模拟施工过程的官洲河特大桥钢板桩围堰分析计算
钢板桩围堰设计与计算
須台及敦岸施工禹堰演计与计算L 工程⅛ι况市六橫岛住于群岛的南部诲域，亦蚱舞门国际航道的西南側，是市的第三火岛,为市重点扶持的三大岛之一，占地约106o 8平方公里。
厂址区域四周由穿山丰岛和群岛所环抱，形成一个近封网水域。
本工程住于厂入号、九头之间。
工程囲：1. 船台二座：船台长250m,宽45m,水下段长60m,滑道坡度1： 20,滑道底⅛⅛-3o OOm,顶⅛⅛12o 40m；2. 陆域独立®车道:600T龙门起.重机轨道一组：2x437m; 150T 门机轨道三组：6x3O3m;3. 直立荻岸约230m。
为了确保船台及驶岸的干地施工，须柱外海側顺變设囲堰，从而确保工程进度。
本工程工作量大，施工时诃相对较紧，施工工期：2008 年1月IeJ ~6月30目，共6个月。
2,旬然条件2.1水丈资料设计水住：设计壽水住：2」4m设计低水住：∙2.6Om下水水住：1.5Om2.2地质资料场地地质构隹活动轶稳定，未见新构隹运动及活动断裂，不存在液化土层，故属基本稳定区。
根据工程地质勘矗报告，场地地层自上而下分为：Q)I层杂色填土，为新近人工回填而成；Q)2层淤泥、②1 层灰色淤泥质粉质粘土、©)层粘土为软弱场地土；③1层睹绿〜灰黄色粉质粘土、⑤1虎黄〜灰绿色粉质扌占土及⑤2层粉质粘土夹抄砾、碎石为中硬场地土，⑥层强风化晶膚凝灰岩、⑦层中等风化晶屑凝灰岩为坚硬场地土。
由于拟是场地20.Orn深度囲无饱和抄性土及粉土存在，本场地为不液化场地。
场地分布有轶厚的软弱土。
该区域由于拟建场地周禹无污染源存在，对钢结枸具中等腐蚀性。
本次役计钢板桩插入②1层灰色淤泥质粉质粘土土层中，淤泥质粉质粘土的扬力力学性质指栋为：舍水串42.6%,比重 2.74,重度17.4kN∕π√,固快粘聚力13.34kPa, >f⅛角12.5。
其余参数详见地质勘採报告。
3、比选囲堰是用于囲护水工建筑施工场地的临肘扌当水建筑扬。
钢板桩围堰施工图解及经典实例 附图丰富(含计算 结构设计)
• 钢板桩施工综述 • 打桩方法 • 打桩设备 • 打桩辅助设备 • 钢板桩施工
2021/8/4
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钢板桩施工综述
2021/8/4
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钢板桩施工综述
板桩施工
钢板桩的施工与选择的桩型，场地的工程地质资料已经施工单位的 施工机械，施工技术水平都有很大的关系，一般钢板桩的施工采用振动 锤沉桩。具体工程具体对待，同时施工经验也很重要。
2021/8/4
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钢板桩打桩
打桩时常见问题及对策
打桩阻力过大不易贯入
这由两种原因造成。一是在坚实 的砂层锤击数或砂砾层中打桩，桩的 阻力过大；二是钢板桩连接锁口锈蚀 ，变形：致使板桩不能顺利沿锁口而 下。对第一种原因，需在打桩前对地 质情况作详细分析，充分研究贯人的 可能性，在施工时可伴以高压冲水或 振动法沉桩，不能用锤硬打；第二种 原因，应在打桩前对板桩逐根检查， 有锈蚀或变形的及时调整。还可在锁 口内涂以油脂，以减少阻力
2021/8/4
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打桩设备
2021/8/4
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打桩设备
打桩设备分类
钢板桩的施工设备很多，按照打桩方式的不同可分为下述几 种：
（一）冲击打桩机械：有自由落锤，蒸汽锤、空气锤、液压 锤、柴油锤等。
（二）振动打桩机械：这类机械既可用于打桩还可用于拔桩 ，常用的是振动打拔桩锤。
（三）振动冲击打桩机械：这种机械是在振动打桩机的机体 与夹具间设置冲击机构，在激振机产生上下振动的同时，产生冲 击力，使施工效率大大提高。
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打桩设备
震动打桩机的选择方法
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某大桥钢板桩围堰施工方案及计算书
XX河大桥2#、3#墩钢板桩围堰施工方案一、概述XX大桥位于XX市XX镇XX大队窑厂西侧，横跨XX，桥位处河宽约110m。
大桥下部结构主墩采用矩形空心墩，钻孔灌注桩基础，本桥桩基均为摩擦桩。
共有两个水中墩（2#、3#），计32根水中桩，每个墩分左、右幅两个承台。
2#、3#主墩承台顶面标高为-0.648m，承台底面标高为-3.1480m, 河面测时水位为 1.6m，承台尺寸均为16.5×6.7×2.5m，两承台净距7m。
XX大桥水中墩位处河底地质从上到下为亚砂土，该承台底面（基底）为亚砂土，此土质容易造成流砂，给施工带来困难。
本工程水中墩施工采用拉森Ⅳ型钢板桩止水围堰的方案。
施工时要求钢板桩围堰结构密实，不漏水或漏水很少。
钢板桩围堰顶标高3.0m,高于施工水位以上1.4m。
二、钢板桩施工步骤本工程采用单层矩形钢板桩围堰，其中心线平面尺寸18.4m×8.8m。
承台平面尺寸为16.5m×6.7m，桩长12.0m，净入土5.8m。
（一）钢板桩进场钢板桩进场时直接运到工地1、4#台附近，堆放在河岸，用25T 汽车吊和15t浮吊及60kW震动锤进行插打。
在打桩前根据设计桥墩位置，在平台上放出钢板桩围堰的位置线，经监理复核后才能进行打桩。
（二）钢板桩的整理钢板桩运到工地后，须进行检查、分类、编号及登记。
锁口检查：用一块长1.5m～2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准，将所有同类型的钢板桩做锁口通过检查。
凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合的均应整修，按具体情况分别用冷弯、热敲、焊补、铆补、割除或接长。
单块桩两侧锁口在插打前均要涂以黄油或热的混合油膏，以减少插打时的摩阻力，并增加防渗性能。
（三）插打与合拢1、导梁安装：施打前必须先制作和安装导梁，可用若干钢板桩或型钢打入河床内，将内导梁焊挂在板桩上面，用以导向，水上平台经检查平面位置后可直接作为外导向。
导向应用较大规格的槽钢或其它型钢制作，必须具有一定竖向和侧向刚度，保证打桩时不变形，正确导向。
钢板桩围堰设计计算
钢板桩围堰设计计算摘要：海边淤泥区承台围堰设计计算方法关键词：承台施工；钢板桩围堰Abstract: the sea silt area pile cap cofferdam design calculation methodKeywords: bearing platform construction; Steel sheet pile cofferdam1 概述本例为广东沿海某桥桥墩的四桩承台施工钢板桩围堰进行设计。
该围堰采用现场钻孔资料，地质显著特点为淤泥层较厚，淤泥面顶标高为-0.150m，底面标高为-8.950m，下伏层为粘土。
为保证围堰施工的安全稳定性，板桩必须穿过淤泥层，进入下伏土层。
经计算，确定桩底标高为-12.000m，桩顶标高为3.000m，桩长15m；围堰设置一道水平支撑，支撑位置标高为0.000m；基坑开挖深度位置标高不低于-3.700m。
2设计依据2.1基础资料（1）现场钻孔资料，本项目施工图；2.2主要技术标准（1）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（2）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）（3）《热轧U型钢板桩》（GB/T 20933-2007）（4）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB/T 50205-2001）3 结构布置型式通过对四桩承台所在位置及如前所述相关地质条件进行分析计算，初步拟定承台钢板板桩围堰的结构布置形式如下图所示。
图3-1 钢板板桩围堰立面布置图4 基本参数4.1地质资料参数（1）淤泥：γ=15.1,C=10.4,φ=6.10。
（2）粘土：γ=18.9,C=26.1,φ=11.10。
4.2主要设计标高（1）桩顶标高：3.000m；桩底标高：-12.000m；（2）设计高水位：2.200m；（3）水平支撑标高：0.500m；（4）其它标高：按设计图纸要求；4.3钢板桩围堰技术参数本设计采用拉森Ⅳ型钢板桩，其技术参数列表如下：表4-1钢板桩技术参数4.4基坑结构尺寸综合考虑承台几何尺寸和施工操作空间的需要，拟采用的基坑底面尺寸为：15.086×8.3。
钢板桩围堰的仿真计算及施工关键技术
于梁 的理 论 ， 根 据 相 邻 钢 板 桩 受 力 时 产 生 的相 对
位移 ， 提 出 了一 种 用 于 计 算 特 定 情 况 下 钢 板 桩 的
底 面高程 一３ 。 ０ ｍ， 采用 钢板 桩 围堰 进 行 施 工 ， 钢板
桩 围堰 尺 寸 为 １ ７ ． ５ ２ ｍ×１ ２ ． ４ ｍ。钢 板 桩 采用 德 国 拉森 Ｉ Ｖ型 钢板 桩 ， 长１ ５ ｍ， 第一 道 围堰 内撑 圈梁采 用 双拼 ２ Ｈ ５ ８ ２型钢 ， 主 内撑 采 用 Ｈ５ ８ ２型 钢 ， 倒 角
打钢板桩 、 封底 混凝土的浇注和体 系转换等 。
关键词 ： 桥 梁工程 ； 钢板桩 围堰 ； 仿 真 分析 ； 施 工 方 法 中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ４ ５ ． ５ ５ ６ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
０ 引 言
钢板桩 围堰是 深水 基 础 施 工 中常 用 的一 种 围
设 置钢 环 的钢板 桩 围堰 的强度 和稳 定性 。
斜 撑采 用 ２ ６×８ ａｍ螺 纹 焊 管 ， ｒ 钢 板桩 围堰 结 构
形 式如 图 １所示 。
目 前， 针对钢板 桩 围堰计算 大多是把钢板 桩
第一道支撑＋ １ ． 钿
承台＋ ０ ． 钿
钢板桩 ／
ｆ ｌ
承台
Ｊ ｉ
变 形 和弯 矩 的 数 值 方 法 ， 但 这 种 计 算 方 法 并 不 具
备 通用 性 ； 向道 明在 考 虑 静 水 压 力 、 水 流 冲击 力、 波浪 力 、 风力 及 漂流 物 撞 击力 等 外 荷 载 的基 础
上， 以单 位 宽度 钢板 桩 作 为计 算 单 元 ， 验算 了外 侧
粉质粘土层
常用结构计算方法汇编之桥梁工程：钢板桩围堰计算
hd 0.5m
G
图 3.6-2 钢板桩计算简图
99
A B C' 内支撑Tc C
O
3.21 8.41 19.24
8.82 21.45
土压力单位：kN/m2 26.85
D'
14.80
23.65
D
24.63
37.67
M (x) = 8.95x3 + 53.49 × (4.5 + x) −
(1.121666667 x3 + 22.2x2 + 122.46605 x + 274.4858166)
= 7.73333333x3 − 22.2x2 − 68.97605x − 33.7808166 令 M ′(x) = 0 ，则：
=
tan 2 (45o
+
30o 2
) × (17.9 × 0.5 +
20.2 × (hd
− 0.5))
= 60.6hd − 3.45 kN/m2
6.3.2 钢板桩嵌固深度计算
⑴ 支护结构支点力计算
基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离 hc1 的计算：
101
式中：
p p1k = pa1k
以上数据代入得：
10.1hd3 −1.725hd2 + 0.8625hd − 0.14375 + 53.49 × (4.5 + hd ) −1.2 ×1.1× (1.121666667 hd3 + 22.2hd2 + 122.46605 hd + 274.4858166 ) = 0 整理得：
S332省道京杭运河特大桥下部结构承台钢板桩围堰计算书
S332省道京杭运河特大桥下部结构承台钢板桩围堰计算书一、计算取值1、地层地质情况，根据《工程地质勘察报告》，58#、59#主墩处地质情况为：标高4.4m以上为水，标高4.4m～2.2m范围内为填筑土，标高2.2m～0.2m范围内为淤泥，标高0.2m～-6.3m范围内为粘土，标高-6.3m～-10.9m范围内为亚粘土。
实测水面标高5.8m，承台处实测河床平均标高5.0m，承台底标高-1.7m。
根据现场实际情况且考虑到钢板桩止水的需要，标高0.2m以上土层全部视为粉质粘土。
主要力学参数为：粉质粘土：土的重度γ＝18.2kN/m3（浮重度γ浮＝8.2kN/m3）、土的内摩擦角φ=14°、土的黏聚力c＝11kN/m2；粘土：土的重度γ＝17.7kN/m3（浮重度γ浮＝7.7kN/m3）、土的内摩擦角φ=14.4°、土的黏聚力c＝7kN/m2；亚粘土：土的重度γ＝17.7kN/m3（浮重度γ浮＝7.7kN/m3）、土的内摩擦角φ=14.4°、土的黏聚力c＝7kN/m2；2、以土压力分布经验图形计算。
3、统一按5.8m水位高程进行验算。
4、考虑钢板桩止水，58#、59#墩围堰外侧1.5m处打插3m长杉木杆（间距50cm），铺设双层彩条布后填土止水。
故58#、59#墩围堰的外侧土层顶高程统一按5.8m考虑。
二、钢板桩入土深度及支撑点位置的确定钢板桩拟采用拉森Ⅳ型钢板桩W=2037cm3，[ƒ]=200MPa1、支撑点位置土体力学参数取各层土的加权平均值计算：γ平均==17.9 kN/m3φ平均==14.3°c平均==8.3kPa按等弯矩布置各层支撑的间距，则板桩顶部悬臂端的最大允许跨度为：h===322cm=3.22mh1=1.11h=1.11×3.22m=3.57mh2=0.88h=0.88×3.22=2.83mh3=0.77h=0.77×3.22=2.48mh4=0.7h=0.7×3.22=2.25m考虑到在施工过程中河面水位有可能上升及施工期间横向支撑尽量不对承台施工造成影响，因此横撑的布置位置如下图所示：5.8m 水面及填土标高-1.7m 承台底标高1.8m 承台顶标高-2.7m 承台封底底标高7.0m钢板桩顶标高6.4m4.2m 2.1m 0.1m承台2、钢板桩入土深度主动土压力系数：Ka=tg 2（45°－=0.602 被动土压力系数：Kp=tg 2（45°＋=1.662K=γ（Kp-Ka ）=17.9(1.662-0.602)=18.97 e=0.602×17.9×9.5=102.4kN/m 2 设钢板桩最小入土深度为x 则有：18.97x 2-102.4x-102.4×2.8=0 求得x=7.4m所以钢板桩的最小入土深度为7.4m 钢板桩最小桩长为8.5+7.4=15.9m 选择18m 长的钢板桩。
特大桥水中承台基坑拉森钢板桩支护施工及计算书_secret
XX特大桥主墩深基坑专项施工方案一、编制依据(1)工程设计图纸(2)对施工现场的调查情况(3)主要适用标准、规范《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）二、工程概况2.1、本桥跨XX重要支流XX，主跨设计为90m，主墩采用群桩基础，12m*12m*3.5m钢筋砼承台，22#、23#墩处筑岛后高程为8.5米，四个主墩承台顶标高4.2米，承台底标高0.7米，分别需要开挖7.8米。
2.2、22、23#承台开挖范围内各土层由上而下依次为：0-1.5米回填土，1.5-5.3米粉质粘土，5.3-8.3米淤泥质粉质粘土，8.3-14米粉质粘土。
承台开挖高程示意图现地面高程（0.000）承台顶高程（4.600）承台底高程（8.100）2.3、根据本工程地质实际情况，如：地下水位高、渗水量大等不利因素，决定主墩承台基坑采用多支撑拉森4型钢板桩支护。
钢板桩具有重量轻、强度高、锁口紧密、重复使用、施工方便、施工速度快等优点。
钢筋砼承台尺寸12m*12m*3.5m，支护根据施工的需要及钢板桩模数，设计围堰平面尺寸为14m×14m。
拉森4型钢板桩图片见下图三、现场施工组织管理及进度安排3.1、现场组织机构为了统一协调指挥，确保工程高效、有序的进行，确保按期、优质、安全地完成工程范围内的各项工程。
承台施工由项目经理、总工程师、副经理直管。
工程部、安全部、质量部、合同部、材料部、试验室、办公室等其业务部门协同配合。
3.2、施工进度计划施工进度计划编制原则（1）本着先重点后一般、全面组织平行流水作业的原则，结合本标段工程实物量的分布情况,合理安排工期，以响应业主对本标段工程总工期要求。
钢板桩的计算方法
钢板桩的计算方法当进行土木工程施工时，钢板桩是常见的基础结构材料之一。
使用钢板桩的工程需要对其力学性能进行均衡的分析与计算，以保证结构的稳定性和质量。
下面将介绍钢板桩的计算方法和力学性能。
1. 钢板桩的力学性能在使用钢板桩进行工程施工时，首先需要知道其力学性能。
钢板桩具有一定的强度和刚度，可以承受相应的载荷和变形。
常见的钢板桩型号有U型、Z型、O型、直肋式等，不同型号的钢板桩具有不同的受力性能。
钢板桩主要承受的载荷有竖向荷载、横向荷载、弯矩等。
在一般情况下，钢板桩的纵向抗弯承载力与竖向承载力近似相等，可近似简化为点荷载作用下的悬臂梁的承载力计算。
悬臂梁的抗弯承载力计算公式为：Nv=Q*m1M=wL^2/8其中，Nv为垂直方向受力，Q为荷载，m1为荷载集中系数。
M为弯矩，w为单位长度荷载，L为钢板桩长度。
2. 钢板桩的计算方法（1）悬挑法计算悬挑法计算是一种经济、简便的计算方法，适用于钢板桩和土壤间的互相拘束程度很小的条件。
该方法将钢板桩视为非挡墙结构，仅受单个桩顶作用的竖向荷载和剪力。
在进行计算时，首先需要确定钢板桩的受力情况和承载力。
然后，根据受力情况和承载力来进行内力计算，从而得出桩身和桩顶的内力情况。
（2）有限元分析法计算有限元分析法是一种比较准确的计算方法，适用于比较复杂的工程条件。
该方法通过将结构分成一个个小的单元，利用计算机等设备对每个小单元进行计算，最终得到整个结构的受力情况。
在进行有限元分析计算前，需要进行结构模型的建立和材料特性的输入。
建立好结构模型后，可以采用静力分析或动力分析等方法进行计算。
最终得到结构的内力、变形和挠度等信息。
3. 钢板桩的施工注意事项（1）安全措施在钢板桩的施工过程中，需要加强安全措施，确保施工人员人身和财产安全。
施工现场需要设置相应的防护措施和警示标志，同时施工人员要佩戴防护用品。
（2）施工技术在使用钢板桩进行基础工程施工时，需要掌握相应的施工技术，并进行专业的质量控制。
钢板桩工程施工计算规则
钢板桩工程施工计算规则一、引言钢板桩是一种常用的基础工程材料，广泛应用于河堤防护、码头工程和土木工程中。
在进行钢板桩工程的施工过程中，需要根据实际情况进行计算，以确保施工过程的安全和顺利进行。
本文将对钢板桩工程的施工计算规则进行详细阐述，以供相关工程人员参考。
二、施工前计算1. 钢板桩材料选择在进行钢板桩施工前，首先需要根据工程设计要求和现场实际情况，选择合适的钢板桩材料。
应根据施工现场的地质条件和承载要求，综合考虑板桩的强度、硬度和抗腐蚀性能等方面的要求，选择合适的钢板桩材料。
2. 桩身长度计算在施工前，需要根据工程设计要求和现场地质条件，计算钢板桩的桩身长度。
桩身长度的计算应充分考虑到实际承载要求和地下水位等因素，以确保钢板桩能够有效地承受工程荷载和地下水的作用。
3. 锚固长度计算对于需要进行锚固的钢板桩工程，还需要根据施工现场的实际情况和设计要求，对钢板桩的锚固长度进行计算。
锚固长度的计算应充分考虑到工程承载要求和地下土壤的情况，以确保钢板桩能够稳固地锚固在地下土壤中。
4. 防腐层厚度计算钢板桩的防腐处理是十分重要的，需要根据施工现场的环境条件和预期使用年限，对钢板桩的防腐层厚度进行计算。
防腐层厚度的计算应考虑到钢板桩的实际使用环境和使用要求，以确保钢板桩具有良好的抗腐蚀性能。
5. 桩头刚度计算钢板桩的桩头刚度计算是十分重要的，需要根据工程设计要求和施工现场的实际情况，对钢板桩的桩头刚度进行计算。
桩头刚度的计算应充分考虑到桩头的强度和稳定性要求，以确保钢板桩能够正常承受工程荷载和外部作用。
6. 管道施工计算对于需要进行管道施工的钢板桩工程，还需要针对管道的布置和连接情况进行施工计算。
管道施工计算应充分考虑到施工现场的实际情况和管道设计要求，以确保管道在钢板桩工程中能够正常使用和稳固固定。
三、施工中计算1. 地基承载力计算在钢板桩工程的施工过程中，需要对地基的承载力进行计算。
地基承载力的计算应根据实际施工现场的地质条件和桩身长度等因素，以确保钢板桩能够正常承受地基的承载力。
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铁道建筑RailwayEngineeringMay，2010
文章编号：1003-1995（2010）05-0008-04模拟施工过程的官洲河特大桥钢板桩围堰分析计算
吴清，尹浩辉（广州交通投资集团有限公司，广州510288）摘要：以官洲河特大桥的深水基础钢板桩围堰系统作为研究对象，采用不考虑施工过程中“路径”效应和考虑施工过程中“路径”效应两种方法对其进行有限元计算，发现两种方法所得的计算结果相差悬殊，不考虑施工过程中的“路径”效应会导致错误的计算结果。根据计算结果改进了原有的钢板桩围堰系统，改进后的系统能够满足各阶段受力需求。关键词：钢板桩围堰施工模拟“路径”效应有限元分析中图分类号：U445.55+6文献标识码：B
收稿日期：2009-12-23；修回日期：2010-02-18作者简介：吴清（1981—），男，湖南省新化县人，工程师，硕士。
0引言钢板桩围堰具有结构简单、受地质情况制约较小、钢板桩插打比较容易、施工工期较短和施工成本较低等优点，已经成为大桥水中墩承台施工时较为常见的围堰形式。与此同时，钢板桩围堰的使用也会带来一些安全隐患：如结构计算分析较为复杂、侧壁易出现漏水、封底混凝土施工前易出现管涌和钢板桩易发生卷曲等，需要在计算和施工中采取措施加以避免。在对钢板桩围堰的安全性进行计算时，主要包括钢板桩入土深度计算、封底混凝土强度和抗浮稳定性计算、钢板桩及其支撑系统的计算等，其中以钢板桩及其支撑系统的计算最为复杂。由于钢板桩和内支撑系统的安装属于水下作业，安装精度往往难以保证，使得整个体系的受力状态异常复杂。对于钢板桩围堰系统，传统的计算方法往往采用一次成型的平面静力计算方法。该方法具有建模较为简单，计算较为快捷的特点。但是在围堰施工过程中，由于结构和荷载都在不断发生变化，“路径”效应对建造过程中以及最终的结构内力和变形的影响较大，与一次成型下的分析结果存在较大差别，需在结构设计中加以考虑。同时需采取合理的施工方法和措施，以保证施工过程中任意时刻结构的安全性。本文以官洲河特大桥水中17#墩钢板桩围堰为实例，介绍考虑施工过程的钢板桩及其支撑系统的计算。1工程概况
广州新洲至化龙快速路D2标段官洲河特大桥位于广州市珠江官洲河水道，主桥为跨径布置（99+180+99）m的连续刚构。17#主墩基础采用钻孔灌注桩和
整体式承台，承台尺寸为32.5m（横桥向）×15.7m（纵桥向）×5.0m（高度），承台底面设计高程为－8.0m（主墩形状及尺寸详见图1）。承台施工采用钢板桩
围堰，单个墩钢板桩围堰内壁尺寸为35.6m（横桥向）×18m（纵桥向）。钢板桩沿着周围的导梁插打，插打
深度为－16.0m，施工期间最高水位为7.5m，采用长24m的钢板桩。
图117#主墩一般构造（单位：cm）2围堰设计和施工流程
2.1围堰设计
钢板桩围堰平面内壁尺寸采用35.6m（横桥向）
82010年第5期模拟施工过程的官洲河特大桥钢板桩围堰分析计算
×18m（纵桥向），根据实际施工情况需要，钢板桩围堰顶面高程采用+8.0m，底面高程为－16.0m（具体布置如图2）。围堰材料采用德国拉森Ⅳ型钢板桩。围堰支撑系统布置在钢板桩内侧，围囹采用工字型钢环向布设，内支撑采用钢管间断设置。围堰支撑系统
共分五层，在承台完成后施工墩身时，将对内支撑系统进行调整改造。
图2钢板桩围堰布置2.2原计划施工流程①承台范围河床顶面清淤至－8.0m→②下放五层内支撑系统→③插打钢板桩→④围堰内开挖至－10.5m→⑤水中浇注2.5m厚封底混凝土→⑥依次使用垫块将第i层内支撑与钢板桩顶紧后，抽水至第i层内支撑下50cm处，再将第i层内支撑与钢板桩焊接（i=1～5）→⑦抽水至－8.0m，割除钢护筒，围堰内清底→⑧拆除第五层支撑系统，第一次承台施工→⑨拆除四层内支撑系统，改造第一、二、三层内支撑系统，第二次承台施工→⑩拆除第三层内支撑系统、第一次墩身施工→瑏瑡拔出钢板桩和第一、二层内支撑系统。3钢板桩及其支撑系统的计算分析本文采用大型通用软件Ansys对钢板桩及支撑系统进行空间有限元计算。3.1单元选择钢板桩采用shell63单元进行模拟，围囹所用工字钢和槽钢采用beam4单元进行模拟，钢管采用pipe16单元进行模拟。钢材的弹性模量取210GPa，泊松系数取0.3。3.2模型建立钢板桩围堰实测内壁尺寸为34.8m（横桥向）×18m（纵桥向），考虑到钢板桩及支撑系统具有双轴对称性质，可取1/4模型进行计算，切口处的约束按结构力学的原理施加，钢板桩插入端按固支处理。令沿钢板桩方向为坐标Z向，承台短边方向为Y，承台长边方向为X，结构1/4整体模型见图3。3.3计算假定1）围囹和内支撑之间的连接按刚接处理。2）钢板桩与围囹的接触，在将各层围囹与内支撑焊接前按脱空处理（即不参与受力），顶紧焊接后按全固结处理。由于钢板桩的插打和围囹的吊装属于水下作业，施工难度较大，受施工误差的影响，钢板桩和围囹之间无法做到完全紧贴，它们之间一般会有几个厘
米的距离，有时甚至会达到10cm以上。因此，在将钢板桩与围囹焊接之前，只能假定钢板桩与围囹是脱空的。
图3钢板桩和内支撑1/4模型3.4施工工况
工况（1）～工况（5）围堰开始抽水后，当内水位降低至第i层支撑下0.5m，钢板桩和第i层内支撑处于顶紧状态（i=1～5），i层以上的钢板桩和内支撑焊接。工况（6）将5层内支撑均和钢板桩焊接，围堰内水位抽至－8.0m。工况（7）拆除第五层支撑，施工第一层承台。工况（8）拆除第四层支撑，并更改上三层支撑体系，施工第二层承台。工况（9）拆除第三层内支撑系统，施工第一节墩身。3.5不考虑施工过程的计算分析
该方法对结构在不同使用阶段及其荷载工况下的强度和刚度进行计算分析，不考虑结构变形和应力的累积效应。对于3.4节所示的每一种工况，其结构体系为钢
9铁道建筑May，2010板桩和与其焊接或顶紧的内支撑，不包括尚未进行焊接、顶紧或已经拆除的内支撑。钢板桩系统所受外力主要有流水压力、外侧静水压力和内侧静水压力，以施工工况（4）为例，其结构体系和所受外力如图4所示：1）流水压力P1
流速0.39m/s时，计算得P1=0.99kN/m2；
2）外侧静水压力P2
考虑水深15.5m，P2=155kN/m2；
（3）内侧静水压力P3
考虑水深6m，P3=60kN/m2。
对于3.4节所示的9种工况，计算结果见表1。图4工况（4）荷载
表1不考虑施工过程计算分析结果参数工况（1）工况（2）工况（3）工况（4）工况（5）工况（6）工况（7）工况（8）工况（9）钢板桩最大应力/MPa10118017519014314758.288.2120支撑系统最大应力/MPa21.153.458.362.146.146.642.847.946.1钢板桩最大变形/mm17.823.315.58.77.77.79.912.324.4
从表1的数据可知：钢板桩最大应力σmax=190MPa<［σ］=210MPa，钢板桩的最大挠度为fmax=24.44mm载都完全一致。表2考虑施工过程计算分析结果参数工况（1）工况（2）工况（3）钢板桩最大应力/MPa101.0205.3支撑系统最大应力/MPa21.147.8钢板桩最大变形/mm17.839.6
结构被
压溃
2）工况（2），考虑“路径”效应与不考虑“路径”效
应相比，钢板桩的最大应力和最大变形增大，其中钢板桩的应力和变形接近规范要求的容许值；而支撑系统的最大应力反而减小。这是因为考虑“路径”效应时，第2层内支撑在本工况下才开始参与受力，因而其应力减小，而钢板桩由于在加载的第1阶段缺少第2层内支撑的支撑，其计算长度增加，因而应力和变形都显著增大。3）工况（3），考虑“路径”效应时，由于最大应力和
变形超出限值，结构计算无法收敛，结构被压溃。从上述计算结果可知，是否考虑围堰施工过程中的“路径”效应，会得出截然不同的计算结果。对于本项目，如果采用上述钢围堰结构和施工流程，最终将会造成钢围堰在水压力作用下发生结构性破坏，并可能导致重大安全事故。因此，有必要对结构或者是施工流程进行调整，使之能够满足结构受力的需求。
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