申请/专利权人：宁波市政工程建设集团股份有限公司

申请日：2024-03-18

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118223513A

主分类号：E02D19/04

分类号：E02D19/04;G06F30/13;G06F30/23;E02B3/10;E02B3/06;E02D29/02;E02D5/34;E02D29/045;E02D5/28;E02D31/10;G06F119/14;G06F111/04

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明公开了一种锁口钢管桩‑钻孔灌注桩支护复合围堰体系的设计方法，包括：步骤一、完成锁口钢管桩围堰体系、挡土支护钻孔灌注桩体系的初步设计；步骤二、建立复合围堰体系的受力分析三维模型：分别对锁口钢管桩围堰体系、挡土支护钻孔灌注桩体系的受力情况进行分析，以对应地构建出围堰受力分析三维模型、支护桩受力分析三维模型；步骤三、分析挡土支护钻孔灌注桩的变形：基于支护桩受力分析三维模型分析挡土支护钻孔灌注桩的变形情况，并确定是否需要进行挡土支护钻孔灌注桩体系的整体稳定性验算、结构性验算，从而获得符合要求的锁口钢管桩‑钻孔灌注桩支护复合围堰体系，满足施工安全性。

主权项：1.一种锁口钢管桩-钻孔灌注桩支护复合围堰体系的设计方法，用于设计出适用于潮汐河道复杂堤岸区域的锁口钢管桩-钻孔灌注桩支护复合围堰体系，潮汐河道复杂堤岸区域设置有岸墙以及防汛墙，其特征在于，所述的锁口钢管桩-钻孔灌注桩支护复合围堰体系包括相互独立的锁口钢管桩围堰体系以及挡土支护钻孔灌注桩体系；其中：锁口钢管桩围堰体系布置在岸墙所在位置处，而挡土支护钻孔灌注桩体系则设置在锁口钢管桩围堰体系与防汛墙之间并紧邻锁口钢管桩围堰体系布置；锁口钢管桩围堰体系包括围堰本体以及内支撑体系；围堰本体由若干锁扣钢管桩围合而成；内支撑体系布置在围堰本体的上部区域，包括围檩以及围檩支撑；围檩支撑布置在围檩内并与围檩之间通过围檩加劲连接成一体；钻孔灌注桩支护体系为一道由若干挡土支护钻孔灌注桩构成的管廊，各挡土支护钻孔灌注桩的桩顶通过冠梁连接，且各挡土支护钻孔灌注桩在紧靠着桩顶的上部区域外侧布置有临时挡土钢板；锁口钢管桩围堰体系的各锁扣钢管桩与钻孔灌注桩支护体系的各挡土支护钻孔灌注桩之间的间距不小于0.5m；锁口钢管桩-钻孔灌注桩支护复合围堰体系通过下述步骤设计而成：步骤一、锁口钢管桩围堰体系、挡土支护钻孔灌注桩体系的初步设计：基于施工现场的场地要求，分别独立地初步完成锁口钢管桩围堰体系以及挡土支护钻孔灌注桩体系的结构设计，并分别对锁口钢管桩围堰体系以及挡土支护钻孔灌注桩体系的强度、刚度以及稳定性进行核算，直至初步设计出的锁口钢管桩围堰体系以及挡土支护钻孔灌注桩体系满足核算要求，以对应地获得锁口钢管桩围堰体系初步方案、挡土支护钻孔灌注桩体系初步方案；步骤二、建立复合围堰体系的受力分析三维模型：采用三维有限元分析软件分别对锁口钢管桩-钻孔灌注桩支护复合围堰体系的锁口钢管桩围堰体系、挡土支护钻孔灌注桩体系进行受力情况分析，具体包括如下步骤：步骤2.1、锁口钢管桩围堰体系的受力情况分析：基于步骤一设计出的口钢管桩围堰体系初步方案，采用三维有限元分析软件进行模型构建，并通过模拟锁口钢管桩围堰体系的受力情况而构建出围堰受力分析三维模型，进而获得挡土支护钻孔灌注桩体系施予锁口钢管桩围堰体系的支承反力；围堰受力分析三维模型中，在每一根锁口钢管桩处于低潮水位下的临水侧的各计算节点i处均设置侧向线荷载在每一根锁口钢管桩处于围堰开挖面以下的临水侧背面的各个计算节点j处设置围堰内侧弹性约束在围堰开挖面以上、围堰顶标高以下的锁口钢管桩处于挡土支护钻孔灌注桩体系侧的各个计算节点k处设置岸侧弹性约束步骤2.2、挡土支护钻孔灌注桩体系的受力情况分析：基于步骤一设计出的挡土支护钻孔灌注桩体系初步方案，采用三维有限元分析软件进行模型构建，并通过模拟挡土支护钻孔灌注桩在锁口钢管桩围堰体系开挖过程中任一挡土支护钻孔灌注桩的受力情况而构建出支护桩受力分析三维模型；支护桩受力分析三维模型中，临水侧所承受的荷载在高度上分设为两部分：处于承台开挖面以上、挡土支护钻孔灌注桩体系的开挖面以下的临水侧部分所承受的荷载为步骤1.1获得的支承反力，而处于承台开挖面以下的临水侧部分在各个计算节点p处承受的荷载为弹性约束岸侧所承受的荷载包括地面荷载Fd以及分别沿着挡土支护钻孔灌注桩的高度方向分布的侧向线荷载q2、附加竖向应力Fa；步骤三、判断挡土支护钻孔灌注桩是否朝河道侧变形：基于步骤2.2所构建的支护桩受力分析三维模型，判断挡土支护钻孔灌注桩是否朝河道侧变形：当挡土支护钻孔灌注桩向河道侧变形时，表明挡土支护钻孔灌注桩在围堰施工阶段所承担的荷载效应超过了纯粹支挡阶段，进入步骤四；反之表明围堰施工阶段，挡土支护钻孔灌注桩在潮位最小时所分担的荷载大于围堰开挖所承担的侧土压力增量，挡土支护钻孔灌注桩的结构体系偏安全，计算分析结束，出具锁口钢管桩-钻孔灌注桩支护复合围堰体系的施工图纸，为现场施工做准备；步骤四、验算挡土支护钻孔灌注桩体系的整体稳定性：将步骤2.1获得的挡土支护钻孔灌注桩体系施予锁口钢管桩围堰体系的支承反力换算为等效支撑反力后，导入支护体系分析程序进行挡土支护钻孔灌注桩体系的整体稳定性核算；当挡土支护钻孔灌注桩体系的整体稳定性核算满足要求时，进入步骤五；反之，进入步骤一，重新进行挡土支护钻孔灌注桩体系的结构设计；步骤五、对挡土支护钻孔灌注桩体系进行结构性验算：当挡土支护钻孔灌注桩体系的结构性验算满足要求时，出具锁口钢管桩-钻孔灌注桩支护复合围堰体系的施工图纸，为现场施工做准备，反之，进入步骤一，重新进行挡土支护钻孔灌注桩体系的设计。

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