橋梁墩基礎(chǔ)圍堰法施工中鋼板樁受力

PAGE6橋梁墩基礎(chǔ)圍堰法施工中鋼板樁受力分析摘要：鋼板樁具有防水性能好、可重復(fù)利用、施工速度快等諸多優(yōu)點，鋼板樁圍堰法在深水基礎(chǔ)施工中極具優(yōu)勢，因此在橋梁建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。本文以XX河特大橋為工程背景，采用有限單元數(shù)值分析法分析了17#主墩基礎(chǔ)鋼板樁圍堰法施工時鋼板樁在四種工況下的受力情況。關(guān)鍵詞：鋼板樁圍堰法施工數(shù)值分析一、工程概況XX河特大橋位于XX縣XX鎮(zhèn)和XX鎮(zhèn)口交界處，橋梁中心里程為K49+373，起訖里程為K48+676.4～K50+069.6，橋長1393.2m。該橋以主跨(68+120+68)m連續(xù)梁跨越XX河。XX河規(guī)劃為五級航道,通航凈空80×8m，最低通航水位29.58m。XX河特大橋上部結(jié)構(gòu)型式為：（5×30m）裝配式預(yù)應(yīng)力砼箱梁＋2×（4×30m）裝配式預(yù)應(yīng)力砼箱梁＋（35＋60＋35m）懸澆連續(xù)箱梁＋（68＋120＋68m）懸澆連續(xù)箱梁＋（50＋90＋50m）懸澆連續(xù)箱梁＋（4×30m）裝配式預(yù)應(yīng)力砼箱梁＋2×（5×30m）裝配式預(yù)應(yīng)力砼箱梁，全橋共九聯(lián)。17#主墩基礎(chǔ)位于XX河河道內(nèi)，采用樁基礎(chǔ)，空心墩。XX河特大橋樁基礎(chǔ)設(shè)計均為摩擦樁，φ1.2m樁基176m/8根，φ1.5m樁基120m/4根，φ1.8m樁基7344m/200根。上部結(jié)構(gòu)30m裝配式預(yù)應(yīng)力砼箱梁216片。二、結(jié)構(gòu)概況17#墩基礎(chǔ)施工采用鋼板樁圍堰法。鋼板樁采用拉森Ⅵ型鋼板樁，材質(zhì)SY295，單根長度為20m，圍堰平面尺寸為28.8×13.2m，共設(shè)置兩道內(nèi)支撐。圍堰頂高程為+31.82m，圍堰底高程為+11.82m，封底混凝土厚2.5m。立面布置如圖一所示。圖一17#墩鋼板樁立面布置如圖三、基本參數(shù)鋼板樁截面特性如表一所示，土層參數(shù)如表二所示：華單根鋼板樁淘每延米鋼板樁罰寬傻側(cè)厚墻壁厚橋面積印慣性矩什截面矩港B仿H親t驗A來IX延ZX蟲mm捏mm鏡mm掙cm2/m翻cm4/m稻cm3/m斤600鍬210騾18仍225.5閣56700虧2700表一鋼板樁截面參數(shù)特性值計土層名稱顛層頂標(biāo)高耳層底標(biāo)高寺重度（隊kN/m3默）守內(nèi)摩擦角霸（滿°共）吹粘聚力（黎kPa污）診粉砂希27.5億25.79漂20.9筑22.5秘6.8唯粉質(zhì)粘土境25.79甘9.39藏19.6燭21.4汽11.5攜粉土查9.39東1.39譜18.8殲26.3帽8.5脈表每二平奉17#慈墩土層參數(shù)表四、計算分析昂由于鋼板樁圍柱堰的入土深度茂較大，土體對袋入土部分的圍久堰起到了嵌固誼作用，此時圍開堰上端受到內(nèi)劉撐的支撐作用箭，下端受到土價體的嵌固支承春作用。在計算弟中，先假設(shè)內(nèi)卡撐對鋼板樁為封剛性支撐，計俯算出鋼板樁作檢用于圈梁的反覽力，將該反力宮作用在內(nèi)撐上昆計算出鋼板樁轎與內(nèi)撐連接處對的最大位移，臉最后對鋼板樁修施加強制支座緞位移，得出鋼感板樁的內(nèi)力和蜓應(yīng)力。薯等值梁法計算秀鋼板樁圍堰，易為簡化計算，制常用土壓力等懼于零點的位置祥來代替正負(fù)彎輩矩轉(zhuǎn)折點的位燙置。計算土壓指力強度時，應(yīng)馬考慮板樁墻與雕土的摩擦作用御，將板樁墻前慘和墻后的被動搬土壓力分別乘糾以修正系數(shù)（卸為安全起見，歉對主動土壓力殊則不予折減）揮，如表三所示傻。吹本文計算作出怨如下假設(shè)：富1豆.塑假設(shè)虜計算時取鹿1m志寬單位寬度鋼鍛板樁。激2.錢因土處于飽和綿水狀態(tài)，為簡團化計算且偏安蘆全考慮，不考刮慮土的粘聚力氣（跡c=吊0暫）。妙3敏.宗彎矩為零的位驅(qū)置約束設(shè)置為私鉸接，故等值掘梁相當(dāng)于一個塔簡支梁，方便耽計算。龍4呼.閱假設(shè)鋼板樁在弊封底砼面以下味0.5m服處固結(jié)。誓5.俱土壓力計算采坑用不考慮水滲灰流效應(yīng)的水土好分算法，即鋼委板樁承受孔隙養(yǎng)水壓力、有效脊主動土壓力及疏有效被動土壓卸力。趙土層名稱敗Ka靜Kp煉被動土修蔑正系數(shù)擴k勤粉砂匯0.446鬧0.668孩2.240雨1.497任1.65蹤粉質(zhì)粘土肺0.465己0.682盡2.149梯1.466萍1.628中粉土穗0.386協(xié)0.621參2.591筒1.609仗1.72溝表河三侵道鋼板樁極限土匹壓力修正系數(shù)借工況一：第一攀道內(nèi)支撐安裝饞后，圍堰內(nèi)清約淤至球24.908的m續(xù)，計算模型如辮圖二所示，計親算結(jié)果如圖三駱、圖四所示。錘圖胞二乏刃工況一鋼板樁銳計算模型息圖逐三差陡工況一鋼板樁拾彎矩確圖曲(需kN.m)蝦圖花四惹同工況一鋼板樁易反力強圖泄(狗kN)耕由圖三、圖四纏可知，鋼板樁旁最大的彎矩豐為判195.3k府N.戴m稠，作用于第一腐道內(nèi)支撐的反灣力痛為也63.0k紛N蔽。濁工味況柴2漠：第二道內(nèi)支慰撐安裝后，圍替堰內(nèi)加水至圍搞堰外水位，水丑下吸泥、清淤仍至愁18.908鐮m率。計算模型如梨圖五所示，計丘算結(jié)果如圖六閉、圖七所示。軌圖趨五氏丑工況二鋼板樁拍計算模型鋪圖位六穗兇工況二鋼板樁掩彎矩車圖略(韻kN.m)屠圖塊七羨笛工況二鋼板樁橫反力盾圖希(倉kN)映由圖六、圖七談可知，鋼板樁喜最大的彎矩路為顛187.8k卻N.滅m茶，作用于第一煉道內(nèi)支撐的反板力漆為墓-13.8k財N標(biāo),搞作用于第二道奏內(nèi)支撐的反力礦為棚162.2k泡N羞。叉工傭況配3久：封底砼達到還強度后，圍堰健內(nèi)抽光水。計與算模型如圖八萄所示，計算結(jié)互果如圖八、圖巴九所示。絹圖散八西提工況三鋼板樁問計算模型脾圖葛九帳氣工況三鋼板樁睜彎矩承圖近(遞kN.m)布圖濁十仆嘴工況三鋼板樁腎反力庸圖澇(永kN)熱由圖九、圖十凈可知，鋼板樁預(yù)最大的彎矩郊為捕170.9k謊N.割m鐮，作用于第一碰道內(nèi)支撐的反強力陣為得4.9N落,做作用于第二道租內(nèi)支撐的反力副為懼223.3k延N撐。骨工腐況未4歸：承臺、墩身斧施工后向鋼板鉛樁與承臺間回麗填砂土并在頂趟部澆注獵40cm誦厚午C25鼠砼冠梁，拆除傻第二道內(nèi)支撐果。本工況下假真設(shè)等值梁下嵌違固點位于砼冠冶梁抖1/2膠厚度處，即打24.708茶m啄。棕計算模型如圖腫十一所示，計那算結(jié)果如圖十膽二、圖十三所匙示。絹圖十槍一號昌工況四鋼板樁鞠計算模型宗圖十逆二爛錫工況四鋼板樁躬彎矩饞圖耍(換kN.m)位圖十坦三短縱工況四鋼板樁渡反力孟圖夸(炊kN)卻由圖十二、圖報十三可知，鋼順板樁最大的彎溉矩珍為絨88.3kN悼.抗m畜，作用于第一茄道內(nèi)支撐的反監(jiān)力己為稼17.2度N新。福根據(jù)上述工況田計算，將鋼板磚樁內(nèi)力及內(nèi)支違撐支撐反力計費算結(jié)果匯總?cè)缃窍卤砣?。穗計算工況穗鋼板樁最大請彎馳矩著(kN.m界)丹第一道內(nèi)支撐混反朋力續(xù)(蹤kN)斃第二道內(nèi)支撐用反尖力揭(賣kN)目工況一唱195.3批63伏-趕工況二碧187.8犬-13.8身162.2龜工況三害170.9維4.9乳223.3嫁工況四崗88.3劇17.2廣-宰表朗三攜歸鋼板樁內(nèi)力及昌內(nèi)支撐支撐反拘力菊小結(jié)：乎在整個鋼板樁頂圍堰施工過程盟中，鋼板樁最峰大彎矩及第一釋道內(nèi)支撐最大時反力均出現(xiàn)在旦工況一。隨著者工況的推進，考鋼板樁最大彎割矩逐漸減小，們第一道內(nèi)支撐施反力由正變負(fù)功，后又由負(fù)變腫正并