钢板桩介绍(0709)

D
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管桩
AZ钢板桩
b
• 利用钢管桩的良好截面性能承受荷载（土压力， 水压力，或者承受水土压力）；
• 辅桩主要为，填充密闭和传力构件；
• 墙体的截面模量可以达到35000cm 3/m以上
钢板桩应用领域
1) 滨水建筑物 ❖ 码头 ❖ 停泊地 ❖ 防浪堤 ❖ 船台 ❖ 水泵房 2) 发电站 (火电厂, 天然气电厂) ❖ 管道的出入口 ❖ 涡轮房 ❖ 沉淀池/沉淀盆 ❖ 曝气塘 ❖ 水处理厂 ❖ 锅炉房 ❖ 泵站 ❖ 冷凝塔
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 合计
应用的领域
造船厂 码头 围堰
挡水墙 船闸
船台滑道 泵闸
其他临时工程
使用的总量（吨）
69732 57388 12000 7565 1506 1300
896 10000 160387
百分比（%）
43.5 35.8 7.5 4.7 0.9 0.8 0.6 6.2
钢板桩主要产品分类及性能
澄清池
钢板桩应用领域 – 滨水建筑物
滑道
设计考虑:
• 考虑墙顶的附加土荷 载：例如护坡.
• 考虑滚轮等荷载：例 如250 + 250 吨 (结 构 + 船只).
• 水密性
• 陆地内滑道围堰使用 临时性支撑
• 海中滑道围堰使用临 时性支撑
钢板桩应用领域 – 滨水建筑物
码头
设计考虑: • 海港 / 终端站 / 港口 – 挡土
钢板桩主要产品分类及性能
组合型钢板桩之一--直线型板桩组合
常见组合：Circular cell (圆柱形单元）和 Diaphragm cell(格形钢板桩) 。
Circular sell(圆柱形单元） wall:
钢板桩主要产品分类及性能
组合型钢板桩--直线型板桩组合
Diaphragm cell(格形钢板桩) :
钢板桩简介
钢板桩就是通过锁口连接形成一道竖直的墙体以维持土压力、水 压力，或者同时承担两者的共同作用。
非常容易吊装, 运输和安装.
滨水建筑物, 地下室 / 地下停车库, 基坑 / 管沟, 桥 梁围堰, 挡土墙, 电站, 泵站等
优化设计方案，使得结构承受水平和竖向荷载， 使得工程造价降低
对于不同的现场情况提供最大的抗弯能力和灵活的工程方案
钢板桩主要产品分类及性能
直线型钢板桩
• 直线型钢板桩特点
• 可以设计形成圆筒形的封闭式结构，使之能充分发挥其锁口抗拉强度 高的特性，在码头结构中应用广泛；
• 内部可填土，结构通过封闭的钢结构和内部填土保证结构的稳定性； • 直线型钢板桩适用于岩层接近地面的深基坑、或者锚具安装比较困难
的工程，一般根据工程地质属性设计成圆形单元、格型或者其它特殊需 要的形状； • 钢板桩的水平力必须小于锁口的抵抗力限制
钢板桩应用历史
国外
钢板桩的前身是使用木材或者铸铁之类的板桩，直到20 世纪初人们才认识到使用钢材不但可以提高桩的力学参数 同时可以重复使用，所以使用钢板制作的钢板桩才在欧洲 开始生产，第一个使用钢板桩的工程是美国于1908年开始 建设的Black Rock Harbor，使用了直线型钢板桩6600吨 。
墙高度10m – 15m • 防波提 / 私人码头 –挡土墙
高度< 10m • 附加的浪荷载.
• 考虑挡土墙和地面连接成一 体，钢板桩承受部分竖向荷 载
• 考虑水力填充操作对挡土墙 体产生的附加荷载 (30 kN/m 的偶然荷载).
钢板桩应用领域 – 滨水建筑物
突体码头
钢板桩应用领域 – 发电厂
成连续的板桩墙，并且将土压力或者其他荷载传递给主桩。辅桩可以 比主桩短，根据设计，一般可以做到80％的长度，有的经过检算，也 可以做到60％。常用AZ18。
连接键：连接主桩，辅桩
的特殊的连接键，如 RDUZ16/18,RH16/18 等。
钢板桩主要产品规格及性能
组合型钢板桩之六—管桩结合墙系列
连接件
3/2/2020
钢板桩应用介绍
Oriental Sheet Piling //7.10.08
Confidential
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内容
钢板桩简介和应用历史 钢板桩主要产品分类及性能 钢板桩的应用领域 钢板桩设计方法 钢板桩选型及应考虑的因素 钢板桩的生产厂家及中国代理商 钢板桩在中国应用实例
钢板桩选型及应考虑的因素
钢板桩选型要点
综合考虑工程特点：使用期限、防渗要求、腐蚀环境、市场产品 供应以及打桩机械等。当然必须满足稳定、强度及变形条件。
分类
U

形
热轧 状
Omega型
直线型
生 产
组合型
工
U
艺
冷弯
形 状
Z Omega型
组合型
热轧：热轧形式将H型梁坯通过复杂的轧制过程制作。 冷弯：通过轧辊将钢板完成所需要的截面形状。
钢板桩主要产品分类及性能
U型 直线型
Z型 Omega型
钢板桩主要产品分类及性能
格形钢板桩 主桩
连接键
锯齿墙
辅桩 HZ结合墙系统
1911年，卢森堡的阿尔贝德工厂（属于安塞乐米塔尔集 团）轧制出世界上第1片U型钢板桩，1933年首次轧制出Z 型钢板桩。1990年Z型钢板桩被改良，增加了更易沉桩的 拉森锁口。AZ系列钢板桩最根本的力学特性在于其腹板的 连续性和锁口对称分布在中性轴两侧特定的位置，使它的 静力学特性得到保证。
目前，钢板桩在日本和欧洲应用非常广泛。
设计考虑的因素 ✓ 非 – 近破波 ✓ 结构体系上的波浪破碎 ✓ 破后波 ✓ 运河中的浪涌和消退
钢板桩应用领域 – 雨季排水/河流修复
Sg Kuyuh河河道修复, 马来西亚
设计考虑的因素 ✓ 整体稳定 ✓ 基础的附加荷载 ✓ 防渗要求
钢板桩应用领域 – 疏浚&河道整治
钢板桩应用领域 – 市政工程
钢板桩结构使用的典型位置 : 1) 管线出入口 2) 涡轮房 3) 沉淀池/沉淀盆 4) 曝气塘 5) 水处理区域 6) 泵站 / 储油罐 7) 电力设备区域
钢板桩应用领域 – 火力发电厂
发电站设计实例
涡轮房
叶轮间
钢板桩应用领域 – 火力发电厂
发电站设计实例
沉淀盆
海水出水口
沉淀池
海水进水口
钢板桩应用领域 – 火力发电厂
钢板桩的变形 • 一般在最低海平面以上设置一道拉杆. • 施工的程序对于围堰的应力应变影响很大.
钢板桩应用领域 – 地下建筑
停车场 & 电梯井
钢板桩应用领域 – 地下建筑
住房汽车库
钢板桩应用领域 – 地下建筑
地下室停车库
钢板桩应用领域 – 基坑围护
泵站
钢板桩应用领域 – 运河
河流整治
钢板桩应用领域 – 防洪墙
据统计，在过去20年内，我国共进口热轧钢板桩约23万吨；其中以卢森堡的AZ型、AU型、PU 型、直线型及组合型钢板桩和日韩拉森II、III、IV、V号和SMJ等钢板桩为主。我们公司从1988年至 今，已经向国内用户供应了超过16万吨的各种钢板桩，其中约13.7万吨用于永久性建筑中（例如造 船厂、码头、挡水墙、船闸、船台滑道、泵闸等），其余的多用于工程项目的临时工程（例如施工 临时围堰、隧道和基坑支护等）。
Pa 被动土压力 (抗力)
主动土压力 Pp * Hp* Kp 2*c* Kp
Kp 1 sin 1 sin
钢板桩计算方法
根据BS 5950钢结构设计得出钢板桩截面的承载能力
锚索力
弯矩
Mmax
最大设计弯矩 = 挡土墙所能承受的 最大弯矩
按照 BS 5950规定, 截面能承受的弯矩 = Py * (Z, cm3/m)
总排水管
钢板桩计算方法
钢板桩计算简图和设计考虑的因素
计算简图
弯矩
Mt = m*sa
设计考虑的因素 ❖土的类型 ❖挡土墙高度 ❖植入深度 ❖超载/ 荷载 ❖水位 ❖附加的抗力 – 锚索力 / 支撑力 ❖允许的变形
钢板桩计算方法
弹性地基梁理论
梁承受的均布荷载
最大变形
最大变形 d = 5WL4
384 E(I, cm4/m)
3) 地下建筑 ❖ 临时工程 ❖ 永久工程 4) 运河 ❖ 河道整治/修复 ❖ 防洪渠 ❖ 疏浚 5) 桥梁工程 ❖ 桥台 ❖ 桥墩 5) 市政工程 ❖ 总排水管 ❖ 管沟开挖
钢板桩应用领域 – 滨水建筑物
滨水建筑物的挡土墙类型: 1) 泊船区 2) 码头 3) 防浪堤 4) 滑道
钢板桩应用领域 – 滨水建筑物
组合型钢板桩
箱形桩
钢板桩主要产品分类及性能
U 型板桩
• U 型板桩特点
• 宽进深、厚翼缘，良好的静力学性能； • 结构形式对称，非常方便重复利用； • 可以在工厂预先装配成“组桩”，大大提高沉桩功效； • 非常方便拉杆及其配件的安装，甚至在水下也不例外； • 最厚的部分位于墙体的最外侧（热轧），使之具有良好的耐腐
Z 型锯齿墙
• 仅仅用于特殊的工程 • 特殊的填充材料: 密封膏 • 减少墙体宽度, 可靠的厚度, 需要 的打桩力较小
U 型锯齿墙
钢板桩主要产品分类及性能
组合型钢板桩之五—HZ/AZ System系列
• HZ/AZ 特点
HZ/AZ 这种组合桩设计合理，而且考虑了主/辅桩的结合。可以组合 形成很大的抗弯能力，并且断面利用率还比较大，具有很好的经济 效益。适应于各类大型工程，比如深水码头，大型港口等，在世界各 地已有多起成功案例。
设计方法：(JTJ 293-98) 格形钢板桩码头设计与施工规程
钢板桩主要产品分类及性能
组合型钢板桩之二—箱形钢板桩系列
利用Z型钢板桩组合形成箱形钢板桩单元，极大 地提高抗弯能力，可以应用于更深大的基坑开挖工程 或船坞船闸等永久构筑物中。
为了更好的控制工程造价，可用相适应的钢板形 成“U”板构件代替图中的“ aa ”部分，避免因锁切 割的浪费。这种做法在国内已多次应用成功。 由箱形单元可设计不同的组合结构形式，如下：
FOS
Z = 桩的截面模量
Py = 板桩的钢牌号
钢板桩设计软件
国内设计软件
1.理正深基坑设计软件 2.同济启明星软件，主要用于基坑围护设计 1&2无法计算水中的钢板桩工程
3.有限元设计软件（Asnsys软件，SAP软件，Plaxis等软件）
国外设计软件
1.Prosheet软件，主要用于设计钢板桩 2.Rido设计软件，主要用于设计钢板桩 3.SPW板桩设计软件 3.有限元设计软件（Asnsys软件，Plaxis等软件）
W – 荷载 L – 计算长度 E – 钢的弹性模量 I – 每延米的惯性矩
钢板桩计算方法
侧向土压力的一般理论
向外运动的趋势
挡土墙承受土压力 Ha
主动土压力 (干扰力)
Pa * Ha * Ka 2*c * Ka
= 土的容重 C=土的粘聚力
Ka 1 sin 1 sin
Hp Pp 被动土压力
AZ 箱形单元
AZ 箱形钢板桩组合
钢板桩主要产品分类及性能
组合型钢板桩之三—U-Box系列
• 组合单元形式
A 2片单元
B 3片单元
C 4片单元
使用不同形式的结合的道工程需要的最接近的截面模量和最小的单 位用钢量，使得工程造价最优
钢板桩主要产品规格及性能
组合型钢板桩之四—锯齿墙系列
4. Jagged Wall
蚀性能
钢板桩主要产品分类及性能
Z 型钢板桩
• Z 型钢板桩特点
• 腹板连续、锁扣对称分布在中和轴两侧，提高了截面模量； • 单位重量的板桩有着最有效的截面模量； • 很好的性价比，惯性矩更大、较小的结构变形量和高强钢的选用，使得
其成为一种最经济的结构方案； • 截面宽度的增大提高了沉桩的功效，节约了施工时间 • 在腐蚀严重部位进行了加厚处理（热轧），耐腐蚀性能更加优异
钢板桩应用历史
• 钢板桩生产历史
钢板桩应用历史
中国
• ～1950年我国首次在桥梁围堰中施工中应用钢板桩(U 型,苏联引进)；
• ～1990年，我国首次在船坞建设中使用Z型钢板桩作 为坞体的永久结构；
• 近年来,钢板桩的优点逐渐得到工程人员认可和熟悉, 使用量逐年增加。
钢板桩应用历史
热轧钢板桩在中国的应用统计
• HZ/AZ 组合类型
钢板桩主要产品规格及性能
• HZ/AZ 组成
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主桩：H桩作为主桩，为主要的受力构 h y s
件。在支挡结构中，其主要承受侧向的 土压力和水压力；在承重结构中，其主
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要作用是把上部结构的荷载传递到地基 上。
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AZ 辅桩： AZ Double Pile 作为辅桩。主要作用是连接主桩使之形
发电站设计实例
水处理厂
泵站
泵站 曝气塘
钢板桩应用领域 – 天然气发电厂
发电站设计实例
进水口
水处理区 出水口
存储区
燃气涡轮房
电器设备区
钢板桩应用领域 – 桥梁工程
钢板桩应用领域 – 围堰
设计考虑 ( 尤其是双排围堰): • 船坞、河道等临时工程 • 高度可以达到15~20 米(干船坞) • 附加荷载：波浪力，潮水. • 通常, 在两侧设置护坡道用来减少弯矩和