桥梁钢板桩总结文献综述解读.docx

桥梁基础钢板桩围堰的设计与施工的文献综述1、钢板桩围堰的优点和缺点，使用范围钢板桩围堰具有强度高、容易打入坚硬土层、速度快、施工简便、接合紧密且不易漏水、可多次重复使用的特点，广泛应用于桥梁基础水中承台的施工中。结构分析较为复杂、侧壁易出现漏水、封底混凝土施工前易出现管涌和钢板桩易出现卷曲。详细调查了解水文地质、环境条件、附近有无类似成功工程经验等，卵砾石地层、裸露岩层、淤泥或杂填建筑垃圾地层，开挖面水深1416m以上或水流速度很大等条件下一般不宜采用钢板桩围堰方案。水深流急，尤其抽水后10 m左右的水头差对围堰刚度要求大，具有相当的风险。施工过程中应加强对围堰支撑体系的变形监测,每天定时测量变形情况。2、钢板桩围堰在成功实施案例1 钢板桩墙在不同施工工序下的变形及内力特性研究（1）桥名蕉门水道大桥（2）基础/承台长宽高尺寸承台尺寸：长宽高=1710.54m承台顶标高-3.1m，承台底标高-7.1m（3）围堰钢板桩的类型U型钢板桩，原装日本FSP型12m规格拉森钢板桩（4）长度、截面尺寸两条12m接驳成24m长，用90kW振动锤打入，（5） 钢板桩入土深度14m：泥面高程-2.7m，钢板柱底16.7m（6）水面离河床的深度河床位-2.7m，平均高潮位为6.2m，最高潮位为7.68m，多年平均低潮位为4.31m，最低潮位为3.4m。平均流速为1.5m/s；计算水位6.5m （7） 内支撑类型钢板桩围堰长边20.5m，短边12.76m，围堰内支撑系统采用2根同类型工字钢组合分别作为围檩，四个角的内斜撑梁、内対撑梁。第一层支撑系统采用两根140a工字钢，第二层支撑系统采用两根145a工字钢，第三、四、五层支撑系统采用两根156a工字钢。（8）施工过程施工方法，步骤利用每个围堰边角四个钢套筒作为承重结构，在钢套筒距离水面0.5m左右割孔插入牛腿，布置工作平台，然后焊接第五层围檩、对撑和角撑。第五层支撑体系通过精轧螺纹钢索吊在钢套筒顶部的千斤顶。然后动过在第五层围檩上焊接2m高立柱，再焊接第四层、第三层围檩、内支撑，做好三层支撑体系后拆除牛腿，通过四个千斤顶同时下放，把三层内支撑体系下放至刚露出水面0.5。之后依次做好第二层、第一层支撑体系并下放。五层支撑竖向间距从上到下分别为3m、3m、2m、2m。把五层支撑下放到位后，调整支撑水平度和倾斜度，以内支撑框架为导向架插打钢板桩，并严格控制其垂直度在1/200以内。合拢后再钢板桩上紧贴第一层围檩下面焊接牛腿，拖住五层支撑框架，然后撤掉千斤顶，拆除钢套筒，破桩头浇筑承台。（9）计算设计分析方法及基于的规范1)荷载类型2)计算方法，基于什么规范各土层及封底混凝土采用实体单元模拟，通过修改单元属性的功能来模拟封底混凝土，通过激活、钝化三角形荷载来模拟抽水过程。计算模型中，钢板桩按照每延米的惯性矩惯性矩等效为矩形截面的钢板，用4节点板单元模拟。围檩内支撑用梁单元来模拟。3）分析和检算内容4）计算和设计过程中的注意事项围堰设计中，一般认为长边较短边受力更大，而长边其中间位置的受力最大，所以在二维分析中往往取长边的竖向剖面进行计算，但是最大弯矩并不一定出现在长边，而且即使单从长边看，最大负弯矩也不一定在长边中间位置，且最大负弯矩的绝对值有可能超过同一边的正弯矩，甚至超过整个围堰内的最大弯矩，而成为设计中至关重要的控制性内力值。有限元计算时，钢板桩的抗弯刚度一般有两种确定方：分别为“以等曲率的原则考虑刚度折减50%”和“直接将理想桩墙强度折减70%”，计算分析时区较小值。2 模拟施工过程的官洲河特大桥钢板桩围堰分析计算（1）桥名官洲河特大桥（2）基础/承台长宽高尺寸承台尺寸：长宽高=32.515.75.0m承台底面设计高程为-8.0m（3）围堰钢板桩的类型德国拉森型钢板桩（4）长度、截面尺寸单个墩钢板桩围堰内壁尺寸为 35.6m(横桥向)18m(纵桥向)采用长24m的钢板桩（5） 钢板桩入土深度插打深度为-16m（6）水面离河床的深度施工期间最高水位为7.5m（7） 内支撑类型围檩采用工字型钢环向布置，内支撑采用钢管间断布置。围堰支撑共分五层。（8）施工过程施工方法，步骤承台范围河床顶面清淤至-8.0m下放五层内支撑系统插打钢板桩围堰内开挖至-10.5m水中浇注2.5m 厚封底混凝土依次使用垫块将第i层内支撑与钢板桩顶紧后，抽水至第i层内支撑下50cm处，再将第i 层内支撑与钢板桩焊接(i=15)抽水至 -8.0m，割除钢护筒，围堰内清底拆除第五层支撑系统，第一次承台施工拆除四层内支撑系统，改造第一、二、三层内支撑系统，第二次承台施工拆除第三层内支撑系统、第一次墩身施工拔出钢板桩和第一、二层内支撑系统（9）计算设计分析方法及基于的规范1)荷载类型流水压力、外侧静水压力和内侧静水压力各施工工况如下图所示：2)计算方法，基于什么规范Ansys 计算：钢板桩 shell63 单元模拟、围檩所用工字钢和槽钢采用beam4单元模拟、钢管采用pipe16单元模拟，钢材的弹性模量210GPa，泊松比03钢板桩及支撑系统具有双轴对称性质，可取1/4模型计算，切口处的约束按结构力学的原理施加，钢板桩插入端按固支处理。围檩和内支撑之间的连接按刚接处理钢板桩与围檩的接触，在将各层围檩与内支撑焊接前按脱空处理（即不参与受力），顶紧焊接后按全固结处理。3）分析和检算内容钢板桩最大应力、内支撑系统最大应力、钢板桩最大变形钢板围堰的安全性进行计算时，主要包括钢板桩入土深度计算、封底混凝土强度和抗浮稳定性计算、钢板桩及其支撑系统的计算等，其中以钢板桩及其支撑系统的计算最为复杂。4）计算和设计过程中的注意事项对于钢板桩围堰系统，传统的计算方法往往采用一次成型的平面精力计算方法。该方法具有建模较为简单，计算较为快捷的特点。但是在围堰施工过程中，由于结构和荷载都在不断发生变化，“路径”效应对建造过程中以及最终的结构内力和变形的影响较大，与一次成型下的分析结果存在较大差距，应在结构设计中加以考虑。3 桥梁基础钢板桩围堰设计与施工（1）桥名（2）基础/承台长宽高尺寸24.940.8(5+4)m河床底标高为106.5m，承台底标高102.7m（3）围堰钢板桩的类型Spu600210型号（4）长度、截面尺寸4428m（5） 钢板桩入土深度10m（6）水面离河床的深度施工期控制水位116.5m，河床底标高为106.5m，深度为10m（7） 内支撑类型围檩为多层45b工字钢，支撑为821.2cm 钢管（8）施工过程施工方法，步骤原设计图纸为双壁钢围堰方案，后考虑工期与成本原因，经过调研与论证，确定为堰内大型井降水无封底砼钢板桩围堰体系，采用“先堰后桩”施工顺序。先堰后桩指先施工钢板桩围堰作为围护结构，围堰内填土一定高度后施工桩基钢护筒#支撑钢管与型钢等形成桩基作业平台，桩基完成后清除填土施工承台。此方案具有桩基钢护筒可多次周转#平台用钢量少等优点，缺点是钢板桩占用时间长、填土及清土作业量大等。（9）计算设计分析方法及基于的规范1)荷载类型2)计算方法，基于什么规范建筑基坑支护技术规程支护结构以简化后平面计算模型为主，并列出只考虑受力的极限静力平衡法与考虑结构与土体共同受力与变形的弹性地基梁法两种实际临时工程中建立在极限静力平衡基础上的等值梁法目前应用最为广泛，而计算结果最接近实际工况的有限元法应用较少。3）分析和检算内容计算各工况钢板桩外侧水土压力，即支护结构水平荷载：外侧水土压力的计算是整个支护设计的基础，而实际上水土压力很难精确确定一般按规程(计算水土压力; 但很多工具书中在应用等值梁法的计算公式中也以朗金土压力理论计算结果乘以系数作为水平荷载或抗力，而在国外基坑工程和国内一些城市地铁基坑设计中则较多采用 Terzaghi-Peck 表观土压力理论计算钢板桩内侧土体被动土压力即支护结构水平抗力，利用郎金土压力理论嵌固深度计算：按极限静力平衡方法确定的嵌固深度除要进行土体渗流破坏验算外，一般不再需要进行抗隆起、整体稳定等验算。嵌固深度的确定除按理论计算外还要考虑市场钢板桩长度以3m为模数封底砼厚度计算：当基坑底为透水性土，方案需进行砼封底时，要进行封底砼厚度计算封底砼厚度要满足砼强度与围堰结构整体抗浮两个条件。4）计算和设计过程中的注意事项4 深水基础大规模超长钢板桩围堰施工过程安全性分析 （1）桥名颍河特大桥（2）基础/承台长宽高尺寸承台平面尺寸24.619.3m 高度5.24m（3）围堰钢板桩的类型拉森型钢板桩（4）长度、截面尺寸围堰设计为矩形，平面尺寸为28.0 22.4m，设计长度30m（5） 钢板桩入土深度大于9m（6）水面离河床的深度5.1m（7） 内支撑类型围堰从上到下设6道支撑，第1道至第3道围檩与内支撑均由单排型钢组成H型钢H40c组成，第4道至第6道围檩及内支撑均由双拼H型钢2H40c组成，在上部5道支撑之间设置剪力撑（角钢 30 h,坍落度1822cm。首批混凝土的坍落度不要太大(1416 cm),以避免因落下的混凝土不能形成一定的坡度而埋不住导管底口。混凝土灌注将近结束阶段宜采用较大的坍落度,控制在2022 cm。围堰内抽水。当封底混凝土强度达设计强度80%以上时,便可进行围堰内抽水。抽水前,将围堰侧壁的连通管封堵。当围堰内水位降至一定高度时,暂停抽水,观察围堰水位变化及其变形情况,然后继续抽水至封底混凝土顶面。当围堰内水接近封底混凝土顶面时,用高压水枪冲洗围堰内壁及封底混凝土顶面,抽出泥浆。抽水完成后,标志着钢板桩围堰施工的完成,进行承台的施工。（9）计算设计分析方法及基于的规范1)荷载类型2)计算方法，基于什么规范3）分析和检算内容4）计算和设计过程中的注意事项计算以“横向荷载作用下桩土共同作用的简化法”728注意1、特别是有设计计算全过程的方法论文，如一个文件夹，对东江北干流特大桥工程76#承台的刚板桩围堰有特别参考价值文献放一个文件夹2、如果你们认为有价值的内容也可以放入综述里面3、 通过参考上述文献资料，针对东莞东江北干流特大桥工程76#承台的刚板桩围堰施工，拟定施工步骤。4、两个人一起分工合作，完成此工作。3.314.7日完成任务后509交流桥名基础/承台长宽高尺寸围堰钢板桩的类型长度、截面尺寸钢板桩入土深度水面离河床的深度内支撑类型长度、截面尺寸嘉绍跨江大桥直径40.6 m、高6.0 m 读书的好处1、行万里路，读万卷书。2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。3、读书破万卷，下笔如有神。4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。达尔文5、少壮不努力，老大徒悲伤。6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。颜真卿7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。8、读书要三到：心到、眼到、口到9、玉不琢、不成器，人不学、不知义