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传统钢板桩提高刚度措施

369 2021-07-13 10:36:51

传统钢板桩支护结构仅由热轧,U 型钢板桩作为基坑支护型式,其刚度较小,仅适用于开挖深度较浅的基坑。HSW 组合钢板桩将热轧 U型钢板桩与H型钢组合作为基坑支护型式,由于 H型钢自身刚度较大,组合后整体刚度较传统钢板桩型式有明显地提高。

钢桩选型

 截面性能

为了方便计算,本章分别依据《热轧 H 型钢和部分 T 型钢》(GBT11263-2010)列出标准 U 型钢板桩和 H 型钢的截面参数,如表所示。并根据前述的等效截面计算方法计算 HSW 组合钢板桩的截面力学参数,如表 3-1、表3-2 和表 3-3 所示。

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屈服强度

樊金平在其论文中采用室内弯曲试验的方法,分析 HSW 组合钢板桩在各种工况下应力与变形特性,验证其抗弯的工作性能。室内弯曲试验的模型如图 3-3 所示。

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试验桩采用尺寸为 H 400*200*9*11 的 H型钢与 NSP-10H型钢板桩组合,钢板桩长 6m,H型钢长 4m。钢板桩与 H 型钢之间通过焊接固定,焊接率为 100%。H 型钢的屈服强度为 325N/mm²,抗拉强度为 470N/mm²2;钢板桩的屈服强度为 295N/mm²,抗拉强度为 490N/mm²。

加载中共有 2 个荷载点,荷载点距离 H 型钢两端各 1.2m。试验荷载分别通过分载梁传递到H型钢的 2个荷载点上,且2个荷载点之间的范围内仅发生纯弯曲变形。在试验桩的中点处、钢板桩和 H型钢上分别设置 3 组应变片。

在 H型钢外翼缘应力分别为 140Mpa 及 30TMpa 时,钢板桩外翼缘应力、应力与屈服应力的比值如表 3-4所示。

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由上表可知,当 H 型钢外翼缘应力为 307Mpa 时,H 型钢接近屈服,而钢板桩仍未达到屈服状态,此时的应力与屈服应力的比值仅为 0.74。这是由于组合支护结构其中性轴偏于钢板桩一侧,从而使组合结构的抗弯性能由距离中性轴较远的 H型钢的抗弯能力决定。在 HSW 组合钢板桩支护型式中,H型钢的尺寸是可以自由选择的,考虑到上述特性,在组合支护结构选型时为了充分发挥组合钢板桩与 H 型钢的强度,组合结构所选的 H 型钢屈服强度需高于钢板桩的屈服强度。