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

棧橋/鋼板樁圍堰/支架/地基梁

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2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司2棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁42023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司3第一部分——棧橋一、概述棧橋作為跨越水域施工的常見(jiàn)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)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》（JTGD60-2004）；4、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700-2006）；5、《鐵路大型臨時(shí)工程和過(guò)渡工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)[2008]189號(hào)）；6、《港口工程荷載規(guī)范》（JTS144-1-2010）；7、《港口工程樁基規(guī)范》（JTS167-4-2012）；8、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJB01-2003）；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。2023/2/3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(guò)程簡(jiǎn)介2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司51、研究比較，明確功能設(shè)計(jì)圖紙、施工調(diào)查地質(zhì)、氣象、水文資料棧橋的功能通過(guò)棧橋的各種機(jī)械設(shè)備通過(guò)棧橋的最大和最重構(gòu)件第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司62、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)：2023/2/3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(chǎng)，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平行；（3）盡量與鉆孔平臺(tái)相結(jié)合；第一部分——棧橋2023/2/3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(yú)法施工時(shí)一般9～12m。注：①、如地基較差、基礎(chǔ)投入大，一般應(yīng)盡量加大跨徑；②、一般按連續(xù)梁設(shè)計(jì)，6—8孔一聯(lián)；③、設(shè)計(jì)時(shí)，可對(duì)數(shù)種跨徑經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較。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。2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司90.5—1.5m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2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司10基礎(chǔ)擴(kuò)大基礎(chǔ)鋼管樁基礎(chǔ)鉆孔樁基礎(chǔ)承重梁型鋼軍用梁貝雷梁橋面板鋼橋面板（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2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司11永久荷載結(jié)構(gòu)自重可變荷載車輛滿載自重、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）、人群荷載偶然荷載船舶荷載（系纜力、擠靠力、撞擊力等）、漂浮物撞擊力4、設(shè)計(jì)荷載第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司12重力式橋臺(tái)（常用）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。墩位處基礎(chǔ)多采用鋼管樁，沉樁施工；特殊地質(zhì)采用鉆孔樁基礎(chǔ)、石籠墩等。5、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司136、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2023/2/3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)1、樁承載力①、樁的分類：樁按承載性狀分為摩擦樁和端承樁。摩擦樁豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受，并考慮樁端阻力。端承樁豎向荷載主要由樁端阻力承受，并考慮樁側(cè)阻力。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司15②、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：摩擦樁錘擊、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。端承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）(挖孔）擴(kuò)底灌注樁不應(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。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司16③、負(fù)摩阻力正摩阻力：樁相對(duì)于周圍土向下運(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。

正摩阻力負(fù)摩阻力第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司17產(chǎn)生負(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(guò)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(kāi)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——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司18④、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(zhǎng)、截面尺寸、吊點(diǎn)位置、樁架高度、下吊索長(zhǎng)度、樁的實(shí)心段長(zhǎng)度、樁的浸水長(zhǎng)度以及吊立過(guò)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12.0MPa~20.0MPa；第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司19⑤、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(kāi)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(kāi)時(shí)考慮）；設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)樁徑（有無(wú)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)。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司202、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(guò)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F≥fv=μf。（μ振動(dòng)作用下摩擦力的降低系數(shù)）2023/2/3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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，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(guò)大。使用液壓振動(dòng)錘時(shí)，貫入度不能作為沉樁到位的控制指標(biāo)。2023/2/3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(lái)說(shuō)，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(lái)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(shì)就是拔樁時(shí)，不需要割除蓋板。2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司23第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司245、靠船樁的設(shè)計(jì)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：①、由風(fēng)和水流產(chǎn)生的系纜力；②、由風(fēng)和水流產(chǎn)生的擠靠力；③、船舶靠岸時(shí)產(chǎn)生的撞擊力；④、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2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司256、設(shè)計(jì)者應(yīng)注意的事項(xiàng)①、施工期將受到洪水、臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等不良?xì)夂蛞蛩氐挠绊?，設(shè)計(jì)應(yīng)該有一定的安全儲(chǔ)備。②、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。③、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。④、對(duì)沖刷和橋上荷載的確定要盡量與實(shí)際吻合。目錄2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司26棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁4第二部分——鋼板樁圍堰一、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。

2023/2/3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(jiàn)鋼板樁類型：（國(guó)產(chǎn)U型鋼板樁亦屬于拉森式鋼板樁。）2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司28國(guó)產(chǎn)常用鋼板樁為：拉森Ⅳ型400×170）、拉森Ⅵ型（600×210）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)

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(jiǎn)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/T20933—2007。

2023/2/3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(guò)程簡(jiǎn)介（常用簡(jiǎn)化法計(jì)算，有限元法不常用）1、設(shè)計(jì)資料、參數(shù)

2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司30高出設(shè)防水位0.5～0.7m圍堰頂標(biāo)高土層厚度h、重度γ、內(nèi)摩擦角ψ、粘聚力c地下水位高出地面/水位0.2～0.4m圍堰頂標(biāo)高承臺(tái)長(zhǎng)、寬、高及頂、底標(biāo)高圍堰設(shè)防水位承臺(tái)放寬0.5～1.0m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①、土壓力（朗肯）；主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力：②、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

。

2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司31pa+qw+qhapp+qwhphwhwq第二部分——鋼板樁圍堰③、圍堰周圍施工荷載；④、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）。2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司32施工荷載q換算為土層超載hq第二部分——鋼板樁圍堰3、設(shè)計(jì)流程

2023/2/3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)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。2023/2/3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：土壓力分布土壓力疊加2023/2/3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(guò)樁前、后各壓力對(duì)樁底取矩求抗傾覆系數(shù)K>1.2，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。被動(dòng)土壓力Ep主動(dòng)土壓力Ea第二部分——鋼板樁圍堰2023/2/3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(jiǎn)支下端嵌固的超靜定狀態(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2023/2/3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(jiǎn)圖單層支撐深埋板樁計(jì)算簡(jiǎn)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(kāi)并將c點(diǎn)視為左端梁的簡(jiǎn)支點(diǎn)（鉸接），簡(jiǎn)支伸臂梁ac稱為ab梁中的等值梁。2023/2/3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：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2023/2/3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(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)計(jì)算。（即使采用空間結(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(jiàn)《支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》

5、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)①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。②注意開(kāi)挖過(guò)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。2023/2/3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10.35m×8.1m，鉆孔樁直徑0.9m，鉆孔樁4排×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(zhǎng)國(guó)產(chǎn)拉森Ⅳ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11.95m×9.7m（承臺(tái)放寬0.8m）。2023/2/3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+4.350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<粘結(jié)力(向上)+浮力+地基承載力檢算封底混凝土應(yīng)力，可分塊按板單元檢算或整體建模檢算。封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，圍堰內(nèi)開(kāi)始抽水，此時(shí)應(yīng)保證封底混凝土不被水壓力頂起。抗浮系數(shù)：>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。

2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司42第二部分——鋼板樁圍堰4、鋼板樁圍堰計(jì)算①、設(shè)計(jì)工況工況一：鋼板樁插打完畢，基坑內(nèi)抽水開(kāi)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(kāi)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)行承臺(tái)施工前。工況一受力簡(jiǎn)圖工況二受力簡(jiǎn)圖工況三受力簡(jiǎn)圖2023/2/3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②、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φ600×8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：2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司44第二部分——鋼板樁圍堰③、封底混凝土強(qiáng)度工況三時(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）④、各工況計(jì)算結(jié)果2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司45內(nèi)支撐封底砼鋼板樁線荷載（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⑤、基坑底抗隆起驗(yàn)算圍堰開(kāi)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(Prandtle)地基極限承載力公式進(jìn)行計(jì)算?？孤∑鹣禂?shù)：，滿足要求(不小于1.7～2.5)Nq、Nc——地基承載力系數(shù)2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司46圍堰外土層重度均值γ1圍堰內(nèi)土層重度均值γ2圍堰開(kāi)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、ψ圍堰外超載q第二部分——鋼板樁圍堰⑥、透水基坑底涌砂驗(yàn)算在圍堰內(nèi)施工過(guò)程中，當(dāng)抽水開(kāi)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(wú)可能發(fā)生涌砂現(xiàn)象。圍堰內(nèi)不發(fā)生涌砂的條件為：K=≥1.5～2.0相應(yīng)在該工況下計(jì)算K=18，滿足要求。2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司47水重度γw圍堰內(nèi)外水頭差h’鋼板樁入基坑底深度t土體浮重度γ’目錄2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司48棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁42023/2/3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)澆梁支架二、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》50017-20033、《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》JGJ162-20084、《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ166-20085、《建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-20016、《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)》2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司50

2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司51三、設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)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9~~~~~~32m2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司522、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(jiàn)的有吊架。2023/2/3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)形式構(gòu)造特點(diǎn)適用范圍主要材料基礎(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、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2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司54①、支架特點(diǎn)比較第三部分——現(xiàn)澆梁支架②、現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)內(nèi)容2023/2/3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③、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1~2KN/m2；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(jiàn)《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(jiàn)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》。2023/2/3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1.05～1.1倍。(與前面a+b之和

比較，取大者）（預(yù)壓所測(cè)得的變形數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)預(yù)拱度設(shè)置）2023/2/3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)1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)“鋼管腳手架的相關(guān)規(guī)范”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(lái)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)”）。2023/2/3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①、“企標(biāo)”中對(duì)支架設(shè)計(jì)荷載的規(guī)定2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司59序號(hào)荷載類別荷載分項(xiàng)系數(shù)1模板、拱架、支架、腳手架等自重1.02新澆混凝土、鋼筋混凝土或新砌體自重1.13施工人員及施工機(jī)具運(yùn)輸或堆放的荷載1.04傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向荷載1.05振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向荷載1.06冬季施工時(shí)保溫設(shè)施荷載和雪荷載1.07風(fēng)荷載1.0計(jì)算承載力：1~6驗(yàn)算剛度：1、2、6梁、板和拱的底模板以及支承板、拱架、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②、支架容許撓度值不大于L/400，懸臂結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)/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。③、支架容許長(zhǎng)細(xì)比，主要的受壓構(gòu)件（立柱），不大于150，次要受壓構(gòu)件，不大于200。④、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)。2023/2/3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。2023/2/3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2.0~2.5t。2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司62目錄2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司63棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁42023/2/3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(jiàn)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。2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司65第四部分——地基梁剛性基礎(chǔ)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。彈性基礎(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(jiǎn)化計(jì)算。2023/2/3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、

主要設(shè)計(jì)依據(jù)1、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）2、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）3、《基礎(chǔ)工程》4、《彈性地基梁與矩形板計(jì)算》（中國(guó)船舶工業(yè)總公司第九設(shè)計(jì)研究院）2023/2/3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(guò)程簡(jiǎn)介1、地基梁設(shè)計(jì)假定假定原理優(yōu)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(méi)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(jiǎn)便；k選擇得當(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(wú)限彈性體假定地基土半無(wú)限彈性體，柱下條形基礎(chǔ)假定為在半無(wú)限彈性體上的梁，當(dāng)荷載作用在半無(wú)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(cè)結(jié)果大，無(wú)法反應(yīng)各向異性、非均勻土的分層特性。2023/2/3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①、梁的柔度特征值式中：λ——梁柔度特征值，m-1，并定義S=1/λ為特征長(zhǎng)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。2023/2/3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λL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λL值的大小分為下列三種類型。無(wú)限長(zhǎng)梁(柔性梁)λL≥π有限長(zhǎng)梁(有限剛度梁)π/4≤λL≤π短梁(剛性梁)λL≤π/42023/2/3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(jiàn)的按線性分布的基底反力簡(jiǎn)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2023/2/3中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司71第四部分