臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)部)

1、棧橋棧橋/ /鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰/ /支架支架/ /地基梁地基梁 相關(guān)設(shè)計(jì)與探討相關(guān)設(shè)計(jì)與探討 中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司設(shè)計(jì)事業(yè)部 2013-04 目錄 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 2 棧棧 橋橋1 1 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 3 第一部分棧橋 一、概述一、概述 棧橋作為跨越水域施工的常見輔助施工結(jié)構(gòu)，通常 和碼頭結(jié)合使用，有著交通、起重、轉(zhuǎn)運(yùn)等功能。 第一部分棧橋 二、主要設(shè)計(jì)依據(jù)二、主要設(shè)計(jì)依據(jù) 1、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50017-2003）； 2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50010-2002）； 3、公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （JT

2、G D60-2004）； 4、碳素結(jié)構(gòu)鋼 （GB700-2006）； 5、鐵路大型臨時(shí)工程和過渡工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定 （鐵建 設(shè)2008189 號(hào)）； 6、港口工程荷載規(guī)范（JTS 144-1-2010）； 7、港口工程樁基規(guī)范（JTS 167-4-2012）； 8、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ B01-2003）； 9、裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)、六四軍用梁手冊(cè) 等。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 4 第一部分棧橋 三、設(shè)計(jì)過程簡介三、設(shè)計(jì)過程簡介 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 5 1、研究比較，明確 功能 設(shè)計(jì)圖紙、施工調(diào)查 地質(zhì)、氣象、水文資料 棧橋的功

3、能 通過棧橋的各種機(jī)械設(shè)備 通過棧橋的最大和最重構(gòu)件 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 6 2、設(shè)計(jì)要素 平面 位置 棧橋 跨徑 棧橋 標(biāo)高 設(shè)計(jì) 車速 跨度、標(biāo)高（水位選擇）的確定，應(yīng)從安全、經(jīng) 濟(jì)、施工方便、滿足通航和泄洪要求等方面綜合考慮。 第一部分棧橋 棧橋平面位置確定 結(jié)合主體工程施工方法進(jìn)行全面分析，考慮的主要因素有以下幾 點(diǎn)： 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 7 （1）施工機(jī)械靠近現(xiàn)場，方便作業(yè)； （4）棧橋布置不得影響水上通航，如需船舶配合作業(yè)，棧橋優(yōu)先布 置在下游側(cè)。 鉆孔 平臺(tái) 鉆孔 平臺(tái) （2）盡量保 證棧橋軸線與 主橋軸線

4、平行； （3）盡量與 鉆孔平臺(tái)相結(jié) 合； 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 8 棧橋跨徑 通航 因素 主梁 材料 施工 方式 受履帶吊機(jī)起吊能力制約，采 用釣魚法施工時(shí)一般 912m。 打樁船打樁，整跨或整片安裝 上部結(jié)構(gòu)的施工，跨度可大些。 第一部分棧橋 棧橋標(biāo)高 先保證橋下凈空，根據(jù)計(jì) 算水位或最高流冰水位加安全 高度確定，并保證不會(huì)形成流 冰、漂浮物阻塞。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 9 0.51.5m 同時(shí)要考慮大堤、施工便 道及施工平臺(tái)標(biāo)高，并盡量與 其保持一致，盡量避免設(shè)計(jì)縱 坡。 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第

5、四工程有限公司 10 基礎(chǔ) 承重梁 橋面板 擴(kuò)大基礎(chǔ) 鋼管樁基礎(chǔ) 鉆孔樁基礎(chǔ) 型鋼 軍用梁 貝雷梁 鋼橋面板（標(biāo)準(zhǔn) 件） 混凝土橋面板 3、棧橋結(jié)構(gòu)確定 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 11 結(jié)構(gòu)自重 永久荷載 車輛滿載自重、制動(dòng)力（速度可限制）、風(fēng)荷載、水 流力、冰荷載（產(chǎn)生的上浮力、溫度膨脹力等）、人 群荷載 可變荷載 船舶荷載（系纜力、擠靠力、撞擊力等）、漂浮物撞 擊力 偶然荷載 4、設(shè)計(jì)荷載 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 12 基底承載力滿足設(shè)計(jì) 要求； 抗傾覆穩(wěn)定性1.5； 抗滑穩(wěn)定性1.3。 重力式橋臺(tái) （常用） 多

6、采用鋼管樁，沉樁 施工； 特殊地質(zhì)采用鉆孔樁 基礎(chǔ)、石籠墩等。 墩位處基礎(chǔ) 5、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 13 6、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主 梁：一般采用貝雷梁、軍用梁（目前局里已有以貝雷梁 為主梁的棧橋標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)） 橋面板：混凝土橋面板（自重大，造價(jià)低） 鋼橋面板（自重輕，造價(jià)高） 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 14 四、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng)四、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng) 1、樁承載力 、樁的分類：樁按承載性狀分為摩擦樁和端承樁。 豎向荷載 主要由樁側(cè)阻 力承受，并考 慮樁端阻力。 摩擦樁 豎向荷載 主要由樁端阻 力

7、承受，并考 慮樁側(cè)阻力。 端承樁 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 15 、樁的布置和中距 群樁的平面布置可采用行列式形、梅花式或環(huán)式。 樁中距應(yīng)符合以下要求： 錘擊、靜壓沉樁：樁端處中距3倍樁徑； 振動(dòng)沉樁：樁端處中距4倍樁徑； 鉆（挖）孔樁：中距2.5倍樁徑。 摩擦樁 支撐或嵌固在基巖中，鉆（挖）孔樁中距2倍樁徑。 （注意：嵌固于巖層 不一定就是 端承樁，2MPa） 端承樁 不應(yīng)小于1.5倍擴(kuò)底直徑或者擴(kuò)底直徑加1.0m，取較 大值。 (挖孔） 擴(kuò)底灌注 樁 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 16 、負(fù)摩阻力 正摩阻力：樁相對(duì)于周

8、圍土向下運(yùn)動(dòng)，土對(duì)樁施加向上的摩 擦力。這種摩擦力構(gòu)成了樁承載力的一部分。 負(fù)摩阻力：樁相對(duì)于周圍土向上運(yùn)動(dòng)，土對(duì)樁施加向下的摩 擦力。這種摩擦力構(gòu)成了樁荷載的一部分，減少了樁的承載力， 還可能引起較大的沉降。 正摩阻力正摩阻力負(fù)摩阻力負(fù)摩阻力 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 17 產(chǎn)生產(chǎn)生負(fù)摩阻力的原因負(fù)摩阻力的原因 a、樁周有較大的堆載，引起樁周土的固結(jié)； b、樁穿過欠固結(jié)的軟粘土或新填土進(jìn)入硬持力層，土層產(chǎn) 生自重固結(jié)下沉； c、軟粘土地區(qū)，地下水下降或深基坑開挖降水等引起樁周 土下沉； d、濕陷性黃土引起樁周土下沉； e、砂土液化和凍土融化。 第一部分棧

9、橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 18 、混凝土樁施工時(shí)內(nèi)力驗(yàn)算、混凝土樁施工時(shí)內(nèi)力驗(yàn)算 a、 起吊、運(yùn)輸內(nèi)力 在計(jì)算吊運(yùn)內(nèi)力時(shí)應(yīng)考慮樁長、截面尺寸、吊點(diǎn)位置、樁 架高度、下吊索長度、樁的實(shí)心段長度、樁的浸水長度以及吊 立過程中樁軸線與水平面的夾角等。所選用的吊點(diǎn)位置及施工 工藝宜使樁受力合理。 b、 錘擊沉樁應(yīng)力 拉應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)值：預(yù)應(yīng)力混凝土樁拉應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值分為5.0、 5.5、6.0和6.5MPa四級(jí)； 壓應(yīng)力的標(biāo)準(zhǔn)值：預(yù)應(yīng)力混凝土樁和鋼筋混凝土樁壓應(yīng)力 標(biāo)準(zhǔn)值可取12.0MPa20.0MPa； 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 19 1 d

10、fi iR d QUq lq A 、一般樁基承載力（一般樁基承載力（永久結(jié)構(gòu)，臨時(shí)結(jié)構(gòu)系數(shù)有區(qū)別） 港口工程樁基規(guī)范公式（極限承載力） （分項(xiàng)系數(shù)1.45, 1.55) 鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范公式（容許承載力） 公路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范公式（容許承載力） 常用開口鋼管樁一般不考慮樁端承載力，打入全風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化巖也僅做 安全儲(chǔ)備（閉、半開時(shí)考慮） ；設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)樁徑（有無閉塞效應(yīng)，港口 0.6m）和間距、傾斜度、施工平面偏差等因素，應(yīng)考慮折減效應(yīng)。 1 1 2 n ai iikrprk i Rul qA q 1 2 ii i PUa f lARa 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集

11、團(tuán)第四工程有限公司 20 2、樁在水平力作用下的計(jì)算 對(duì)于一般棧橋，可以不予以考慮水平力作用的影響；對(duì)于海 上棧橋設(shè)計(jì)，需考慮波浪力以及強(qiáng)涌潮影響?？紤]水平力或力矩 作用時(shí)，采用假想嵌固點(diǎn)法計(jì)算m 法。 第一部分棧橋 3、鋼管樁振動(dòng)沉樁控制 振動(dòng)沉樁共振理論：當(dāng)樁的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率與土壤顆粒的振頻 率一致時(shí)，土壤顆粒產(chǎn)生共振液化，足夠的振動(dòng)速度和加速度能 迅速破壞樁和土壤間的粘合力，使樁身與土壤從壓緊狀態(tài)過渡到 瞬間分離狀態(tài)，沉樁阻力尤其側(cè)面阻力迅速減小，樁在豎向力作 用下下沉。 激振力是反映振動(dòng)樁錘綜合能力的參數(shù)，樁在土中沉入時(shí)，激 振力F必須大于樁與土之間的靜摩擦阻力。如用f表示樁與土間的 靜

12、摩擦力，fv表示有振動(dòng)作用時(shí)樁與土間的摩擦力，則f與fv之間 的關(guān)系可表示為Ffv=f。（振動(dòng)作用下摩擦力的降低系數(shù)） 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 21 第一部分棧橋 振動(dòng)沉樁除了要有必要的振幅和加速度，還必須有一定的參 振重量以克服沉樁時(shí)的阻力，樁在土中的靜阻力R與土層的標(biāo)準(zhǔn) 貫入值N和樁的截面積S之間的關(guān)系為R=4NS。因此，在樁受到振 動(dòng)而使摩擦力顯著降低時(shí)，樁就可以沉入到與“參振重量大約等 于樁端阻力”的某一標(biāo)高。 簡單來說，有時(shí)候我們的樁不能繼續(xù)貫入，并不一定代表樁 的承載力達(dá)到激振力所對(duì)應(yīng)的力，也有可能是樁端阻力過大。 使用液壓振動(dòng)錘時(shí)，貫入度不能作為沉樁到位

13、的控制指標(biāo)。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 22 第一部分棧橋 4、樁帽樣式 下圖所示為工程中常用的樁帽形式，樁帽一鋼材150kg，樁 帽二鋼材30kg。 樁帽的作用是為荷載能夠均勻的往下傳遞，受力性能上來說 ，樁帽一要優(yōu)于樁帽二。但一般設(shè)計(jì)時(shí)，鋼管樁應(yīng)力并不作為主 控指標(biāo)，而是為達(dá)到一定的側(cè)阻力選取的樁身截面。所以，從經(jīng) 濟(jì)性來講，對(duì)于不是樁身應(yīng)力控制的鋼管樁應(yīng)優(yōu)先選擇第二種樁 帽，這種樁帽還有一個(gè)優(yōu)勢就是拔樁時(shí)，不需要割除蓋板。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 23 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 24 5、靠船樁的設(shè)計(jì)

14、 作用在固定式系船、靠船結(jié)構(gòu)上的船舶荷載包括下列內(nèi)容： 、由風(fēng)和水流產(chǎn)生的系纜力； 、由風(fēng)和水流產(chǎn)生的擠靠力； 、船舶靠岸時(shí)產(chǎn)生的撞擊力； 、系泊船舶在波浪作用下產(chǎn)生的撞擊力等。 相關(guān)計(jì)算公式可參照港口工程荷載規(guī)范。 第一部分棧橋 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 25 6、設(shè)計(jì)者應(yīng)注意的事項(xiàng) 、施工期將受到洪水、臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等不良?xì)夂蛞蛩氐挠?響，設(shè)計(jì)應(yīng)該有一定的安全儲(chǔ)備。 、材料用量較大，盡量選擇較為通用的型材，應(yīng)盡量減少 對(duì)型材的焊接、切割和破壞，做好防腐，控制變形量，方便周轉(zhuǎn) 使用。 、對(duì)施工人員進(jìn)行交底并對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，做好管養(yǎng) 工作。 、對(duì)沖刷和橋上荷載的確定要

15、盡量與實(shí)際吻合。 目錄 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 26 棧 橋1 第二部分鋼板樁圍堰 一、概述一、概述 鋼板樁圍堰適用于水不太深、有覆蓋層且可下沉鋼板樁的土水不太深、有覆蓋層且可下沉鋼板樁的土 質(zhì)質(zhì)(如砂類土、粘性砂土等）。 其防水性能好，整體剛度較強(qiáng)，打拔較容易，可多次重復(fù)使 用，回收利用率高，廣泛用于基礎(chǔ)施工中。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 27 第二部分鋼板樁圍堰 1、常見鋼板樁類型： （國產(chǎn)U型型鋼板樁亦屬于拉森式鋼板樁。） 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 28 295/1.5 197MPa 國產(chǎn)常用鋼板樁為： 拉森型40

16、0170）、 拉森型（600210） 鋼板樁 正應(yīng)力容許值： 第二部分鋼板樁圍堰 二、主要設(shè)計(jì)依據(jù)二、主要設(shè)計(jì)依據(jù) 1、 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖； 2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程； 3、簡明施工計(jì)算手冊(cè)、支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)； 4、土力學(xué)、基礎(chǔ)工程； 5、熱軋U型鋼板樁 GB/T 209332007。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 29 第二部分鋼板樁圍堰 三、設(shè)計(jì)過程簡介（三、設(shè)計(jì)過程簡介（常用常用 簡化法計(jì)算，有限元法不常用簡化法計(jì)算，有限元法不常用） 1、設(shè)計(jì)資料、參數(shù) 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 30 高出設(shè)防水位 0.50.7m 圍堰頂標(biāo)高 土

17、層厚度h、重度、 內(nèi)摩擦角、粘聚力c 地下水位 高出地面/水 位0.20.4m 圍堰頂標(biāo)高 承臺(tái)長、寬、高 及頂、底標(biāo)高 圍堰設(shè)防水位 承臺(tái)放寬 0.51.0m 封底混凝土與鋼護(hù) 筒/鉆孔樁粘結(jié)力 第二部分鋼板樁圍堰 2、設(shè)計(jì)荷載 、土壓力（朗肯）； 主動(dòng)土壓力： 被動(dòng)土壓力： 、水壓力； 有水頭差時(shí)作用在鋼板樁上水壓力： 水位以下透水層中水土分算，土體重度取浮重度； 水位以上土層及水位以下不透水層中水土合算，土體重度取飽和重度 。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 31 www qh pa+qw+q ha pp+qw hp hw hw q 2 aaaa ph KcK 2 pp

18、pp phKcK 第二部分鋼板樁圍堰 、圍堰周圍施工荷載； 、承臺(tái)自重荷載G。 圍堰設(shè)計(jì)荷載組合：(1)+(2)+(3) 封底混凝土設(shè)計(jì)荷載組合：(2)+(4) 水下封底混凝土粘結(jié)力取值可參照鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù) 應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范表5.2.1 第7項(xiàng)的相關(guān)規(guī)定，并考慮部分 折減（例如C20可取150kPa）。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 32 / q hq 施工荷載q換算 為土層超載 hq 第二部分鋼板樁圍堰 3 3、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)流程 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 33 確定圍堰施 工方案、平 面尺寸及頂 標(biāo)高； 若采用水下 封底，檢算 封底

19、混凝土 厚度和強(qiáng)度。 圍堰內(nèi)支撐立面布置 設(shè)計(jì)，計(jì)算鋼板樁最 小入土深度。 圍堰穩(wěn)定性檢算：軟 弱基底承載力、基底 抗隆起、涌砂等。 圍堰內(nèi)支撐平面設(shè)計(jì)， 圈梁為壓彎構(gòu)件、橫 撐一般為軸心受壓構(gòu) 件。 第二部分鋼板樁圍堰 四、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng)四、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng) 1、設(shè)計(jì)原理 鋼板樁的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為不發(fā)生傾覆，分析時(shí)可假定樁底為充分嵌 固不可自由轉(zhuǎn)動(dòng)(深埋) 和可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)（淺埋）兩種模式進(jìn)行分析 。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 34 嵌固支承(深埋) 自由支承(淺埋） 第二部分鋼板樁圍堰 2、常規(guī)幾種鋼板樁計(jì)算方法： 土壓力分布土壓力分布 土壓力疊加土壓力疊

20、加 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 35 懸臂 鋼板樁 穩(wěn)定 通過樁前、后各壓力對(duì)樁底取矩求抗傾覆系數(shù)K1.2， 試算鋼板樁入土深度t 強(qiáng)度 求鋼板樁上剪力為0點(diǎn)（圖中g(shù)點(diǎn)，被動(dòng)土壓力合力Ep= 主動(dòng)土壓力合力Ea），該處樁身彎矩最大。 tH tH 被動(dòng)土壓力 Ep 主動(dòng)土壓力 Ea 第二部分鋼板樁圍堰 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 36 單層支撐 鋼板樁 淺埋式 穩(wěn)定 板樁處于支點(diǎn)處鉸 支下端自由的極限 平衡狀態(tài)，根據(jù)支 點(diǎn)處力矩平衡試算 鋼板樁入土深度t 強(qiáng)度 求鋼板樁上剪力 為0點(diǎn)，該處樁 身彎矩最大 深埋式 穩(wěn)定 板樁處于支點(diǎn)處簡 支下端嵌固的超靜

21、 定狀態(tài)，等值梁法 計(jì)算鋼板樁入土深 度 強(qiáng)度 等值梁法計(jì)算 鋼板樁上剪力 為0點(diǎn)，該處樁 身彎矩最大 第二部分鋼板樁圍堰 (a) 等值梁法 (b)土壓力分布 (c)彎矩 (d)等值梁 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 37 (a) 土壓力分布 (b)疊加土壓力 (c)彎矩 (d)變形 單層支撐淺埋板樁 計(jì)算簡圖 單層支撐深埋板樁 計(jì)算簡圖 第二部分鋼板樁圍堰 等值梁法：圖(a)中ab梁中c點(diǎn)彎矩為0，在c點(diǎn)將梁切開并將c點(diǎn) 視為左端梁的簡支點(diǎn)（鉸接），簡支伸臂梁ac稱為ab梁中的等值 梁。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 38 深埋鋼板樁采用等值梁法 計(jì)算：

22、假定凈土壓力為0點(diǎn)(圖 (b)中c點(diǎn)，距基坑底y)即為反 彎點(diǎn)，按等值梁計(jì)算A點(diǎn)反力和 C點(diǎn)剪力；CD段荷載對(duì)C點(diǎn)取矩 為0可求出有效嵌固深度x，樁 入土深度為y+x；求解等值梁AC 剪力為0點(diǎn)位置，求得鋼板樁最 大彎矩。 第二部分鋼板樁圍堰 (a) 土壓力分布 (b) 等值梁 盾恩近似法 等值梁法 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 39 多層支撐鋼板樁 穩(wěn)定盾恩近似法、等值梁法等計(jì)算入土深度 強(qiáng)度 等彎矩布置內(nèi)支撐充分發(fā)揮鋼板樁強(qiáng)度 等反力布置內(nèi)支撐各層支撐截面基本一致 第二部分鋼板樁圍堰 3、土壓力計(jì)算理論 鋼板樁圍堰計(jì)算一般采用朗肯土壓力理論，簡化為平面結(jié)構(gòu) 計(jì)算。（即使

23、采用空間結(jié)構(gòu)，影響因素也很多） 4、多層土的土壓力計(jì)算方法相關(guān)內(nèi)容見支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手冊(cè) 5、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 鋼板樁截面選用要滿足自身材料強(qiáng)度、剛度要求，同時(shí)考 慮經(jīng)濟(jì)性要求。 注意開挖過程中圍堰土層實(shí)際情況，與設(shè)計(jì)不符時(shí)應(yīng)進(jìn)行 必要檢算。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 40 采用換算高度法把上一層土換算成下一層的超載 采用加權(quán)平均值法把多層性質(zhì)相近的土層換算成一層土 第二部分鋼板樁圍堰 五、計(jì)算示例五、計(jì)算示例 1、工程概況 地面標(biāo)高：+4.35m，承臺(tái)頂標(biāo)高：+0.27m，底標(biāo)高：-1.73m ，承臺(tái)高2.0m，承臺(tái)尺寸10.35m8.1m，鉆孔樁直徑0.9m，鉆孔 樁4排

24、5列，樁間距2.25m。承臺(tái)施工期間設(shè)防水位：+4.0m。土 層參數(shù)如下表： 2、設(shè)計(jì)參數(shù) 初擬：圍堰頂標(biāo)高+4.5，基坑底標(biāo)高-2.53m（初擬水下封底 0.8m），基坑深度7.03m；初選12m長國產(chǎn)拉森型鋼板樁，圍堰 底標(biāo)高-7.5m；初擬于+3.0m設(shè)一道支撐，初擬圍堰尺寸 11.95m9.7m（承臺(tái)放寬0.8m）。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 41 土層名稱層頂高程重度（kN/m3)內(nèi)摩擦角 黏聚力c(kPa） 粉細(xì)砂+4.3501 25 1 19 第二部分鋼板樁圍堰 3、封底混凝土厚度初步檢算 封底混凝土厚0.8m，鉆孔樁直徑0.9m，共20根，鉆孔樁與C30

25、 封底混凝土之間的粘結(jié)力取 。封底混凝土驗(yàn)算： 封底混凝土自重+粘結(jié)力(向下)浮力 封底混凝土自重+承臺(tái)自重1.2 ，滿足要求。 計(jì)算封底厚度應(yīng)適當(dāng)增加，封底施工中考慮浮漿等影響。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 42 150ckPa 1 8679 f=1.29 6739 F F 抗浮 水 第二部分鋼板樁圍堰 4、鋼板樁圍堰計(jì)算 、設(shè)計(jì)工況 工況一：鋼板樁插打完畢，基坑內(nèi)抽水開挖至+2.0m，準(zhǔn)備安 裝內(nèi)支撐（+3.0m）。 工況二：內(nèi)支撐安裝完畢，基坑水下開挖至-2.53m，準(zhǔn)備水 下封底施工前。 工況三：封底砼達(dá)到一定強(qiáng)度后，圍堰內(nèi)抽水至封底頂面- 1.73m，準(zhǔn)備進(jìn)行承

26、臺(tái)施工前。 工況一受力簡圖工況一受力簡圖 工況二受力簡圖工況二受力簡圖 工況三受力簡圖工況三受力簡圖 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 43 第二部分鋼板樁圍堰 、圍堰內(nèi)支撐 圍堰內(nèi)支撐由圈梁、角撐組成。圈梁采用3根I56a型鋼焊接成 箱型截面。角撐采用6008鋼管，材質(zhì)均采用Q235B。 內(nèi)支撐計(jì)算模型：圈梁四周承受線荷載，由工況分析結(jié)果得 鋼板樁對(duì)內(nèi)支撐的反力為 。內(nèi)支撐自重乘1.1倍的安 全系數(shù)。模型中釋放角撐與圈梁節(jié)點(diǎn)處的梁端部約束，計(jì)算模型 如下圖： 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 44 103/qkNm 第二部分鋼板樁圍堰 、封底混凝土強(qiáng)度 工況三

27、時(shí)封底混凝土底面承受靜水壓力，側(cè)面承受鋼板樁水平 反力。封底混凝土計(jì)算模型如下（與鉆孔樁粘結(jié)處為支承邊界） 、各工況計(jì)算結(jié)果 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 45 內(nèi)支撐內(nèi)支撐封底砼封底砼 鋼板樁鋼板樁 線荷載 （kN/m） 應(yīng)力 （MPa） 線荷載 （kN/m） 應(yīng)力 （MPa） 應(yīng)力 （MPa） 入土計(jì) 算值（m） 入土實(shí) 際值（m） 工況一/124/ 工況二86/80/584.784.97 工況三10364220-1.05/0.1888/ 第二部分鋼板樁圍堰 、基坑底抗隆起驗(yàn)算 圍堰開挖至-2.35m標(biāo)高時(shí)，驗(yàn)算坑底土體抗隆起，取板樁底 為驗(yàn)算的基準(zhǔn)弧面，參照普朗特爾(

28、Prandtle)地基極限承載力公 式進(jìn)行計(jì)算。 抗隆起系數(shù)： ， 滿足要求( 不小于1.72.5) Nq、Nc地基承載力系數(shù) 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 46 wz K 2 10 19 4.97 10.6620 4.06 ()19 (7.034.97)20 qC wz DNcN K hDq 圍堰外土層重 度均值1 圍堰內(nèi)土層 重度均值2 圍堰開挖深度h0 基坑底樁深度D滑移影響線范圍 內(nèi)土層參數(shù)c、 圍堰外超載q 第二部分鋼板樁圍堰 、透水基坑底涌砂驗(yàn)算 在圍堰內(nèi)施工過程中，當(dāng)抽水開挖至+2.0m標(biāo)高時(shí)，圍堰內(nèi)外 水頭差為2m，檢算此工況下有無可能發(fā)生涌砂現(xiàn)象。 圍堰內(nèi)

29、不發(fā)生涌砂的條件為： K= 1.5K= 1.52.02.0 相應(yīng)在該工況下計(jì)算K=18， 滿足要求。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 47 水重度w 圍堰內(nèi)外水頭差h 鋼板樁入基 坑底深度t土體浮重度 ( 2 ) w ht h 目錄 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 48 棧橋1 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 49 第三部分現(xiàn)澆梁支架 一、概述一、概述 混凝土梁現(xiàn)澆施工，是指在橋跨的兩墩之間，采用 固定式或移動(dòng)式承重結(jié)構(gòu)，在梁部的設(shè)計(jì)位置上安裝 模板和鋼筋就地澆筑梁體混凝土的施工方法。常用的 混凝土梁現(xiàn)澆施工方法為支架法。 第三部分現(xiàn)澆梁支

30、架 二、主要設(shè)計(jì)依據(jù)二、主要設(shè)計(jì)依據(jù) 1、相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙 2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范50017-2003 3、建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范JGJ 162-2008 4、建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ 166-2008 5、建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ 130-2001 6、鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程 7、路橋施工計(jì)算手冊(cè) 8、裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè) 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 50 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 51 三、設(shè)計(jì)過程簡介三、設(shè)計(jì)過程簡介 1、收集資料、初步比較 設(shè)計(jì)圖紙 地質(zhì)、氣象、水文資料 支架形式比較 第三部分現(xiàn)澆梁支架 第三

31、部分現(xiàn)澆梁支架 滿堂支架常用立桿步距為0.6m、0.9m、1.2m 梁式支架跨徑一般為932m 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 52 2、設(shè)計(jì)要素 平面位置支架跨徑橋下凈空 第三部分現(xiàn)澆梁支架 3、支架結(jié)構(gòu)形式 -常用滿堂支架、梁式支架和 混合支架三種類型。 -不常見的有吊架。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 53 第三部分現(xiàn)澆梁支架 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 形式形式 構(gòu)造構(gòu)造特點(diǎn)特點(diǎn)適用范圍適用范圍主要材料主要材料基礎(chǔ)類型基礎(chǔ)類型 滿堂 支架 基礎(chǔ)+立柱+卸落設(shè)備 +模板系統(tǒng) 地質(zhì)較好；直曲 線；梁下凈空高 度15m以下的陸地 橋梁 扣件式、碗扣式，門 式支架 地基處理

32、、鋪設(shè) 墊塊 梁式 支架 基礎(chǔ)+立柱+卸落設(shè)備 +橫向分配梁+縱向主 梁+模板系統(tǒng) 跨水、跨既有路、 地質(zhì)較差的陸地 以及梁下凈空高 度大于15m的橋梁 立柱鋼管柱、格構(gòu) 式支墩等；橫向分配 梁型鋼；縱向主 梁貝雷梁、 軍用 梁、型鋼等； 擴(kuò)大基礎(chǔ)、打入 樁（鋼管樁）、 鉆孔樁等 混合 支架 滿堂支架+梁式支架跨路或變截面梁鋼管腳手+梁式支架地基處理+立柱 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 54 、支架特點(diǎn)比較 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)內(nèi)容 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 55 支架形式設(shè)計(jì)檢算內(nèi)容 滿堂支架 a) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、承載力計(jì)算； b) 立柱

33、設(shè)計(jì)，立柱強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算； c)縱向、橫向水平桿等受彎構(gòu)件的強(qiáng)度和連接扣件抗滑 承載力計(jì)算； d) 撓度、壓縮變形、支架及基礎(chǔ)沉降變形計(jì) e) 斜桿、剪刀撐設(shè)置； f) 基礎(chǔ)防、排水設(shè)計(jì)； g) 安全防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)。 梁式支架 a) 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、承載力計(jì)算； b) 立柱設(shè)計(jì)，強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算； c) 橫梁和縱梁設(shè)計(jì)、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算； d) 撓度、壓縮變形、支架及基礎(chǔ)沉降變形計(jì)算； e) 安全防護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)。 混合支架 參照滿堂支架及梁式支架 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、設(shè)計(jì)荷載 a、模板及支架自重荷載根據(jù)支架類型照實(shí)計(jì) 算 b、施工荷載 施工人員、設(shè)備荷載按均布荷載取12 KN/m2

34、； 澆筑和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取1KN/m2。 c、風(fēng)荷載根據(jù)支架樣式按相應(yīng)規(guī)范取值 滿堂支架參見建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范及 建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范；梁式支架參見公路 橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 56 第三部分現(xiàn)澆梁支架 d、預(yù)壓荷載所承載的梁體結(jié)構(gòu)與模板重量之和的 1.051.1倍。 (與前面 a+b之和 比較，取大者） （預(yù)壓所測得的變形數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)預(yù)拱度設(shè)置） 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 57 第三部分現(xiàn)澆梁支架 四、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng)四、設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)和注意事項(xiàng) 1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) “鋼管腳手架的相關(guān)規(guī)范

35、”和“企標(biāo)”，對(duì)各類支 架的荷載標(biāo)準(zhǔn)值和組合值均不相同，鋼管腳手架是按 極限應(yīng)力法設(shè)計(jì)。但對(duì)于梁式支架，其主梁設(shè)計(jì)值多 為容許應(yīng)力值，例如貝雷梁的應(yīng)力控制值273MPa就是 容許應(yīng)力值210MPa乘以臨時(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)力提高系數(shù)1.3得來 的。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的支架形式對(duì)應(yīng)于相關(guān) 規(guī)范取值（梁式支架參考“企標(biāo)”）。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 58 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、“企標(biāo)”中對(duì)支架設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 59 序序 號(hào)號(hào) 荷載類別荷載類別 荷載分項(xiàng)系荷載分項(xiàng)系 數(shù)數(shù) 1模板、拱架、支架、腳手架等自重1.0 2新澆混凝土、鋼筋混

36、凝土或新砌體自重1.1 3施工人員及施工機(jī)具運(yùn)輸或堆放的荷載1.0 4傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向荷載1.0 5振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向荷載1.0 6冬季施工時(shí)保溫設(shè)施荷載和雪荷載1.0 7風(fēng)荷載1.0 計(jì)算承載力：計(jì)算承載力： 16 驗(yàn)算剛度：驗(yàn)算剛度： 1、2、6 梁、板和拱的底模梁、板和拱的底模 板以及支承板、拱架、板以及支承板、拱架、 支架等的荷載組合支架等的荷載組合 注：3、4、5、6類不發(fā)生 時(shí)，可不計(jì)入計(jì)算 第三部分現(xiàn)澆梁支架 、支架容許撓度值不大于L/400，懸臂結(jié)構(gòu)為L/200（L為 結(jié)構(gòu)計(jì)算跨度），支架的壓縮變形值不大于L/1000。 、支架容許長細(xì)比，主要的受壓構(gòu)件（立柱），不大

37、于 150，次要受壓構(gòu)件，不大于200。 、當(dāng)支架縱梁采用貝雷梁、六四式軍用梁等制式器材時(shí) ，縱梁支座應(yīng)設(shè)置在桁架節(jié)點(diǎn)位置，并且應(yīng)對(duì)桁架節(jié)點(diǎn)處的桿 件進(jìn)行驗(yàn)算，防止局部應(yīng)力超標(biāo)。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 60 第三部分現(xiàn)澆梁支架 2、梁體荷載橫斷面劃分 一般采用條分法（也指導(dǎo)預(yù)壓時(shí)荷載的堆放布置 ），但對(duì)于角度較大的斜腹板梁，腹板區(qū)的荷載分布 不能完全按 條分法進(jìn)行， 應(yīng)按模板體系 實(shí)際布置情況 確定荷載分布。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 61 第三部分現(xiàn)澆梁支架 3、腳手架中單根鋼管安全承載力 “企標(biāo)”中對(duì)扣件式立桿作出了明確規(guī)定，但對(duì) 于碗扣

38、式立桿未明確。 查閱橋梁施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑施工腳 手架實(shí)用手冊(cè)可知，碗扣式支架的立桿允許荷載與 步距有關(guān)，例如常規(guī)步距1.2m時(shí)為3t/根，實(shí)際設(shè)計(jì) 時(shí)考慮舊料、自重等影響，建議取值為2.02.5t。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 62 目錄 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 63 棧 橋1 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 64 第四部分地基梁 一、概述一、概述 擴(kuò)大基礎(chǔ)、存梁臺(tái)座、龍門吊機(jī)軌道基礎(chǔ)等是工程 中常見的基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)按構(gòu)件剛度的不同，可分為 剛性基礎(chǔ)和彈性基礎(chǔ)兩種。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 65

39、第四部分地基梁 承受荷載后，基礎(chǔ)本身不發(fā)生撓曲，故基礎(chǔ)底面在 受荷后仍為一平面。在中心荷載作用下，基礎(chǔ)底面 各點(diǎn)的沉降都是一致的。 剛性基礎(chǔ) 承受荷載后，基礎(chǔ)本身發(fā)生撓曲，因而基礎(chǔ)底面各 點(diǎn)的沉降都不相同。地基反力的分布與地基土壤的 物理力學(xué)性能、基礎(chǔ)底面的形狀、基礎(chǔ)剛度和荷載 情況都有關(guān)系，必須對(duì)基礎(chǔ)底面反力的分布或反力 與沉降的關(guān)系作出模擬假定，以簡化計(jì)算。 彈性基礎(chǔ) 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 66 第四部分地基梁 二、二、 主要設(shè)計(jì)依據(jù)主要設(shè)計(jì)依據(jù) 1、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2010） 2、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2011） 3、基

40、礎(chǔ)工程 4、彈性地基梁與矩形板計(jì)算（中國船舶工業(yè)總公司第九 設(shè)計(jì)研究院） 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 67 第四部分地基梁 三、設(shè)計(jì)過程簡介三、設(shè)計(jì)過程簡介 1、地基梁設(shè)計(jì)假定 假定假定原理原理優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn) 反力 直線 分布 假定 地基反力按直線變化分布，其 反力圖形在對(duì)稱荷載時(shí)為矩形 的，在偏心荷載時(shí)為梯形。 當(dāng)基礎(chǔ)剛性大 而壓縮土層薄， 所得結(jié)果與實(shí) 際接近。 這一假定沒有考慮基 礎(chǔ)和地基變形的一致 性。 文克 爾假 定 地基由許多獨(dú)立且互不影響的 彈簧組成，即假定地基上任意 一點(diǎn)受的壓力強(qiáng)度p只與該點(diǎn) 的地基變形s成正比。表達(dá)式： p=ks 。 計(jì)算簡便；k選

41、擇得當(dāng)，可獲 滿意的結(jié)果； 特別適用于軟 土。 忽略地基中的剪應(yīng)力， 地基變形只發(fā)生在基 底范圍內(nèi)與實(shí)際 不符，使用不當(dāng)會(huì)造 成不良的后果 半無 限彈 性體 假定 地基土半無限彈性體，柱下條 形基礎(chǔ)假定為在半無限彈性體 上的梁，當(dāng)荷載作用在半無限 彈性體上時(shí)，某點(diǎn)的沉降不僅 和該點(diǎn)壓力有關(guān)，也和該點(diǎn)附 近作用荷載有關(guān)。 彈性半空間地 基模型具有擴(kuò) 散應(yīng)力和變形 的優(yōu)點(diǎn)，比文 克勒地基模型 合理些。 計(jì)算的沉降量和地表 沉降范圍都較實(shí)測結(jié) 果大，無法反應(yīng)各向 異性、非均勻土的分 層特性。 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 68 第四部分地基梁 2、彈性地基梁計(jì)算 、梁的柔度特征值

42、 式中：梁柔度特征值，m-1，并定義S=1/為特征長度； E材料的彈性模量，kPa； K地基的基床系數(shù)，KN/m3； I梁的截面慣性矩，m4； b梁的寬度，m。 4 4 kb EI 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 69 第四部分地基梁 3、地基梁分類 L稱為柔度指數(shù)，它反映了對(duì)剛度對(duì)內(nèi)力分布的 影響。地基梁可按L值的大小分為下列三種類型。 無限長梁 (柔性梁) L 有限長梁 (有限剛度梁) /4L 短梁 (剛性梁) L/4 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 70 第四部分地基梁 4、倒梁法（反力直線分布法） 工程中，倒梁法是一種常見的按線性分布的基底反 力簡化計(jì)算方法。 適用 條件 地基均勻 上部結(jié)構(gòu)剛 度好 荷載分布均 勻 基礎(chǔ)高度大 于1/6柱距 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 71 第四部分地基梁 具體步驟如下： 、根據(jù)初步選定的柱下條形基礎(chǔ)尺寸和作用荷載， 確定計(jì)算簡圖； 倒梁法計(jì)算圖式 2021-6-27中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 72 第四部分地基梁 、計(jì)算基底凈反力及分布，按剛性基底線性分布 進(jìn)行計(jì)算； 、用彎矩分配法或彎矩系數(shù)法計(jì)算彎矩和剪力； 、調(diào)整不平衡力。由于上述假定不能滿足支座處 靜力平衡