基于不同施工階段的橋梁鋼板樁圍堰檢算

孫 煥 重

(中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000)

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基于不同施工階段的橋梁鋼板樁圍堰檢算

孫 煥 重

(中鐵十四局集團第二工程有限公司，山東 泰安 271000)

結合某橋梁的荷載與組合工況，建立了該橋梁鋼板樁圍堰的數值分析模型，分析計算了三種工況下板樁、支撐體系及圍囹的強度，并檢算了支撐、基坑抗隆起和嵌固的穩定性，確保鋼圍堰的力學性能滿足規范要求。

橋梁，鋼板樁，圍堰，穩定性，強度

1 工程概況

某鐵路特大橋水中墩承臺一級承臺尺寸為12.9 m×14.3 m×3 m，二級承臺尺寸為6.2 m×9.5 m×2 m，平面為矩形。板樁圍堰內輪廓尺寸在承臺外輪廓尺寸的基礎上外擴1.5 m，為15.9 m×17.3 m，采用PU25型號板樁，板樁長18 m。采用四層圍囹，圍囹高程分別為+2.58 m,-0.42 m,-3.42 m,-5.92 m；角撐均采用φ630×10 mm鋼管，第一層圍囹，采用2I40b，第二層圍囹采用2I56a，第三層和第四層圍囹采用4I56a。板樁圍堰平面布置圖見圖1。

鋼板樁為PU25型，采用Q345鋼材，其技術參數見表1。

表1 鋼板樁技術參數

2 荷載及工況分析

2.1 荷載分析

計算荷載包括結構自重荷載和土(水)壓力兩部分，其中土(水)壓力又分為土體自重產生的壓力和靜水壓力兩部分，均結合現場的具體情況按相關規范取值。

2.2 組合原則

各工況考慮兩種荷載組合形式，即標準組合和基本組合。荷載組合形式如下：

標準組合=∑恒載+∑活載;

基本組合=1.2∑恒載+1.4∑活載。

以上組合中，標準組合計算結果用來評價剛度指標，基本組合計算結果用來評價結構強度指標。

3 鋼板樁圍堰的檢算

3.1 強度檢算

1)數值分析模型。根據設計的結構布置，采用有限元軟件建立模型，板樁、圍囹、支撐采用梁單元模擬，鋼板樁底部鉸結，被動土壓力采用只受壓土彈簧模擬，圍囹與板樁之間采用只受壓彈簧模擬，支撐與圍囹間共節點處理，在牛腿處約束豎向位移模擬其對圍囹的支撐作用。考慮到開挖過程中，結構在不同開挖深度都可能處于受力不利狀態，因此對不同施工中不利工況都進行分析，分析過程中共選用了3種工況。數值分析模型圖見圖2。

條件艱苦，但對于我這個離家出走的人，已經是天堂了。我來找他，先是想找個地落腳，然后借點學費。現在見他這個樣子，我張不開嘴。

2)工況一計算結果。工況一對應于板樁圍堰施工中開挖至第三圍囹標高以下0.5 m處，第三層圍囹和支撐未安裝前的工況。

此工況下板樁圍堰計算結果如表2所示。

表2 板樁施工階段計算結果(一) MPa

板樁的強度：σmax=137 MPa

綜上，板樁圍堰中的支撐和圍囹的強度均滿足要求。

3)工況二計算結果。

工況二對應于板樁圍堰施工中開挖至第四圍囹標高以下0.5 m處，第四層圍囹和支撐未安裝前工況。

表3 板樁施工階段計算結果(二) MPa

板樁的強度：σmax=153 MPa

綜上，板樁圍堰中的支撐和圍囹的強度均滿足要求。

4)工況三計算結果。

工況三對應于板樁圍堰施工中開挖至封底混凝土底部處，未澆筑混凝土時工況。

此工況下板樁圍堰計算結果如表4所示。

表4 板樁施工階段計算結果(三) MPa

板樁的強度：σmax=166 MPa

綜上，板樁圍堰中的支撐和圍囹的強度均滿足要求。

3.2 穩定性檢算

1)支撐穩定性檢算。

2)基坑抗隆起穩定性驗算。

3)嵌固穩定性檢算。

4 結語

通過對鋼板樁圍堰的強度及穩定性的檢算可知，鋼板樁圍堰在不同施工階段的強度、支撐穩定性、基坑抗隆起穩定性、嵌固穩定性等均滿足相關規范的要求。在施工過程中，合理安排好施工工序，及時進行相關工序的施工。同時嚴格控制施工質量，確保施工安全。從整個施工的效果來看，鋼板樁圍堰在整個橋墩基礎的施工過程中都保持了良好的狀態，達到了預期效果。

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Checking calculation of steel sheet pile cofferdam of bridge based on different construction phases

Sun Huanzhong

(No.2EngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway14thBureauGroup,Tai’an271000,China)

Combining with the loading and composite construction circumstances of some bridge, the paper establishes the numeric analysis models for the steel sheet pile cofferdam, analyzes the strength of the sheet pile, supporting system, and framing scaffold, and calculates the stability of the support, and upheaval of the foundation pits and building-in, so as to meet the demands for the dynamic performance of the steel cofferdam.

bridge, steel sheet pile, cofferdam, stability, strength

1009-6825(2017)13-0164-02

2017-02-28

孫煥重(1976- )，男，碩士，高級工程師

U443.162

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