钢板桩介绍(0709)

1/20/2020Confidential0钢板桩应用介绍OrientalSheetPiling//7.10.08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。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简介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BlackRockHarbor，使用了直线型钢板桩6600吨。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。国外钢板桩应用历史•钢板桩生产历史钢板桩应用历史钢板桩应用历史•～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。中国据统计，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）。热轧钢板桩在中国的应用统计序号应用的领域使用的总量（吨）百分比（%）1造船厂6973243.52码头5738835.83围堰120007.54挡水墙75654.75船闸15060.96船台滑道13000.87泵闸8960.68其他临时工程100006.2合计160387钢板桩应用历史钢板桩主要产品分类及性能热轧：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。生产工艺热轧冷弯形状UZ直线型组合型UZ组合型形状分类Omega型Omega型U型Z型直线型Omega型钢板桩主要产品分类及性能钢板桩主要产品分类及性能组合型钢板桩锯齿墙格形钢板桩箱形桩主桩辅桩连接键HZ结合墙系统•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蚀性能•U型板桩特点U型板桩钢板桩主要产品分类及性能•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•Z型钢板桩特点Z型钢板桩钢板桩主要产品分类及性能•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•直线型钢板桩特点直线型钢板桩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：Circularcell(圆柱形单元）和Diaphragmcell(格形钢板桩)。Circularsell(圆柱形单元）wall:钢板桩主要产品分类及性能Diaphragmcell(格形钢板桩):组合型钢板桩--直线型板桩组合设计方法：(JTJ293-98)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：组合型钢板桩之二—箱形钢板桩系列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A2片单元B3片单元C4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分类及性能4.JaggedWallZ型锯齿墙组合型钢板桩之四—锯齿墙系列U型锯齿墙钢板桩主要产品规格及性能•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•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。•HZ/AZ组合类型钢板桩主要产品分类及性能组合型钢板桩之五—HZ/AZSystem系列•HZ/AZ组成主桩：H桩作为主桩，为主要的受力构件。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，其主要作用是把上部结构的荷载传递到地基上。AZ辅桩：AZDoublePile作为辅桩。主要作用是连接主桩使之形成连续的板桩墙，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。trsbhyy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Dt管桩连接件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35000cm3/m以上钢板桩主要产品规格及性能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–滨水建筑物澄清池钢板桩应用领域–滨水建筑物滑道钢板桩应用领域–滨水建筑物设计考虑:•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码头钢板桩应用领域–滨水建筑物设计考虑:•海港/终端站/港口–挡土墙高度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(30kN/m的偶然荷载).突体码头钢板桩应用领域–滨水建筑物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–发电厂叶轮间发电站设计实例涡轮房钢板桩应用领域–火力发电厂海水出水口海水进水口沉淀池沉淀盆发电站设计实例钢板桩应用领域–火力发电厂水处理厂曝气塘泵站泵站发电站设计实例钢板桩应用领域–火力发电厂燃气涡轮房电器设备区进水口出水口水处理区存储区发电站设计实例钢板桩应用领域–天然气发电厂钢板桩应用领域–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.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–地下建筑泵站钢板桩应用领域–基坑围护河流整治钢板桩应用领域–运河设计考虑的因素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–防洪墙SgKuyuh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–雨季排水/河流修复钢板桩应用领域–疏浚&河道整治总排水管钢板桩应用领域–市政工程弯矩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简图和设计考虑的因素计算简图钢板桩计算方法弹性地基梁理论最大变形最大变形d=5WL4384E(I,cm4/m)梁承受的均布荷载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挡土墙承受土压力主动土压力被动土压力向外运动的趋势HaHpPaPpKacKaHa**2**Pa=土的容重C=土的粘聚力sin1sin1KaKpcKpHp**2**Ppsin1sin1Kp主动土压力(干扰力)被动土压力(抗力)侧向土压力的一般理论钢板桩计算方法Mmax弯矩锚索力最大设计弯矩=挡土墙所能承受的最大弯矩按照BS5950规定,截面能承受的弯矩=Py*(Z,cm3/m)FOSZ=桩的截面模量Py=板桩的钢牌号根据BS5950钢结构设计得出钢板桩截面的承载能力钢板桩计算方法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）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）国外设计软件钢板桩选型及应考虑的因素钢板桩选型要点强度条件：当设计弯矩已知时,所需的截面模量为Wk*M/fy。从钢板桩目录中查取。Fy：为屈服强度，各钢牌号对应值，如S430GP,屈服强度为430MPa。k：安全系数，临时工程1.4,永久工程1.5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。经济性：在W相近的情况下，不同的型号的桩单位面积重量不同，应尽可能选择单位重量W值大的桩型。一眼而言，经济性由大至小排序如下：OZ、热轧Z系列、OT、热轧U系列钢板桩选型及应考虑的因素耐腐蚀性由于钢板桩选型和工程环境的不同，实际结构的腐蚀效率各不相同。一般而言对天然土：0.012mm/年受污染的原装土：0.03mm/年一般淡水中：0.022mm/年海水中浪溅区（腐蚀最严重）：0.076mm/年•腐蚀速率•防腐措施对于永久工程或者重要工程，应考虑防腐设计，通常采用多种措施，综合采用来满足防腐要求的。常见的防腐措施有涂层，预留厚度，降低胸墙，阴极保护等，也可根据具体要求采用防腐较好的材质。具体的数值参考欧洲板桩设计规范：Eurocode3-Designofsteelstructures-Part5:Piling钢板桩选型及应考虑的因素表一，推荐的板桩受到土的或者土和地下水的侵蚀作用而腐蚀掉的