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鋼板樁擋土墻必須能在兩類特殊條件下工作:
一、鋼板樁擋土墻使用過(guò)程中所能想到的壞條件;
二、鋼板樁擋土墻正常使用條件。
這兩類條件分別代表鋼板樁擋土墻承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。
鋼板樁擋土墻承載力極限狀態(tài)要考慮鋼板樁擋土墻結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定,包括土的力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)失效、墻體過(guò)度變形以及土體變化對(duì)相鄰結(jié)構(gòu)的影響。鋼板樁擋土墻的失效模式包括移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼板樁擋土墻的穩(wěn)定性依賴于土壓力的調(diào)動(dòng)程度,土壓力只有在結(jié)構(gòu)快失效時(shí)才能全部調(diào)動(dòng)起來(lái),此時(shí)即承載力極限狀態(tài)。
鋼板樁擋土墻正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)考慮鋼板樁擋土墻墻體變形以及土體移動(dòng),必須保證兩者都不會(huì)超出允許范圍。與正常使用極限狀態(tài)下的土體變形相比,土壓力全部調(diào)動(dòng)時(shí)的土體變形要大很多。由于作用在鋼板樁擋土墻上的力和土體中的力與墻體變形量是成反比的,因而,正常使用極限狀態(tài)下的變形是墻體平衡的控制標(biāo)準(zhǔn)。雖然不能直接計(jì)算鋼板樁擋土墻墻體變形量,但可以通過(guò)控制王壓力的調(diào)動(dòng)程度來(lái)達(dá)到正常使用極限狀態(tài)。實(shí)際設(shè)計(jì)中,通常引入一個(gè)安全系數(shù)。
缺少經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師經(jīng)常會(huì)忽略鋼板樁擋土墻設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備工作,即需要采用什么型號(hào)的鋼板樁,打樁比較困難的地方通常采用高強(qiáng)度鋼板樁,這樣可以少設(shè)一道或多道支撐,從而減少工作量。設(shè)計(jì)師必須充分了解鋼板樁擋土墻在使用中將遇到什么情況以及由此產(chǎn)生的影響。
同時(shí)設(shè)計(jì)師還應(yīng)考慮由于鋼板樁擋土墻的設(shè)計(jì)寬度不一定為板樁標(biāo)準(zhǔn)寬度的整數(shù)倍,加上板樁墻的軸線走向多變、板樁制作及打設(shè)時(shí)產(chǎn)生的誤差等原因,都給板樁墻的終閉合工作帶來(lái)苦難。
鋼板樁內(nèi)支撐設(shè)計(jì)的要求有哪些?
大多數(shù)小型及中型拉森鋼板樁施工使用時(shí)間都相對(duì)較短,若業(yè)主本身沒(méi)有內(nèi)支撐材料,比較經(jīng)濟(jì)的做法是采用租賃內(nèi)支撐材料,且由拉森鋼板樁施工方安裝和拆除。從的拉森鋼板樁內(nèi)支撐被應(yīng)用于溝渠,到發(fā)展至今已經(jīng)30多年時(shí)間。到如今,拉森鋼板樁內(nèi)支撐荷載可達(dá)2500kN,圍檁跨度達(dá)20m。
但是我們需要注意的是,如果圍檁跨度過(guò)大,就必須驗(yàn)算撓曲量(注:撓曲量是指某材料(如鋼板、柔性板等)的彎曲的量),因?yàn)檫^(guò)大的撓度會(huì)使得墻體及墻后地面發(fā)生明顯位移。
對(duì)于超過(guò)了支撐范圍的大型拉森鋼板樁圍堰,就需要由梁、柱及圓管等作為拉森鋼板樁內(nèi)支撐體系,這些構(gòu)件需要有加勁肋來(lái)防止局部屈曲。
由于鋼板樁圍堰是臨時(shí)結(jié)構(gòu),因此設(shè)計(jì)時(shí)考慮所有可能的荷載是不經(jīng)濟(jì)的,需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,確定鋼板樁圍堰可承受的風(fēng)險(xiǎn)水平,在考慮鋼板樁圍堰所受的水壓時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)這種情況,例如,洪水是季節(jié)性的,如果將鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)成在任何情況下都能把水擋住,就會(huì)明顯增大鋼板樁的尺寸和強(qiáng)度,同時(shí)也會(huì)增加鋼板樁支撐用量。極端洪水條件下,鋼板樁圍堰設(shè)計(jì)理念應(yīng)包含暫時(shí)中止鋼板樁圍堰堰內(nèi)施工、撤離鋼板樁圍堰,允許洪水淹沒(méi)鋼板樁圍堰等。這種情況下,設(shè)計(jì)師必須要考慮洪水溢出,包括洪水突然進(jìn)入鋼板樁圍堰造成的影響,以及洪水消退后堰內(nèi)滯水對(duì)穩(wěn)定的影響。