深水基础桥梁承台施工超长钢板桩围堰内支撑最优布置研究

设 钢板 桩 总长 度 为 １ ｍ， 各 连 续 梁 段 与 悬 臂 段 长
度 分别 为 ｏ ， ｂ ， ｃ ， ｄ ， ｅ ， 则各 段 的 比例 为 ｎ ： ６ ： ｃ ： ｄ ： ｅ 。 为 了
找 出内支撑 最优 布置 的一 般规 律 ， 通 过 改变 ｎ ： ６ ： ｃ ： ｄ ： ｅ 的 比例 关系 ， 使得 图 Ｉ 所 示 带 悬 臂 段 连 续梁 所 受 到 的 最 大弯 矩最 小 。 由于本 工程 中采 用 了超 长 钢 板 桩 围堰 ， 设 置了 ５ 道 内支 撑 ， 为 了找 出一 般 性 规 律 ， 依 次 考 虑 １～ ５道 内 支 撑 的情况 ， 分别 得 出 连续 梁 段 与 悬 臂段 长度 之 间 的 最 优 比例 。
为一 端带 悬臂 的连 续 梁 ， 内支 撑对 板 桩 的约 束 采 用 活 动铰 支 承模拟 ， 在 流水 压力不 大及 无涌 潮 的情况 下 ， 结
构仅 受 到 围堰 外侧 静 水 压 力作 用 ， 围堰 内抽 干 水 工 况
钢板 桩 的受力 计算 图式 如 图 １ 所示 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ ７ － １ １ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ ０ ９ — １ ３
只有 １道 内支 撑 情 况 下 ， 单根钢板桩受力如 图 ２ 所示 。设 钢板 桩 总 长 度 为 单 位 １ ， 锚 固段 与 悬 臂 段 长 度分 别 为 ｏ ， ｂ ， 其可 能 的正 负弯 矩峰 值分 别 为 ， 。 就 本工 程 而 言 ， 图 ２中钢 板 桩外 侧 静 水 压 力 荷 载 ｑ＝
桩 围堰 结构 内支撑 最优 布置 方案 能 满足 工程计 算精度 要 求 。
关键 词 ： 高速 铁 路 桥 梁 深 水 基 础 施 工 超 长 钢 板 桩 围堰 结 构 优 化 内 支 撑 最优 布 置 中图分类 号 ： Ｕ ４ ４ ３ ． １ ６ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ ． １ ９ ９ ５ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． １ ３
算模 型 ， 分析 了 内支撑优 化前 后 围堰 结构 的受 力特性 。研 究 结果表 明 ： 采 用 本文提 出的 内支撑布 置优 化
方案， 可 明 显 减 小 围堰 结 构 的 最 大 应 力 ， 显 著 提 高 超 长 钢 板 桩 围堰 的 结 构 安 全 性 ； 采 用 递 推 法 确 定 钢 板
铁 ２ ０ １ ５年 第 ３期
道
建
筑
４３
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ — ０ ０ ４ ３ — ０ ４
深 水 基 础 桥 梁 承 台 施 工 超 长 钢 板 桩 围堰 内 支 撑 最 优 布 置 研 究
为 了满足 某 高速铁 路深水 基础 桥梁 承 台快速 施工
的需 要 ， 将 体积 庞 大的双 壁钢 围堰 优化 为长 ２ ９ ｍ 拉森
Ⅵ钢 板桩单 壁 围堰 ， 避 免 了 双壁 钢 围堰 施 工需 长 时 间 封航 、 占用 大部 分航 道 的问题 ， 并 消除 了双壁 钢 围堰施
工所 需 的制造 、 下河 、 浮运 、 定 位 以 及 在 黏 土 层 中 吸 泥
图１ 钢 板 桩 受 力 计 算 图 式
首先 拟定一个 内支撑布置方 案 ， 然后通 过结 构计算 验证 其可 行性 。如其安 全性满足要 求 ， 则加 以采 用 。按此
方 法设计 出的围堰 内支撑 布置通常不是最 优方案 。 本 文 针 对 现 有 钢 板 桩 围 堰 内 支 撑 设 计 中 的 弊 端 ， 研究 深水 基 础 桥 梁 承 台 施 工 超 长 钢 板 桩 围 堰
６ ｋ Ｎ ／ ｍ， 通 过力 法可求 得 ， 分 别为
Ｍ ＝ （ １一口 ）
作者简介 ： 何永昶（ １ ９ ７ ５ 一 ）， 男 ， 安 徽 潜 山人 ，高 级 工 程 师 ， 硕 士。
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道
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＝ｏ ： ｂ ， 得 到增加 １道 内支 撑后 的 比例 ｎ ， ： ｏ ： ｂ ： ｃ ； 若 再 增 加 １道 内支撑 ， 再令 Ⅱ ： ｎ ： ６ ： ｃ的 比例不 变 ， 令 ０ ： ： ０ 。
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下沉 等难题 。围堰方 案实 施快 速 ， 节 省工 期两 个多 月 。 超 长 钢板桩 围堰 内支 撑 的布置对 结 构 的强 度 和稳定 性
至关 重要 。现 有桥梁 基础 施工 钢板 桩 围堰 的 内支撑 布 置方 法一般 是 工程 师根 据 以往 钢板 桩 围堰使 用 经 验 ，
何 永 昶
（ 上 海 铁 路 局 合 肥 铁 路枢 纽建 设 指 挥 部 ， 上海 ２ ３ ０ ０ ２ ２ ）
摘要 ： 以一 高速铁路 深水基础 桥 梁承 台施 工为例 ， 系统探 讨 了超 长钢 板桩 围堰 内支撑 合 理 布 置 问题 ， 分 别 采 用解析 法和 递推 法给 出了围堰 内支撑 布置 的 最优 方 案及 确定 方 法。建 立 围堰结 构 空间有 限元 法计
１ ． １ １道 内 支 撑 的 最 优 布 置
内支撑 的最 优布 置方 案 ， 为钢 板 桩 围 堰 内支 撑 的合 理
布 置提 供依 据 。
１ 钢 板 桩 围堰 内支 撑最 优 布 置 方 案
取 单根 钢板 桩进 行 简 化 分析 ， 通 过单 根 钢 板 桩 的 分析 找 出一般 性规 律 。单根 钢板 桩 的力学 模型 可简 化