钢板桩围堰设计示例

《公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）》实施手册中说明，对模板、
支架的设计，由于国家标准和行业标准中均无专门针对临时性结构的设计规范，
因此还只能规定按永久结构的设计规范执行。但在使用永久结构的设计规范时，
应注意到现行的设计规范均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，故选用
极限应力值为标准。
SLU35-700 700 562 13
SLU36-700 700 558 14
SLU39-700 700 560 15
SLU41-700 700 562 16
SLU 32
750 598 11
SLU 35
750 600 12
SLU 38
750 602 13
SLU 40
750 598 14
SLU 43
比可以忽略不计。 可变荷载：在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比
不可忽略。 偶然荷载：在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续的
时间很短。 2.2.2 荷载工况
（1）工况一：有软弱地层或水清底至封底底高程。 按照无支撑悬臂板桩计算，假定铰接点在板桩底部，在最终解得板桩入土深 度后再适当增加 10%～20%。 （2）工况二：开挖软弱地层或抽水至一定高程后安装第一道支撑。 按照单锚（支撑）式板桩计算，假定铰接点在支撑点，计算时，被动土压力 仅取一部分。 （3）工况三：继续开挖软弱地层或抽水安装剩余支撑。 按照多锚式板桩计算，根据现场施工材料的选择，可采用等弯矩布置法或等 反力布置法计算。 2.2.3 设计荷载组合
115.8 127.5 109.6 122.3 120.2 133.0 146.9 170.5 185.4 200.3 223.2 238.5 253.7 169.5 184.4 199.2 221.5 236.7 251.8
310（300） 295 265 250
抗剪 fv Mpa
125（120） 120 115 110
180（175） 170 155 145
端面承压 fce Mpa
325
400
3
焊接方 法和焊 条型号
自动 焊、半 自动焊 和 E43 型焊条 的手工 焊
自动 焊、半 自动焊 和 E50 型焊条 的手工 焊
2
进行钢板桩围堰设计时，应根据结构特性，按下表所列荷载就其可能发生最
不利组合情况进行计算。
在钢板桩围堰验算过程中，为了安全起见，荷载参数取值如下：
（1）考虑混凝土浇筑时胀模等系数的超载系数：1.05；
（2）活载分项系数：1.4；恒载分项系数:1.2。
表 2-1 钢板桩围堰计算荷载
荷载分类 永久荷载
2.3钢板桩围堰结构设计
2.3.1 钢板桩围堰平面位置确定 钢板桩围堰平面尺寸及位置的确定要结合主体工程进行全面的分析，考虑因
素有以下几点： （1）、桥墩、台设计尺寸及其模板规格尺寸； （2）、预留施工操作空间，便于模板的安装及拆除；
4
（3）、满足施工机械靠近施工现场，方便施工作业； （4）、布置上使水流平顺，不发生局部冲刷。 2.3.2 钢板桩围堰结构确定 （1）、钢板桩选择 钢板桩主要有 U 型、Z 型、L 型、S 型等几种，其相应的优点及型号如下： U 型系列冷弯钢板桩优点 ① U 型钢板桩规格型号丰富，可根据 工程实际情况，选取最经济、合理的截面， 实现工程设计上的最优化，比同性能热轧钢 板桩节省材料 10～15%，极大的降低了施工 成本。 ② 根据欧标设计生产，结构形式对称，有利于重复使用，在重复使用上与 热轧等同。 ③ 可根据客户要求特别定制长度，为施工带来了极大的方便，同时也降低 了成本。 ④ 由于生产便捷，与组合桩配套使用时候可在出厂前预先订制。 ⑤ 生产设计及生产周期短，钢板桩性能可根据客户要求而定。
SLU11-575 575 360
8
SLU12-575 575 360
9
SLU13-575 575 360 10
SLU11-600 600 360
ห้องสมุดไป่ตู้
8
71.3 86.7 101.4 148.6 165.9 182.9 133.8 149.5 165.0 131.4
42.0 51.0 59.7 52.5 58.6 64.7 60.4 67.5 74.5 61.9
1
第二章 钢板桩围堰设计
2.1相关资料搜集
在展开进行钢板桩围堰结构设计之前，需要搜集以下资料： 1）、工程概况； 2）、工程项目设计图纸； 3）、桥址地层断面图、地质报告； 4）、根据设计图纸要求搜集桥址处潮水位情况； 5）、了解项目可用材料情况（方便围囹、内支撑的设计）。
2.2设计条件
2.2.1 荷载分类 作用在钢板桩围堰上的荷载，主要分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载 3 类。 永久荷载：在结构使用期间，其量值不随时间变化，或其变化值与平均值相
表 2-4 U 型钢板桩规格表
型号
宽度 高度 厚度
mm
mm
mm
断面积 Cm2/m
每桩单重 每米墙身
Kg/m
Kg/ m
惯性矩 Cm4/m
截面模数 Cm3/m
SLU7
750 320
5
SLU8
750 320
6
SLU9
750 320
7
SLU10-450 450 360
8
SLU11-450 450 360
9
SLU12-450 450 360 10
56.0 68.1 79.6 116.7 130.2 143.8 105.1 117.4 129.5 103.2
10725 13169 15251 18268 20375 22444 19685 21973 24224 19897
670 823 953 1015 1132 1247 1094 1221 1346 1105
5
SLU12-600 600 360
9
SLU13-600 600 360 10
SLU16
650 480 8.
SLU 18
650 480
9
SLU20
650 540
8
SLU23
650 540
9
SLU26
650 540 10
SLU30-700 700 558 11
SLU32-700 700 560 12
密级：内部查阅
钢板桩围堰设计示例
中交路桥建设有限公司 科学技术部编制 二零一八年五月
目录 第一章 前言 .......................................... 1
1.1 编制目的 ...................................... 1 1.2 结构特点 ...................................... 1 1.3 适用范围 ...................................... 1 1.4 设计依据 ...................................... 1 第二章 钢板桩围堰设计................................. 2 2.1 相关资料搜集................................... 2 2.2 设计条件 ...................................... 2 2.3 钢板桩围堰结构设计............................. 4 第三章 设计要点 ...................................... 9 第四章 钢板桩围堰结构验算............................ 10 4.1 钢板桩围堰设计验算............................ 10 4.2 封底厚度计算.................................. 27 4.3 设计者应注意事项.............................. 28 第五章 钢板桩围堰计算示例............................ 30 5.1 工程概况 ...................................... 30 5.2 计算依据 ...................................... 30 5.3 X 特大桥 17#墩钢围堰检算 ....................... 31 5.4 17#钢板桩围堰验算结论 ......................... 46
第一章 前言
1.1编制目的
钢板桩围堰是最常用的一种板桩围堰，随着中国国内基础设施的完善以及各 类工程的快速发展，钢板桩的使用也在不断地增加，对此本《设计指南》重点讲 述钢板桩围堰的设计及应用。
指南本着通用性的原则，力求适用于一般情况，对钢板桩围堰设计进行指导。
1.2结构特点
钢板桩围堰的主要特点①施工周期短、成本低及易于质量控制。②结构简单、 受力明确。③使用范围受到地质、水深等条件影响。④施工完毕后，即可拆除， 避免材料的损失浪费。
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
钢材 牌号
Q235 钢 （A3）
Q345 钢 （16Mn）
表 2-2 钢材强度设计值（Mpa）
厚度或直径 （mm） ≤16
＞16～40 ＞40～60 ＞60～100
≤16 ＞16～35 ＞35～50 ＞50～100
抗拉、压、弯 fc Mpa
215（205） 205 200 190
目前，国内拉森钢板桩常用定尺长度为 6m、9m、12m、15m、18m 等。
1.3适用范围
本指南适用于①埋深较浅的支护结构。②粘性土、砂土、淤泥等软弱地层的 桥梁墩、台施工等。
1.4设计依据
《公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）》 《公路桥涵施工技术规范》实施手册 《公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）》 《钢结构设计规范（GB50017-2003）》 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012） 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011） 《简明施工计算手册》（第 4 版） 《建筑结构静力计算手册》 《土质学与土力学》 《结构力学》 《水力学》 《基础工程》 以及其它相关行业规范，设计图纸等资料。
250
210
145
钢板桩围堰设计还需对刚度进行验算，控制各板桩挠度，满足结构刚度要求 并利于材料周转使用。验算模板、支架的刚度时，其最大变形值不得超过下列允 许值：
（1）、结构表面外露的模板，挠度为模板模板构件跨度的 L/400。 （2）、结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的 L/250。 （3）、支架受载后挠曲的杆件（横梁、纵梁），其弹性挠度为相应结构计算 跨度的 L/400。 （4）、钢模板的面板变形为 1.5mm，钢棱和柱箍变形为 L/500 和 B/500（其 中 L 为计算跨径，B 为柱宽）。
表 2-3 焊缝强度设计值（ N / mm2 ）
构件钢材
牌号
厚度或直 径（mm）
≤16
抗压 fcw
215 （205）
对接焊缝
焊缝质量为下列等级
时，抗拉 ft w
一级、二 级
三级
215 （205）
185（175）
抗剪 fvw
125 （120）
角焊缝
抗拉、抗
压和抗剪
f
w f
＞16～40
205
205
Q235
750 600 15
SLU 45
750 602 16
147.3 162.4 138.5 156.1 153.7 169.4 187.4 217.1 236.2 255.1 284.3 303.8 323.1 215.9 234.9 253.7 282.2 301.5 320.8
69.5 76.5 71.3 79.5 78.1 87.3 96.2 119.3 129.8 140.2 156.2 166.9 177.6 127.1 138.3 149.4 166.1 177.5 188.9
175
120
160
（140）
＞40～60
200
200
170
115
Q345
＞60～100 ≤16
190
310 （300）
＞16～35
295
＞35～50
265
190
310 （300）
160 265（255）
110
180 （175）
295
250
170
265
225
155
200 （195）
＞50～100
250
可变荷载 偶然荷载
序号
荷载名称
荷载取值
1
土压力
2
水压力
3
结构自重
4
施工荷载
1.5 kN / m2
5
振捣荷载
2.0 kN / m2
6
水流荷载作用
7
基坑周边施工材料荷 载
8
设备荷载
9
基坑周边道路车辆荷 载
10
冻胀、温度变化产生 的作用
2.2.4 材料强度、刚度容许值取值
根据《钢结构设计规范》，计算时 Q235、Q345 钢材强度设计值取值如表。