臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計(設(shè)計部)

棧橋/鋼板樁圍堰/支架/地基梁

相關(guān)設(shè)計與探討

中鐵大橋局集團第四工程有限公司設(shè)計事業(yè)部2013-04目錄2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司2棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁42023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司3第一部分——棧橋一、概述棧橋作為跨越水域施工的常見輔助施工結(jié)構(gòu)，通常和碼頭結(jié)合使用，有著交通、起重、轉(zhuǎn)運等功能。第一部分——棧橋二、主要設(shè)計依據(jù)1、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）；2、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）；3、《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）；4、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB700-2006）；5、《鐵路大型臨時工程和過渡工程設(shè)計暫行規(guī)定》（鐵建設(shè)[2008]189號）；6、《港口工程荷載規(guī)范》（JTS144-1-2010）；7、《港口工程樁基規(guī)范》（JTS167-4-2012）；8、《公路工程技術(shù)標準》（JTJB01-2003）；9、《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》、《六四軍用梁手冊》等。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司4第一部分——棧橋三、設(shè)計過程簡介2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司51、研究比較，明確功能設(shè)計圖紙、施工調(diào)查地質(zhì)、氣象、水文資料棧橋的功能通過棧橋的各種機械設(shè)備通過棧橋的最大和最重構(gòu)件第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司62、設(shè)計要素平面位置棧橋跨徑棧橋標高設(shè)計車速跨度、標高（水位選擇）的確定，應(yīng)從安全、經(jīng)濟、施工方便、滿足通航和泄洪要求等方面綜合考慮。第一部分——棧橋棧橋平面位置確定結(jié)合主體工程施工方法進行全面分析，考慮的主要因素有以下幾點：2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司7（1）施工機械靠近現(xiàn)場，方便作業(yè)；（4）棧橋布置不得影響水上通航，如需船舶配合作業(yè)，棧橋優(yōu)先布置在下游側(cè)。鉆孔平臺鉆孔平臺（2）盡量保證棧橋軸線與主橋軸線平行；（3）盡量與鉆孔平臺相結(jié)合；第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司8棧橋跨徑通航因素主梁材料施工方式受履帶吊機起吊能力制約，采用釣魚法施工時一般9～12m。注：①、如地基較差、基礎(chǔ)投入大，一般應(yīng)盡量加大跨徑；②、一般按連續(xù)梁設(shè)計，6—8孔一聯(lián)；③、設(shè)計時，可對數(shù)種跨徑經(jīng)濟性進行比較。打樁船打樁，整跨或整片安裝上部結(jié)構(gòu)的施工，跨度可大些。第一部分——棧橋棧橋標高先保證橋下凈空，根據(jù)計算水位或最高流冰水位加安全高度確定，并保證不會形成流冰、漂浮物阻塞。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司90.5—1.5m同時要考慮大堤、施工便道及施工平臺標高，并盡量與其保持一致，盡量避免設(shè)計縱坡。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司10基礎(chǔ)擴大基礎(chǔ)鋼管樁基礎(chǔ)鉆孔樁基礎(chǔ)承重梁型鋼軍用梁貝雷梁橋面板鋼橋面板（標準件）混凝土橋面板3、棧橋結(jié)構(gòu)確定第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司11永久荷載結(jié)構(gòu)自重可變荷載車輛滿載自重、制動力（速度可限制）、風(fēng)荷載、水流力、冰荷載（產(chǎn)生的上浮力、溫度膨脹力等）、人群荷載偶然荷載船舶荷載（系纜力、擠靠力、撞擊力等）、漂浮物撞擊力4、設(shè)計荷載第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司12重力式橋臺（常用）基底承載力滿足設(shè)計要求；抗傾覆穩(wěn)定性≥1.5；抗滑穩(wěn)定性≥1.3。墩位處基礎(chǔ)多采用鋼管樁，沉樁施工；特殊地質(zhì)采用鉆孔樁基礎(chǔ)、石籠墩等。5、基礎(chǔ)設(shè)計第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司136、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計主梁：一般采用貝雷梁、軍用梁（目前局里已有以貝雷梁

為主梁的棧橋標準化設(shè)計）橋面板：混凝土橋面板（自重大，造價低）鋼橋面板（自重輕，造價高）

第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司14四、設(shè)計中的關(guān)鍵點和注意事項1、樁承載力①、樁的分類：樁按承載性狀分為摩擦樁和端承樁。摩擦樁豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受，并考慮樁端阻力。端承樁豎向荷載主要由樁端阻力承受，并考慮樁側(cè)阻力。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司15②、樁的布置和中距群樁的平面布置可采用行列式形、梅花式或環(huán)式。樁中距應(yīng)符合以下要求：摩擦樁錘擊、靜壓沉樁：樁端處中距≥3倍樁徑；振動沉樁：樁端處中距≥4倍樁徑；鉆（挖）孔樁：中距≥2.5倍樁徑。端承樁支撐或嵌固在基巖中，鉆（挖）孔樁中距≥2倍樁徑。（注意：嵌固于巖層不一定就是端承樁，2MPa）(挖孔）擴底灌注樁不應(yīng)小于1.5倍擴底直徑或者擴底直徑加1.0m，取較大值。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司16③、負摩阻力正摩阻力：樁相對于周圍土向下運動，土對樁施加向上的摩擦力。這種摩擦力構(gòu)成了樁承載力的一部分。負摩阻力：樁相對于周圍土向上運動，土對樁施加向下的摩擦力。這種摩擦力構(gòu)成了樁荷載的一部分，減少了樁的承載力，還可能引起較大的沉降。

正摩阻力負摩阻力第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司17產(chǎn)生負摩阻力的原因a、樁周有較大的堆載，引起樁周土的固結(jié)；b、樁穿過欠固結(jié)的軟粘土或新填土進入硬持力層，土層產(chǎn)

生自重固結(jié)下沉；c、軟粘土地區(qū)，地下水下降或深基坑開挖降水等引起樁周

土下沉；d、濕陷性黃土引起樁周土下沉；e、砂土液化和凍土融化。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司18④、混凝土樁施工時內(nèi)力驗算a、起吊、運輸內(nèi)力在計算吊運內(nèi)力時應(yīng)考慮樁長、截面尺寸、吊點位置、樁架高度、下吊索長度、樁的實心段長度、樁的浸水長度以及吊立過程中樁軸線與水平面的夾角等。所選用的吊點位置及施工工藝宜使樁受力合理。b、錘擊沉樁應(yīng)力拉應(yīng)力的標準值：預(yù)應(yīng)力混凝土樁拉應(yīng)力標準值分為5.0、5.5、6.0和6.5MPa四級；壓應(yīng)力的標準值：預(yù)應(yīng)力混凝土樁和鋼筋混凝土樁壓應(yīng)力標準值可取12.0MPa~20.0MPa；第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司19⑤、一般樁基承載力（永久結(jié)構(gòu)，臨時結(jié)構(gòu)系數(shù)有區(qū)別）《港口工程樁基規(guī)范》公式（極限承載力）

（分項系數(shù)1.45,1.55)《鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》公式（容許承載力）《公路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》公式（容許承載力）常用開口鋼管樁一般不考慮樁端承載力，打入全風(fēng)化或強風(fēng)化巖也僅做安全儲備（閉、半開時考慮）；設(shè)計時根據(jù)樁徑（有無閉塞效應(yīng)，港口0.6m）和間距、傾斜度、施工平面偏差等因素，應(yīng)考慮折減效應(yīng)。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司202、樁在水平力作用下的計算對于一般棧橋，可以不予以考慮水平力作用的影響；對于海上棧橋設(shè)計，需考慮波浪力以及強涌潮影響?？紤]水平力或力矩作用時，采用假想嵌固點法計算——m法。第一部分——棧橋3、鋼管樁振動沉樁控制振動沉樁共振理論：當樁的強迫振動頻率與土壤顆粒的振頻率一致時，土壤顆粒產(chǎn)生共振液化，足夠的振動速度和加速度能迅速破壞樁和土壤間的粘合力，使樁身與土壤從壓緊狀態(tài)過渡到瞬間分離狀態(tài)，沉樁阻力尤其側(cè)面阻力迅速減小，樁在豎向力作用下下沉。激振力是反映振動樁錘綜合能力的參數(shù)，樁在土中沉入時，激振力F必須大于樁與土之間的靜摩擦阻力。如用f表示樁與土間的靜摩擦力，fv表示有振動作用時樁與土間的摩擦力，則f與fv之間的關(guān)系可表示為F≥fv=μf。（μ振動作用下摩擦力的降低系數(shù)）2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司21第一部分——棧橋振動沉樁除了要有必要的振幅和加速度，還必須有一定的參振重量以克服沉樁時的阻力，樁在土中的靜阻力R與土層的標準貫入值N和樁的截面積S之間的關(guān)系為R=4NS。因此，在樁受到振動而使摩擦力顯著降低時，樁就可以沉入到與“參振重量大約等于樁端阻力”的某一標高。簡單來說，有時候我們的樁不能繼續(xù)貫入，并不一定代表樁的承載力達到激振力所對應(yīng)的力，也有可能是樁端阻力過大。使用液壓振動錘時，貫入度不能作為沉樁到位的控制指標。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司22第一部分——棧橋4、樁帽樣式下圖所示為工程中常用的樁帽形式，樁帽一鋼材150kg，樁帽二鋼材30kg。樁帽的作用是為荷載能夠均勻的往下傳遞，受力性能上來說，樁帽一要優(yōu)于樁帽二。但一般設(shè)計時，鋼管樁應(yīng)力并不作為主控指標，而是為達到一定的側(cè)阻力選取的樁身截面。所以，從經(jīng)濟性來講，對于不是樁身應(yīng)力控制的鋼管樁應(yīng)優(yōu)先選擇第二種樁帽，這種樁帽還有一個優(yōu)勢就是拔樁時，不需要割除蓋板。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司23第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司245、靠船樁的設(shè)計作用在固定式系船、靠船結(jié)構(gòu)上的船舶荷載包括下列內(nèi)容：①、由風(fēng)和水流產(chǎn)生的系纜力；②、由風(fēng)和水流產(chǎn)生的擠靠力；③、船舶靠岸時產(chǎn)生的撞擊力；④、系泊船舶在波浪作用下產(chǎn)生的撞擊力等。相關(guān)計算公式可參照《港口工程荷載規(guī)范》。第一部分——棧橋2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司256、設(shè)計者應(yīng)注意的事項①、施工期將受到洪水、臺風(fēng)、風(fēng)暴潮等不良氣候因素的影響，設(shè)計應(yīng)該有一定的安全儲備。②、材料用量較大，盡量選擇較為通用的型材，應(yīng)盡量減少對型材的焊接、切割和破壞，做好防腐，控制變形量，方便周轉(zhuǎn)使用。③、對施工人員進行交底并對施工質(zhì)量進行檢驗，做好管養(yǎng)工作。④、對沖刷和橋上荷載的確定要盡量與實際吻合。目錄2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司26棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁4第二部分——鋼板樁圍堰一、概述鋼板樁圍堰適用于水不太深、有覆蓋層且可下沉鋼板樁的土質(zhì)(如砂類土、粘性砂土等）。

其防水性能好，整體剛度較強，打拔較容易，可多次重復(fù)使用，回收利用率高，廣泛用于基礎(chǔ)施工中。

2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司27第二部分——鋼板樁圍堰1、常見鋼板樁類型：（國產(chǎn)U型鋼板樁亦屬于拉森式鋼板樁。）2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司28國產(chǎn)常用鋼板樁為：拉森Ⅳ型400×170）、拉森Ⅵ型（600×210）鋼板樁正應(yīng)力容許值：第二部分——鋼板樁圍堰二、主要設(shè)計依據(jù)

1、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖；2、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》；3、《簡明施工計算手冊》、《支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》；4、《土力學(xué)》、《基礎(chǔ)工程》；5、《熱軋U型鋼板樁》GB/T20933—2007。

2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司29第二部分——鋼板樁圍堰三、設(shè)計過程簡介（常用簡化法計算，有限元法不常用）1、設(shè)計資料、參數(shù)

2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司30高出設(shè)防水位0.5～0.7m圍堰頂標高土層厚度h、重度γ、內(nèi)摩擦角ψ、粘聚力c地下水位高出地面/水位0.2～0.4m圍堰頂標高承臺長、寬、高及頂、底標高圍堰設(shè)防水位承臺放寬0.5～1.0m封底混凝土與鋼護筒/鉆孔樁粘結(jié)力第二部分——鋼板樁圍堰2、設(shè)計荷載①、土壓力（朗肯）；主動土壓力：被動土壓力：②、水壓力；有水頭差時作用在鋼板樁上水壓力：水位以下透水層中水土分算，土體重度取浮重度；水位以上土層及水位以下不透水層中水土合算，土體重度取飽和重度

。

2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司31pa+qw+qhapp+qwhphwhwq第二部分——鋼板樁圍堰③、圍堰周圍施工荷載；④、承臺自重荷載G。圍堰設(shè)計荷載組合：(1)+(2)+(3)封底混凝土設(shè)計荷載組合：(2)+(4)水下封底混凝土粘結(jié)力取值可參照《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》表5.2.1第7項的相關(guān)規(guī)定，并考慮部分折減（例如C20可取150kPa）。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司32施工荷載q換算為土層超載hq第二部分——鋼板樁圍堰3、設(shè)計流程

2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司33確定圍堰施工方案、平面尺寸及頂標高；若采用水下封底，檢算封底混凝土厚度和強度。圍堰內(nèi)支撐立面布置設(shè)計，計算鋼板樁最小入土深度。圍堰穩(wěn)定性檢算：軟弱基底承載力、基底抗隆起、涌砂等。圍堰內(nèi)支撐平面設(shè)計，圈梁為壓彎構(gòu)件、橫撐一般為軸心受壓構(gòu)件。第二部分——鋼板樁圍堰四、設(shè)計中的關(guān)鍵點和注意事項1、設(shè)計原理鋼板樁的穩(wěn)定標準為不發(fā)生傾覆，分析時可假定樁底為充分嵌固不可自由轉(zhuǎn)動(深埋)和可以自由轉(zhuǎn)動（淺埋）兩種模式進行分析。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司34嵌固支承(深埋)自由支承(淺埋）第二部分——鋼板樁圍堰2、常規(guī)幾種鋼板樁計算方法：土壓力分布土壓力疊加2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司35懸臂鋼板樁穩(wěn)定通過樁前、后各壓力對樁底取矩求抗傾覆系數(shù)K>1.2，試算鋼板樁入土深度t強度求鋼板樁上剪力為0點（圖中g(shù)點，被動土壓力合力Ep=主動土壓力合力Ea），該處樁身彎矩最大。被動土壓力Ep主動土壓力Ea第二部分——鋼板樁圍堰2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司36單層支撐鋼板樁淺埋式穩(wěn)定板樁處于支點處鉸支下端自由的極限平衡狀態(tài)，根據(jù)支點處力矩平衡試算鋼板樁入土深度t強度求鋼板樁上剪力為0點，該處樁身彎矩最大深埋式穩(wěn)定板樁處于支點處簡支下端嵌固的超靜定狀態(tài)，等值梁法計算鋼板樁入土深度強度等值梁法計算鋼板樁上剪力為0點，該處樁身彎矩最大第二部分——鋼板樁圍堰(a)等值梁法(b)土壓力分布(c)彎矩(d)等值梁2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司37(a)土壓力分布(b)疊加土壓力(c)彎矩(d)變形單層支撐淺埋板樁計算簡圖單層支撐深埋板樁計算簡圖第二部分——鋼板樁圍堰等值梁法：圖(a)中ab梁中c點彎矩為0，在c點將梁切開并將c點視為左端梁的簡支點（鉸接），簡支伸臂梁ac稱為ab梁中的等值梁。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司38

深埋鋼板樁采用等值梁法計算：假定凈土壓力為0點(圖(b)中c點，距基坑底y)即為反彎點，按等值梁計算A點反力和C點剪力；CD段荷載對C點取矩為0可求出有效嵌固深度x，樁入土深度為y+x；求解等值梁AC剪力為0點位置，求得鋼板樁最大彎矩。第二部分——鋼板樁圍堰

(a)土壓力分布(b)等值梁盾恩近似法等值梁法2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司39多層支撐鋼板樁穩(wěn)定盾恩近似法、等值梁法等計算入土深度強度等彎矩布置內(nèi)支撐充分發(fā)揮鋼板樁強度等反力布置內(nèi)支撐各層支撐截面基本一致第二部分——鋼板樁圍堰3、土壓力計算理論鋼板樁圍堰計算一般采用朗肯土壓力理論，簡化為平面結(jié)構(gòu)計算。（即使采用空間結(jié)構(gòu)，影響因素也很多）4、多層土的土壓力計算方法——相關(guān)內(nèi)容見《支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》

5、設(shè)計注意事項①鋼板樁截面選用要滿足自身材料強度、剛度要求，同時考慮經(jīng)濟性要求。②注意開挖過程中圍堰土層實際情況，與設(shè)計不符時應(yīng)進行必要檢算。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司40采用換算高度法把上一層土換算成下一層的超載采用加權(quán)平均值法把多層性質(zhì)相近的土層換算成一層土第二部分——鋼板樁圍堰五、計算示例1、工程概況地面標高：+4.35m，承臺頂標高：+0.27m，底標高：-1.73m，承臺高2.0m，承臺尺寸10.35m×8.1m，鉆孔樁直徑0.9m，鉆孔樁4排×5列，樁間距2.25m。承臺施工期間設(shè)防水位：+4.0m。土層參數(shù)如下表：2、設(shè)計參數(shù)初擬：圍堰頂標高+4.5，基坑底標高-2.53m（初擬水下封底0.8m），基坑深度7.03m；初選12m長國產(chǎn)拉森Ⅳ型鋼板樁，圍堰底標高-7.5m；初擬于+3.0m設(shè)一道支撐，初擬圍堰尺寸11.95m×9.7m（承臺放寬0.8m）。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司41土層名稱層頂高程重度（kN/m3)內(nèi)摩擦角

黏聚力c(kPa）粉細砂+4.350第二部分——鋼板樁圍堰3、封底混凝土厚度初步檢算封底混凝土厚0.8m，鉆孔樁直徑0.9m，共20根，鉆孔樁與C30封底混凝土之間的粘結(jié)力取。封底混凝土驗算：封底混凝土自重+粘結(jié)力(向下)>浮力封底混凝土自重+承臺自重<粘結(jié)力(向上)+浮力+地基承載力檢算封底混凝土應(yīng)力，可分塊按板單元檢算或整體建模檢算。封底混凝土達到強度后，圍堰內(nèi)開始抽水，此時應(yīng)保證封底混凝土不被水壓力頂起?？垢∠禂?shù)：>1.2，滿足要求。計算封底厚度應(yīng)適當增加，封底施工中考慮浮漿等影響。

2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司42第二部分——鋼板樁圍堰4、鋼板樁圍堰計算①、設(shè)計工況工況一：鋼板樁插打完畢，基坑內(nèi)抽水開挖至+2.0m，準備安裝內(nèi)支撐（+3.0m）。工況二：內(nèi)支撐安裝完畢，基坑水下開挖至-2.53m，準備水下封底施工前。工況三：封底砼達到一定強度后，圍堰內(nèi)抽水至封底頂面-1.73m，準備進行承臺施工前。工況一受力簡圖工況二受力簡圖工況三受力簡圖2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司43第二部分——鋼板樁圍堰②、圍堰內(nèi)支撐圍堰內(nèi)支撐由圈梁、角撐組成。圈梁采用3根I56a型鋼焊接成箱型截面。角撐采用φ600×8鋼管，材質(zhì)均采用Q235B。內(nèi)支撐計算模型：圈梁四周承受線荷載，由工況分析結(jié)果得鋼板樁對內(nèi)支撐的反力為。內(nèi)支撐自重乘1.1倍的安全系數(shù)。模型中釋放角撐與圈梁節(jié)點處的梁端部約束，計算模型如下圖：2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司44第二部分——鋼板樁圍堰③、封底混凝土強度工況三時封底混凝土底面承受靜水壓力，側(cè)面承受鋼板樁水平反力。封底混凝土計算模型如下（與鉆孔樁粘結(jié)處為支承邊界）④、各工況計算結(jié)果2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司45內(nèi)支撐封底砼鋼板樁線荷載（kN/m）應(yīng)力（MPa）線荷載（kN/m）應(yīng)力（MPa）應(yīng)力（MPa）入土計算值（m）入土實際值（m）工況一////124//工況二86/80/584.784.97工況三10364220-1.05/0.1888//第二部分——鋼板樁圍堰⑤、基坑底抗隆起驗算圍堰開挖至-2.35m標高時，驗算坑底土體抗隆起，取板樁底為驗算的基準弧面，參照普朗特爾(Prandtle)地基極限承載力公式進行計算?？孤∑鹣禂?shù)：，滿足要求(不小于1.7～2.5)Nq、Nc——地基承載力系數(shù)2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司46圍堰外土層重度均值γ1圍堰內(nèi)土層重度均值γ2圍堰開挖深度h0基坑底樁深度D滑移影響線范圍內(nèi)土層參數(shù)c、ψ圍堰外超載q第二部分——鋼板樁圍堰⑥、透水基坑底涌砂驗算在圍堰內(nèi)施工過程中，當抽水開挖至+2.0m標高時，圍堰內(nèi)外水頭差為2m，檢算此工況下有無可能發(fā)生涌砂現(xiàn)象。圍堰內(nèi)不發(fā)生涌砂的條件為：K=≥1.5～2.0相應(yīng)在該工況下計算K=18，滿足要求。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司47水重度γw圍堰內(nèi)外水頭差h’鋼板樁入基坑底深度t土體浮重度γ’目錄2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司48棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁42023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司49第三部分——現(xiàn)澆梁支架一、概述混凝土梁現(xiàn)澆施工，是指在橋跨的兩墩之間，采用固定式或移動式承重結(jié)構(gòu)，在梁部的設(shè)計位置上安裝模板和鋼筋就地澆筑梁體混凝土的施工方法。常用的混凝土梁現(xiàn)澆施工方法為支架法。第三部分——現(xiàn)澆梁支架二、主要設(shè)計依據(jù)1、相關(guān)設(shè)計圖紙2、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》50017-20033、《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》JGJ162-20084、《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ166-20085、《建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-20016、《鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程》7、《路橋施工計算手冊》8、《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司50

2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司51三、設(shè)計過程簡介1、收集資料、初步比較設(shè)計圖紙地質(zhì)、氣象、水文資料支架形式比較第三部分——現(xiàn)澆梁支架第三部分——現(xiàn)澆梁支架滿堂支架常用立桿步距為0.6m、0.9m、1.2m梁式支架跨徑一般為9~~~~~~32m2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司522、設(shè)計要素平面位置支架跨徑橋下凈空第三部分——現(xiàn)澆梁支架3、支架結(jié)構(gòu)形式

--常用滿堂支架、梁式支架和混合支架三種類型。--不常見的有吊架。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司53

第三部分——現(xiàn)澆梁支架結(jié)構(gòu)形式構(gòu)造特點適用范圍主要材料基礎(chǔ)類型滿堂支架基礎(chǔ)+立柱+卸落設(shè)備+模板系統(tǒng)地質(zhì)較好；直曲線；梁下凈空高度15m以下的陸地橋梁扣件式、碗扣式，門式支架地基處理、鋪設(shè)墊塊梁式支架基礎(chǔ)+立柱+卸落設(shè)備+橫向分配梁+縱向主梁+模板系統(tǒng)跨水、跨既有路、地質(zhì)較差的陸地以及梁下凈空高度大于15m的橋梁立柱—鋼管柱、格構(gòu)式支墩等；橫向分配梁—型鋼；縱向主梁—貝雷梁、軍用梁、型鋼等；擴大基礎(chǔ)、打入樁（鋼管樁）、鉆孔樁等混合支架滿堂支架+梁式支架跨路或變截面梁鋼管腳手+梁式支架地基處理+立柱2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司54①、支架特點比較第三部分——現(xiàn)澆梁支架②、現(xiàn)澆支架設(shè)計內(nèi)容2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司55支架形式設(shè)計檢算內(nèi)容滿堂支架a)基礎(chǔ)設(shè)計、承載力計算；

b)立柱設(shè)計，立柱強度、剛度和穩(wěn)定性計算；

c)縱向、橫向水平桿等受彎構(gòu)件的強度和連接扣件抗滑承載力計算；

d)撓度、壓縮變形、支架及基礎(chǔ)沉降變形計

e)斜桿、剪刀撐設(shè)置；

f)基礎(chǔ)防、排水設(shè)計；

g)安全防護設(shè)施設(shè)計。梁式支架a)基礎(chǔ)設(shè)計、承載力計算；

b)立柱設(shè)計，強度、剛度、穩(wěn)定性計算；

c)橫梁和縱梁設(shè)計、強度、剛度、穩(wěn)定性計算；

d)撓度、壓縮變形、支架及基礎(chǔ)沉降變形計算；

e)安全防護設(shè)施設(shè)計。混合支架參照滿堂支架及梁式支架第三部分——現(xiàn)澆梁支架③、設(shè)計荷載a、模板及支架自重荷載——根據(jù)支架類型照實計算b、施工荷載施工人員、設(shè)備荷載按均布荷載取1~2KN/m2；澆筑和振搗混凝土產(chǎn)生的荷載取1KN/m2。c、風(fēng)荷載——根據(jù)支架樣式按相應(yīng)規(guī)范取值滿堂支架參見《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》及《建筑施工扣件式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》；梁式支架參見《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司56第三部分——現(xiàn)澆梁支架d、預(yù)壓荷載——所承載的梁體結(jié)構(gòu)與模板重量之和的1.05～1.1倍。(與前面a+b之和

比較，取大者）（預(yù)壓所測得的變形數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)預(yù)拱度設(shè)置）2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司57第三部分——現(xiàn)澆梁支架四、設(shè)計中的關(guān)鍵點和注意事項1、設(shè)計標準“鋼管腳手架的相關(guān)規(guī)范”和“企標”，對各類支架的荷載標準值和組合值均不相同，鋼管腳手架是按極限應(yīng)力法設(shè)計。但對于梁式支架，其主梁設(shè)計值多為容許應(yīng)力值，例如貝雷梁的應(yīng)力控制值273MPa就是容許應(yīng)力值210MPa乘以臨時結(jié)構(gòu)應(yīng)力提高系數(shù)1.3得來的。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同的支架形式對應(yīng)于相關(guān)規(guī)范取值（梁式支架參考“企標”）。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司58第三部分——現(xiàn)澆梁支架①、“企標”中對支架設(shè)計荷載的規(guī)定2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司59序號荷載類別荷載分項系數(shù)1模板、拱架、支架、腳手架等自重1.02新澆混凝土、鋼筋混凝土或新砌體自重1.13施工人員及施工機具運輸或堆放的荷載1.04傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向荷載1.05振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的豎向荷載1.06冬季施工時保溫設(shè)施荷載和雪荷載1.07風(fēng)荷載1.0計算承載力：1~6驗算剛度：1、2、6梁、板和拱的底模板以及支承板、拱架、支架等的荷載組合注：3、4、5、6類不發(fā)生時，可不計入計算第三部分——現(xiàn)澆梁支架②、支架容許撓度值不大于L/400，懸臂結(jié)構(gòu)為L/200（L為結(jié)構(gòu)計算跨度），支架的壓縮變形值不大于L/1000。③、支架容許長細比，主要的受壓構(gòu)件（立柱），不大于150，次要受壓構(gòu)件，不大于200。④、當支架縱梁采用貝雷梁、六四式軍用梁等制式器材時，縱梁支座應(yīng)設(shè)置在桁架節(jié)點位置，并且應(yīng)對桁架節(jié)點處的桿件進行驗算，防止局部應(yīng)力超標。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司60第三部分——現(xiàn)澆梁支架2、梁體荷載橫斷面劃分一般采用條分法（也指導(dǎo)預(yù)壓時荷載的堆放布置），但對于角度較大的斜腹板梁，腹板區(qū)的荷載分布不能完全按條分法進行，應(yīng)按模板體系實際布置情況確定荷載分布。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司61第三部分——現(xiàn)澆梁支架3、腳手架中單根鋼管安全承載力“企標”中對扣件式立桿作出了明確規(guī)定，但對于碗扣式立桿未明確。

查閱《橋梁施工臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計》和《建筑施工腳手架實用手冊》可知，碗扣式支架的立桿允許荷載與步距有關(guān)，例如常規(guī)步距1.2m時為3t/根，實際設(shè)計時考慮舊料、自重等影響，建議取值為2.0~2.5t。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司62目錄2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司63棧橋1鋼板樁圍堰2現(xiàn)澆梁支架3地基梁42023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司64第四部分——地基梁一、概述擴大基礎(chǔ)、存梁臺座、龍門吊機軌道基礎(chǔ)等是工程中常見的基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)按構(gòu)件剛度的不同，可分為剛性基礎(chǔ)和彈性基礎(chǔ)兩種。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司65第四部分——地基梁剛性基礎(chǔ)承受荷載后，基礎(chǔ)本身不發(fā)生撓曲，故基礎(chǔ)底面在受荷后仍為一平面。在中心荷載作用下，基礎(chǔ)底面各點的沉降都是一致的。彈性基礎(chǔ)承受荷載后，基礎(chǔ)本身發(fā)生撓曲，因而基礎(chǔ)底面各點的沉降都不相同。地基反力的分布與地基土壤的物理力學(xué)性能、基礎(chǔ)底面的形狀、基礎(chǔ)剛度和荷載情況都有關(guān)系，必須對基礎(chǔ)底面反力的分布或反力與沉降的關(guān)系作出模擬假定，以簡化計算。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司66第四部分——地基梁二、

主要設(shè)計依據(jù)1、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）2、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）3、《基礎(chǔ)工程》4、《彈性地基梁與矩形板計算》（中國船舶工業(yè)總公司第九設(shè)計研究院）2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司67第四部分——地基梁三、設(shè)計過程簡介1、地基梁設(shè)計假定假定原理優(yōu)點缺點反力直線分布假定地基反力按直線變化分布，其反力圖形在對稱荷載時為矩形的，在偏心荷載時為梯形。當基礎(chǔ)剛性大而壓縮土層薄，所得結(jié)果與實際接近。這一假定沒有考慮基礎(chǔ)和地基變形的一致性。文克爾假定地基由許多獨立且互不影響的彈簧組成，即假定地基上任意一點受的壓力強度p只與該點的地基變形s成正比。表達式：p=ks。計算簡便；k選擇得當，可獲滿意的結(jié)果；特別適用于軟土。忽略地基中的剪應(yīng)力，地基變形只發(fā)生在基底范圍內(nèi)——與實際不符，使用不當會造成不良的后果半無限彈性體假定地基土半無限彈性體，柱下條形基礎(chǔ)假定為在半無限彈性體上的梁，當荷載作用在半無限彈性體上時，某點的沉降不僅和該點壓力有關(guān)，也和該點附近作用荷載有關(guān)。彈性半空間地基模型具有擴散應(yīng)力和變形的優(yōu)點，比文克勒地基模型合理些。計算的沉降量和地表沉降范圍都較實測結(jié)果大，無法反應(yīng)各向異性、非均勻土的分層特性。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司68第四部分——地基梁2、彈性地基梁計算①、梁的柔度特征值式中：λ——梁柔度特征值，m-1，并定義S=1/λ為特征長度；

E——材料的彈性模量，kPa；

K——地基的基床系數(shù)，KN/m3；

I——梁的截面慣性矩，m4；

b——梁的寬度，m。2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司69第四部分——地基梁3、地基梁分類λL稱為柔度指數(shù)，它反映了對剛度對內(nèi)力分布的影響。地基梁可按λL值的大小分為下列三種類型。無限長梁(柔性梁)λL≥π有限長梁(有限剛度梁)π/4≤λL≤π短梁(剛性梁)λL≤π/42023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司70第四部分——地基梁4、倒梁法（反力直線分布法）工程中，倒梁法是一種常見的按線性分布的基底反力簡化計算方法。適用條件地基均勻上部結(jié)構(gòu)剛度好荷載分布均勻基礎(chǔ)高度大于1/6柱距2023/2/3中鐵大橋局集團第四工程有限公司71第四部分