静水与流水压力作用下钢板桩围堰数值模拟及施工技术研究

发布时间：2020-11-20 10:12

　　 钢板桩围堰因具有强度高、抗渗性好、施工便捷、可重复使用、成本低等优点在防洪断流、桥墩围堰、抗洪抢险等临时构筑物中得到了广泛的应用。钢板桩围堰是桥梁基础承台施工过程中重要的支护结构,对于钢板桩围堰安全稳定性分析的研究取得了较多的成果。但由于钢板桩围堰受力非常复杂,造成解析方法无法进行,目前较多的分析方法是采用有限元分析方法。采用ANSYS有限元软件,建立钢板桩、围檩、内支撑以及土层相互作用的三维有限元整体模型,对钢板桩围堰的施工过程进行深入探讨。考虑土压力、静水压力以及流水压力等外荷载作用,选择各道内支撑支护、封底混凝土施工、抽水吸泥等关键施工工序作为计算工况,分析钢板桩围堰结构的强度、刚度以及整体稳定性。对钢板桩结构的变形以及受力情况进行监测,并将监测结果与数值模拟结果进行了对比分析。结合114#桥墩钢板桩围堰,探讨了从钢板桩插打、加固、吸泥直至封底混凝土浇筑等全过程的施工工艺以及施工工序等,确定合理的施工工艺参数和技术指标。对静水与流水压力作用下114#墩钢板桩围堰影响因素进行了分析,主要包括流速大小的影响分析、流水压力分布形式、各道内支撑之间间距影响分析、不同规格拉森钢板桩影响分析、不同型号工字钢围檩影响分析等。结果表明流速越大,钢板桩的等效应力以及围檩及内支撑轴向应力就变大。拉森钢板桩规格越大,拉森钢板桩的尺寸特别是厚度都增加,可以大大降低钢板桩的变形以及降低钢板桩的等效应力以及围檩及内支撑轴向应力。选用的工字钢型号越大,钢板桩的变形就会降低,当然成本也会增加。从流水压力分布形式来看,三角形分布影响比较大,其次是梯形分布,倒三角形影响最小。钢板桩下部各道内支撑之间间距越小,变形就可能越小,钢板桩的等效应力以及围檩及内支撑轴向应力就变小。针对114#桥墩钢板桩在插打施工中存在的钢板桩沉放困难、钢板桩施工偏差、下已存在的钢板桩与正在打入的钢板桩一起下沉以及钢板桩锁口间漏水等问题,分析各自问题产生的原因,并给出了各问题的解决方案。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U445.556
【部分图文】：

图 2-3 114#墩与钢板桩接触的土层分层图 2-4 土层有限元三维网格图限元计算中内支撑与围檩选用梁单元 Beam188 进行模拟计算，钢元模拟计算，土层选用三维实体连续单元 Solid45 进行计算。单元

-9-图 2-4 土层有限元三维网格图中内支撑与围檩选用梁单元 Beam188 进行模拟算，土层选用三维实体连续单元 Solid45 进行计中土体单元 41160 个，占主要部分，钢板桩壳撑、斜撑梁单元 928 个。钢板桩围堰有限元数划分示意图如图 2-6 所示，钢板桩的有限元网格内支撑以及斜撑有限元网格如图 2-8 所示。鉴为简为一个工字梁单元支撑，计算时适当增大

钢板桩围堰有限元模型图
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本文编号：2891267