桩受力分析摘要：钢板桩具有防水性能好、可重复利用、施工速度快等诸多优点，钢板桩围堰法在深水基础施工中极具优势，因此在桥梁建设中被广泛应用。本文以XX河特大桥为工程背景，采用有限单元数值分析法分析了17#主墩基础钢板桩围堰法施工时钢板桩在四种工况下的受力情况。关键词：钢板桩围堰法施工数值分析一、工程概况XX河特大桥位于XX县XX镇和XX镇口交界处，桥梁中心里程为K49+373，起讫里程为K48+676.4～K50+069.6，桥长1393.2m。该桥以主跨(68+120+68)m连续梁跨越XX河。XX河规划为五级航道,通航净空80×8m，最低通航水位29.58m。XX河特大桥上部结构型式为：（5×30m）装配式预应力砼箱梁＋2×（4×30m）装配式预应力砼箱梁＋（35＋60＋35m）悬浇连续箱梁＋（68＋120＋68m）悬浇连续箱梁＋（50＋90＋50m）悬浇连续箱梁＋（4×30m）装配式预应力砼箱梁＋2×（5×30m）装配式预应力砼箱梁，全桥共九联。17#主墩基础位于XX河河道内，采用桩基础，空心墩。XX河特大桥桩基础设计均为摩擦桩，φ1.2m桩基176m/8根，φ1.5m桩基120m/4根，φ1.8m桩基7344m/200根。上部结构30m装配式预应力砼箱梁216片。二、结构概况17#墩基础施工采用钢板桩围堰法。钢板桩采用拉森Ⅵ型钢板桩，材质SY295，单根长度为20m，围堰平面尺寸为28.8×13.2m，共设置两道内支撑。围堰顶高程为+31.82m，围堰底高程为+11.82m，封底混凝土厚2.5m。立面布置如图一所示。图一17#墩钢板桩立面布置如图三、基本参数钢板桩截面特性如表一所示，土层参数如表二所示：华单根钢板桩淘每延米钢板桩罚宽傻侧厚墙壁厚桥面积印惯性矩什截面矩港B仿H亲t验A来IX延ZX虫mm捏mm镜mm挣cm2/m翻cm4/m稻cm3/m斤600锹210骡18仍225.5阁56700亏2700表一钢板桩截面参数特性值计土层名称颠层顶标高耳层底标高寺重度（队kN/m3默）守内摩擦角霸（满°共）吹粘聚力（黎kPa污）诊粉砂希27.5亿25.79漂20.9筑22.5秘6.8唯粉质粘土境25.79甘9.39藏19.6烛21.4汽11.5携粉土查9.39东1.39谱18.8歼26.3帽8.5脉表每二平奉17#慈墩土层参数表四、计算分析昂由于钢板桩围柱堰的入土深度茂较大，土体对袋入土部分的围久堰起到了嵌固谊作用，此时围开堰上端受到内刘撑的支撑作用箭，下端受到土价体的嵌固支承春作用。在计算弟中，先假设内卡撑对钢板桩为封刚性支撑，计俯算出钢板桩作检用于圈梁的反览力，将该反力宫作用在内撑上昆计算出钢板桩轿与内撑连接处对的最大位移，脸最后对钢板桩修施加强制支座缎位移，得出钢感板桩的内力和蜓应力。薯等值梁法计算秀钢板桩围堰，易为简化计算，制常用土压力等惧于零点的位置祥来代替正负弯辈矩转折点的位烫置。计算土压指力强度时，应马考虑板桩墙与雕土的摩擦作用御，将板桩墙前惨和墙后的被动搬土压力分别乘纠以修正系数（卸为安全起见，歉对主动土压力殊则不予折减）挥，如表三所示傻。吹本文计算作出怨如下假设：富1豆.塑假设虏计算时取鹿1m志宽单位宽度钢锻板桩。激2.钱因土处于饱和绵水状态，为简团化计算且偏安芦全考虑，不考刮虑土的粘聚力气（迹c=吊0暂）。妙3敏.宗弯矩为零的位驱置约束设置为私铰接，故等值掘梁相当于一个塔简支梁，方便耽计算。龙4呼.阅假设钢板桩在弊封底砼面以下味0.5m服处固结。誓5.俱土压力计算采坑用不考虑水渗灰流效应的水土好分算法，即钢委板桩承受孔隙养水压力、有效脊主动土压力及疏有效被动土压卸力。赵土层名称败Ka静Kp炼被动土修蔑正系数扩k勤粉砂汇0.446闹0.668孩2.240雨1.497任1.65踪粉质粘土肺0.465己0.682尽2.149梯1.466萍1.628中粉土穗0.386协0.621参2.591筒1.609仗1.72沟表河三侵道钢板桩极限土匹压力修正系数借工况一：第一攀道内支撑安装馋后，围堰内清约淤至球24.908的m续，计算模型如辫图二所示，计亲算结果如图三骆、图四所示。锤图胞二乏刃工况一钢板桩锐计算模型息图逐三差陡工况一钢板桩拾弯矩确图曲(需kN.m)虾图花四惹同工况一钢板桩易反力强图泄(狗kN)耕由图三、图四缠可知，钢板桩旁最大的弯矩丰为判195.3k府N.戴m稠，作用于第一腐道内支撑的反湾力痛为也63.0k纷N蔽。浊工味况柴2漠：第二道内支慰撑安装后，围替堰内加水至围搞堰外水位，水丑下吸泥、清淤仍至愁18.908镰m率。计算模型如梨图五所示，计丘算结果如图六闭、图七所示。轨图趋五氏丑工况二钢板桩拍计算模型铺图位六穗凶工况二钢板桩掩弯矩车图略(韵kN.m)屠图块七羡笛工况二钢板桩横反力盾图希(仓kN)映由图六、图七谈可知，钢板桩喜最大的弯矩路为颠187.8k却N.灭m茶，作用于第一炼道内支撑的反板力漆为墓-13.8k财N标,搞作用于第二道奏内支撑的反力矿为棚162.2k泡N羞。叉工佣况配3久：封底砼达到还强度后，围堰健内抽光水。计与算模型如图八萄所示，计算结互果如图八、图巴九所示。绢图散八西提工况三钢板桩问计算模型脾图葛九帐气工况三钢板桩睁弯矩承图近(递kN.m)布图浊十仆嘴工况三钢板桩肾反力庸图涝(永kN)热由图九、图十净可知，钢板桩预最大的弯矩郊为捕170.9k谎N.割m镰，作用于第一碰道内支撑的反强力阵为得4.9N落,做作用于第二道租内支撑的反力副为惧223.3k延N撑。骨工腐况未4归：承台、墩身斧施工后向钢板铅桩与承台间回丽填砂土并在顶趟部浇注猎40cm诵厚午C25鼠砼冠梁，拆除傻第二道内支撑果。本工况下假真设等值梁下嵌违固点位于砼冠冶梁抖1/2胶厚度处，即打24.708茶m啄。棕计算模型如图肿十一所示，计那算结果如图十胆二、图十三所匙示。绢图十枪一号昌工况四钢板桩鞠计算模型宗图十逆二烂锡工况四钢板桩躬弯矩馋图耍(换kN.m)位图十坦三短纵工况四钢板桩渡反力孟图夸(炊kN)却由图十二、图报十三可知，钢顺板桩最大的弯溉矩珍为绒88.3kN悼.抗m畜，作用于第一茄道内支撑的反监力己为稼17.2度N新。福根据上述工况田计算，将钢板砖桩内力及内支违撑支撑反力计费算结果汇总如角下表三所示。穗计算工况穗钢板桩最大请弯驰矩著(kN.m界)丹第一道内支撑混反朋力续(踪kN)毙第二道内支撑用反尖力揭(卖kN)目工况一唱195.3批63伏-赶工况二碧187.8犬-13.8身162.2龟工况三害170.9维4.9乳223.3嫁工况四岗88.3剧17.2广-宰表朗三携归钢板桩内力及昌内支撑支撑反拘力菊小结：乎在整个钢板桩顶围堰施工过程盟中，钢板桩最峰大弯矩及第一释道内支撑最大时反力均出现在旦工况一。随着者工况的推进，考钢板桩最大弯割矩逐渐减小，们第一道内支撑施反力由正变负功，后又由负变肿正并