GB∕T 51295-2018 钢围堰工程技术标准.pdf

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GB∕T 51295-2018 钢围堰工程技术标准.pdf

2.2.2作用效应及承载力:

C一 围堰结构水平位移、围堰周边建(构)筑物和地面沉 的限值; Ckd 作用标准值组合的位移、沉降等效应设计值; E 主动土压力合力; E 被动土压力合力; Fk 钢套箱围堰侧壁总摩阻力标准值; Fh 围堰结构计算宽度内的弹性支点水平反力; Fw 水浮力标准值; Fwl 流水压力标准值: Fwl 静水压力合力; Fid 动水压力、风荷载、波浪力、冰压力等可变荷载合力; G 钢围堰自重标准值: G2 围堰上部其他结构自重标准值; G 封底混凝土自重; G. 围堰底土的颗粒比重; M,l 每米宽度最大弯矩的标准值:

T2 钢围堰与封底混凝土的粘结力: 钢板桩及钢管桩与入土深度范围内土层的

注浆固结体的截面面积; A.一 基底净面积,应扣除钢护筒面积: A 锚杆杆体的截面面积; 围堰结构计算宽度: D一 钢管外径; h 计算工况下的围堰开挖底面至围堰顶深度; h, 封底混凝土厚度; hw一 围堰内外水头差; Lo 受压支撑构件的长度; 。 锚杆长度; 1 锚杆自由段长度; L一一最短渗流路径流线总长度; R 一重心位置到围堰背水面脚趾力矩; Rw 浮力合力重心到围堰背水面脚趾力矩; S 锚杆或支撑的水平间距; S 所有桩基钢护筒与封底混凝土接触面积; S2 钢围堰与封底混凝土接触面积; 钢板桩及钢管桩围堰入土深度范围外侧接触面积 之和; 围堰结构入土深度: t 围堰在最下道支撑以下部分的深度; t 钢管壁厚; 围堰构件在分布土抗力计算点使主体压缩的水平位 移值; 挡土构件在围堰底处的水平位移值; 围堰构件在支点处的水平位移值;

GB 50369-2014 油气长输管道工程施工及验收规范V. 基底净体积:应扣除钢护筒部分; 之 计算点距围堰顶的深度; 锚杆倾角或支撑仰角。

一锚杆倾角或支撑仰角。 一 2.2.4计算系数及其他: 围堰底与土的摩擦系数; 围堰底土的渗流水力坡度; ier.f 围堰底土体的流土临界坡度; kR 围堰结构计算宽度内弹性支点刚度系数; k 土的水平反力系数; K 安全系数; Ks0 钢套箱围堰下沉系数; K, 第i个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值; m 锚杆道数; mz 土的水平反力系数的比例系数; n 划分土条的个数; N..Ne 地基土的承载力系数; αR 支撑松弛系数; 入一 支撑不动点调整系数; Yo 围堰结构重要性系数; 业 计算系数。

2.2.4计算系数及其他:

3.0.1钢围堰腰应根据现 准》GB50153规定的设计原则,采用以概率理论为基础的机 态设计方法,按分项系数的设计表达式进行设计。

3.0.2钢围堰工程实施前应研究主体工程的设计和地形地质及 水文勘察资料,并进行必要的补充勘察和现场调查及相关资料的 收集

0.3钢围堰应满足下列功能要

1保证围堰周边建(构)筑物、地下管线、道路、堤岸的安全和 正常使用;

3.0.4钢围堰工程应根据主体工程实际情况进行专项设计,并应

2当二级、三级围堰有特殊要求而采用新型结构时,其结构设计级别可提高 一级。

0.6钢围堰设计时,水位、风、波浪重现期及设计波高累积 符合表3.0.6的规定。

表3.0.6钢围堰风、波浪及水位重现期

水位、风、波浪重现期、设计波高累积频率可结合实际工程重要性、施工工期长 短、施工具体季节、气象复杂程度、失事后果严重性进行专题论证后确定。 钢围堰原材料、构件、半成品和成品的质量应符合国家现

3.0.7钢围堰原材料、构件、半成品和成品的质量应符合国家现

行有关标准的规定,并应满足设计要求。 3.0.8 钢围堰宜采用B级以上钢材,封底混凝土强度等级不宜 低于C25。 3.0.9 钢围堰施工时应建立健全质量管理体系,制订各项施工管 理制度。

工程的设计方案和施工方案应通过专家论证,必要时应采用模型 试验验证。

4.1.1钢围堰设计应包括方案设计、结构设计与构造设计

4.1.3计算作用在围堰结构

体的位移情况和采取的施工措施等因系确定土压力计算模式,分 别按静止土压力、主动土压力、被动土压力及与围堰侧向变形条件 相应的土压力计算;计算水压力时,宜根据地下水的渗流条件和水 文条件合理确定地下水位

2对地下水位以下的黏性土、黏质粉土,可采用土压力、水压

力合算方法:此时,对正常固结和超固结土,土的抗剪强度指标应 采用三轴固结不排水抗剪强度指标c.或直剪固结快剪强度指 标Ce,对欠固结土,宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固 结不排水抗剪强度指标c.Pu;淤泥、淤泥质土等饱和软黏土宜 采用三轴不固结不排水抗剪强度指标c品?u; 3对地下水位以下的砂质粉主、砂土和碎石主,应采用王 压力、水压力分算方法;此时,土的抗剪强度指标应采用有效 应力强度指标、,当砂质粉土,缺少有效应力强度指标时, 也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ce或直剪固结快 剪强度指标C、代替,对砂土和碎右土,有效应力强度指标 可根据标准贯入试验实测击数和水下休正角等物理力学指 标取值;压力、水压力采用分算方法时,水压力可按静水压 力计算;当地下水渗流时,宜按渗流理论计算水压力和土的竖 可有效应力;当存在多个含水层时,应分别计算各含水层的水 压力; 4当有可靠的地方经验时,土的抗剪强度指标可根据室内、 原位试验得到的其他物理力学指标,按经验方法确定。 4.1.9双排钢板桩内部填料应进行压实,压实后填料的内摩擦角 宜通过试验确定,在没有试验数据时,可按现行行业标准《重力式 码头设计与施工规范》TS167一2的规定取值。 4.1.10当需进行地下水控制时,应根据场地工程地质和水文地 质条件、围堰周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、集水 明排方法或其组合。地下水控制设计应满足围堰周边建(构)筑 物、地下管线、道路等沉降控制值的要求。地下水控制设计和施工 可按现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JG120的规定 地行

4.2.1钢围堰方案设计应与其制造、运输、施工和拆除

钢围堰方案设计应与其制造、运输、施工和拆除等工序

合,应明确加工方案、运输方案、施工方案和拆除方案。

1围堰侧壁与主体结构的净空间和地下水控制应满足主体 结构及其防水的施工要求; 2当采用锚杆时,锚杆的锚头及腰梁不应妨碍主体结构 施工; 3当采用内支撑时,内支撑及腰梁的设置应便于主体结构及 其防水的施工,上下道支撑宜设置剪刀撑。 4.2.3钢围堰设计应规定围堰结构各构件施工顺序及其相应的 围堰开挖深度。 4.2.4钢围堰设计文件应包括计算书、工程数量表、设计说明、总 平面布置图、单个围堰平面图、纵部面图、横剖面图、构件大样图、 临洲在因地于动而 围响注于法和图和葡态流

面布置图、单个围堰平面图、纵剖面图、横部面图、构件大栏 监测点布置图、地质剖面图、围堰安装施工流程图及相关配套 图纸

4.2.6钢围堰设计选型应包

1主体结构形式及其施工方法; 2工程场地的地质、水深、水位及水流速度、冬季冻融及冰凌 的影响、河床在施工过程中冲刷深度的影响,海域尚应计入潮汐、 波浪的影响; 3河床覆盖层厚度、承载能力、透水性和土体侧摩阻力等; 4围堰结构施工工艺的可行性和经济性; 5施工场地条件、施工设备、施工季节、施工工期及进度 安排; 通航要求、环保要求、施工风险、结构的安全性及经济性等 因素。 4.2.7 钢围堰设计时可按表4.2.7中的适用条件进行选型

4.2.8对特殊情况,根据实际工程要求,可采用组合钢围

2.8对特殊情况,根据实际工程要求,可采用组合钢围堰,

4.2.8对特殊情况,根据实际工程要求,可采用组合钢围堰,包括 单双壁竖向组合钢围堰、钢板桩与钢套箱平面组合围堰、钢板桩与 钢管桩平面组合围堰、钢管桩与钢套箱平面组合围堰等形式。

1短暂状况应做承载能力极限状态设计和正常使用极限状 态设计:

4.3.2承载能力极限状态设计日

1钢围堰结构构件或连接因超过材料强度而破环,或因过度 变形而不适于继续承受荷载,或出现压屈、局部失稳; 钢围堰结构和土体发生整体倾覆或滑动: 3 钢围堰底因隆起而丧失稳定; 4 钢围堰底土体持力层因丧失承载能力而破坏; 5 锚杆因土体丧失锚固能力而拨动; 6 地下水渗流引起的土体渗透破坏; 7 钢围堰抗浮或抗沉失效: 8 钢围堰浮运时失稳下沉。 4.3.3 正常使用极限状态设计时应按下列情况计算分析: 1 钢围堰结构变形过大影响主体结构正常施工的或造成周

1作用在钢围堰上的重力及其冲击力、土压力、风力、静水压 力、动水压力、波浪力及施工荷载等,应按不同工况进行组合,并应 按其最不利组合,结合实际工况进行结构计算。各种作用应按本

注:设计中计人的其他作用可根据其性质按本表进行分类

主:设计中计人的其他作用可根据其性质按本表进行分类。

3 钢围堰结构应按作用分类就其出现的最不利组合进行 计算。 4结构设计应计算结构上可能同时出现的作用,按承载能力 极限状态、正常使用极限状态进行作用组合,并应按下列原则取其 最不利组合效应进行设计: 1)当只在结构上可能同时出现的作用时,宜进行组合。当

式中:Sud 承载能力极限状态下作用基本组合的效应设计值, 采用永久作用设计值与可变作用设计值相组合: Y 钢围堰结构重要性系数,对安全等级为一级、二级 三级的围堰结构,其结构重要性系数分别不应小于 1.1、1.0,0.9; S(·)一1 作用组合的效应函数; Ye 第i个永久作用的分项系数; GikGid 第i个永久作用的标准值和设计值;

YQ1·YQi 分别为最大的1个和第个可变作用分项系数; Qik,Qid 最大的可变作用标准值和设计值; Qk、Qd 作用组合中除最大的可变作用外的其他第个可变 作用的标准值和设计值: 中一一在作用组合中除最大的可变作用外的其他可变作用 的组合值系数; Y一 第个可变作用的结构设计使用年限荷载调整 系数; 基本组合下结构构件的承载力设计值: R.() 基本组合下构件承载力函数; 材料强度设计值: 几何参数设计值,当无可靠数据时,可采用几何参数 标准值。 2偶然组合下,钢围堰结构构件或连接因超过材料强度或过 度变形的承载能力极限状态设计,应满足下列公式要求:

式中: Sad一 承载能力极限状态下作用偶然组合的效应设计 值,S为永久作用标准值与可变作用某种代表 值及一种偶然作用设计值相组合;与偶然作用 同时出现的可变作用可根据观测资料和工程经 验取用频遇值或准永久值; 偶然作用的设计值; 最大的可变作用频遇值系数; dQk 最大的可变作用频遇值; 中中e 最大的和第个可变作用的准永久值系数; d.Qud.Q 最大的和第个可变作用的准永久值;

Rad 偶然组合下结构构件的承载力设计值; R(·) 偶然组合下构件承载力函数; Y 结构材料、岩土性能的分项系数: 。 结构或构件几何参数的分项系数; 材料强度标准值; ak 几何参数标准值。 3作用标准值组合下,钢围堰整体滑动、钢围堰底隆起失稳 钢围堰构件嵌固段推移、锚杆拨动、钢围堰结构倾覆与滑移、钢围 堰抗浮或抗沉失效、土体渗透破坏等稳定性计算和验算,应满足下 式要求:

武中:Rkd 抗滑力、抗浮力、抗滑力矩、抗倾覆力矩、锚杆极限抗 拨承载力等平衡作用标准值组合的效应设计值: Skd— 滑动力、浮力、滑动力矩、倾覆力矩等不平衡作用标 准值组合的效应设计值; K一安全系数。

4.3.6正常使用极限状态计

1当钢围堰结构按正常使用极限状态设计时,应根据不同的 设计要求,采用作用的频遇组合、准永久组合或标准组合,对构件 的抗裂应力、裂缝宽度、度、位移、沉降进行验算,使各项计算值 不应超过国家现行相关标准的相应限值; 2作用标准组合下,钢围堰结构水平位移、钢围堰周边建 (构)筑物和地面沉降等应满足下式要求:

式中:Ckd 作用标准值组合的位移、沉降等效应设计值; 钢围堰结构水平位移、钢围堰周边建(构)筑物和地 面沉降的限值。

4.3.7短暂状况构件应力计算应符合下列规定:

4.3.7短暂状况构件应力计算

1标准组合下,钢围堰结构中的构件尚应按下列公式进行短 暂状况的应力计算:

Skd0kd Ska=S(2Gk,2Qk)

式中:Skd 作用标准组合的效应设计值,各种作用采用标准值 时,不计入荷载组合系数; Okd 作用标准组合的正截面压应力和斜截面的主压应力 限值。 2抗疲劳计算应分析有无疲劳荷载并采用实际的疲劳应力 幅,其结果应符合国家现行相关标准规定

4.4.1结构分析应符合下列规定

1应根据钢围堰的具体施工工艺进行制造、运输、施工、使用 和拆除等各个施工阶段的结构分析计算,确保结构安全; 2结构分析中采用的基本假定、模型和边界条件、参数的选 择,应能反映结构施工过程和使用中的实际受力状态,其精度应能满 足结构设计要求;必要时,应采用三维空间结构模型进行分析计算; 3钢围堰结构受力分析可按线弹性理论进行,当结构的变形 不能被忽略时,应计入各类非线性对结构受力的影响: 4当钢围堰结构按平面结构分析时,应按围堰各部位的开挖 深度、周边环境条件、地质条件等因素划分设计计算剖面;对每 一 计算剖面,应按其最不利条件进行计算; 5钢围堰结构设计时,应根据工程经验分析判断计算参数取 直和计算分析结果的合理性。 4.4.2钢围堰结构应对其吊装、运输、安装、使用、拆除等全寿命 过程进行下列等工况结构分析,并应按下列工况中最不利作用效

过程进行下列等工况结构分析,并应按下列工况中最不利 应进行围堰结构设计:

1 围堰开挖至围堰底时的工况; 围堰封底工况: 3围堰封底后抽水完成工况; 4对支撑式和锚拉式围堰结构,围堰开挖至各支撑或各层锚 杆施工面时的工况; 5在主体结构施工过程中的换(拆)撑工况: 6对水平内支撑式围堰结构,围堰各边水平荷载及边界条件 不对称的各种工况; 7对双排及格型钢板桩围堰的填土或注水拆除工况; 8对双壁钢围堰浮运、吊装、接高、下沉等工况。 4.4.3钢围堰分析计算时,其断面的受力分析计算图式可按周边 每单位长度钢围堰受力为单元,可不计入相邻单元之间的作用力 并应根据结构的具体形式与受力、变形特性等按本标准第4.4.2 条中各种不利工况采用下列方法分析: 1支撑式围堰结构,可将整个结构分解为围堰结构、内支撑 结构分别进行分析:围堰结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进 行分析;内支撑结构可按平面结构进行分析,围堰结构传至内支撑 的荷载应取围堰结构分析时得出的支点力;对围堰结构和内支撑 结构分别进行分析时,应计算其相互之间的变形协调; 2锚拉式围堰结构,可将整个结构分解为围堰结构、锚拉结 构(锚杆及腰梁、冠梁)分别进行分析;围堰结构宜采用平面杆系结 构弹性支点法进行分析;作用在锚拉结构上的荷载应取围堰结构 分析时得出的支点力; 3悬臂式围堰结构宜采用平面杆系结构弹性支点法进行 分析; 4当有可靠经验或受力及边界条件复杂时,或对围堰精确分 析计算时,应采用空间结构分析方法进行围堰结构整体分析或采 用结构与土相互作用的分析方法对围堰结构和主体进行整体 分析。

1水平对撑和水平斜撑应按偏心受压构件进行计算;支撑的 轴向压力应取支撑间距内挡土构件的支点力之和;腰梁或冠梁应 按以支撑支座的多跨连续梁计算,计算跨度可取相邻支撑点的中 心距;当拼接点按铰接计算时,钢梁(腰梁或冠梁)受压计算长度宜 取相邻支撑点中心距的1.5倍,现浇混凝土腰梁或冠梁的支座弯 矩可乘以0.8~0.9折减调幅系数,跨中弯矩应相应增加; 2矩形支护结构的正交平面杆系支撑可分解为纵横两个方 可的结构单元,并应分别按偏心受压构件进行计算; 3平面杆系支撑、环形杆系支撑可按平面杆系结构采用平面 有限元法进行计算;在建立的计算模型中,约束支座的设置应与支 护结构实际位移状态相符,内支撑结构边界向支护结构外位移处 应设置弹性约束支座,向支护结构内位移处不应设置支座,与边界 平行方向应根据支护结构实际位移状态设置支座; 4内支撑结构应进行竖向荷载作用下的结构分析;当设有立 注时,在竖向荷载作用下内支撑结构宜按空间框架计算,当作用在 内支撑结构上的竖向荷载较小时,内支撑结构的水平构件可按连 续梁计算,计算跨度可取相邻立柱的中心距; 5竖向斜撑应按偏心受压杆件进行计算; 6立柱截面的弯矩应包括竖向荷载对立柱截面形心的偏心 弯矩;对单向布置的平面支撑体系,尚应包括支撑轴向力的1/50 的横向力对立柱产生的弯矩;土方开挖时,应计入作用于立柱的侧 向土压力引起的弯矩; 7当有可靠经验时,宜采用三维结构分析方法对支撑、腰梁 与冠泌挡土构进行整体分析

4.4.5当采用平面杆系结构弹性支点法时(图4.4.5),应符合下

2 土抗力应依据分布土抗力做积分计算确定; 内支撑和锚杆对围堰结构的约束作用应按弹性支座计算。

图4.4.5弹性支点法计算 1一计算水位;2一河床或地面:3一围堰底; 反力的弹性支座:5一由锚杆或支撑简化而成的弹性支

图4.4.5弹性支点法计算 1一计算水位;2一河床或地面:3一围堰底; 4一计算土反力的弹性支座5一由锚杆或支撑简化而成的弹性支座

作用在挡土构件上的分布土抗力应符合下列规定: 分布土抗力可按下式计算:

1分布土抗力可按下式计算:

2围堰构件嵌固段上的内侧土抗力应满足下式要求,当不满 足时,应增加围堰构件的嵌固深度或取P=E时的分布土压力:

挡土构件在围堰底处的水平位移值(mm),当此处的 水平位移不大于10mm时,可取,=10mm。

1支撑的轴向压力应采用由挡水、土构件传至内支撑结构的 水平荷载; 2当内支撑作为施工平台时,内支撑结构自重尚应计入施工 荷载; 3当温度改变引起的内支撑结构内力不可忽略不计时,应计 入温度应力; 4当内支撑立柱下沉或隆起量较大时,应计入内支撑立柱与 档土构件之间的差异沉降产生的作用。 4.4.9内支撑和锚杆对围堰结构的作用力应按下列公式确定:

当采用锚杆或竖向斜撑时:

Fh=kR(UrUro)+P)

P,=P,cosaba/s

P.=0.75Nk~0.9N

P,=0.5Nk~0.8N

式中:Fh 围堰结构计算宽度内的弹性支点水平反力(kN); kR 围堰结构计算宽度内弹性支点刚度系数(kN/m); UR 围堰构件在支点处的水平位移值(m); URO 设置锚杆或支撑时,支点的初始水平位移值(m); Ph 围堰结构计算宽度内的法向预加力(kN); P 锚杆的预加轴向拉力值或支撑的预加轴向压力值(kN):

α 锚杆倾角或支撑仰角(): ba 围堰结构计算宽度(m),取单位宽度: S 锚杆或支撑的水平间距(m); 锚杆轴向拉力标准值或支撑轴向压力标准值(kN)

4.4.10支撑式围堰结构的弹性支点刚度系数宜通过对内支撑结

构整体进行线弹性结构分析得出的支点力与水平位移的关系确 定。对水平对撑,当支撑腰梁或冠梁的挠度可忽略不计时,计算宽 度内弹性支点刚度系数可按下式计算:

(4. 4. 10)

代中:入一一支撑不动点调整系数:支撑两对边围堰的土性、深度、 周边荷载等条件相近,且分层对称开挖时,取入三0.5; 支撑两对边围堰的土性、深度、周边荷载等条件或开挖 时间有差异时,对土压力较大或先开挖的一侧,取入 0.5~1.0,且差异大时取大值,反之取小值:对土压力 较小或后开挖的一侧,取(1一入);当围堰一侧取入三1 时,围堰另一侧应按固定支座计算;对竖向斜撑构件, 取入=1; αR 一一支撑松弛系数,对混凝土支撑和预加轴向压力的钢支 撑,取αR=1.0,对不预加轴向压力的钢支撑,取αR= 0.8~1.0; E一一支撑材料的弹性模量(kPa); A一一支撑截面面积(m²); 受压支撑构件的长度(m); S 一支撑水平间距(m)。

(Q2Q)6a (s, s,)s

式中:E 锚杆杆体的弹性模量(kPa); E 锚杆的复合弹性模量(kPa); A 锚杆杆体的截面面积(m?); A 注浆固结体的截面面积(m); 1 锚杆的自由段长度(m); 1。 锚杆长度(m); Em 注浆固结体的弹性模量(kPa)。 3当锚杆腰梁或冠梁的挠度不可忽略不计时,应计人梁的挠 度对弹性支点刚度系数的影响。 4.4.12结构分析时,按荷载标准组合计算的变形值不应大于按 本标准第4.3.6条确定的变形控制值

4.5.1钢板桩、钢套箱、钢管桩等钢围堰稳定性验算应包括整体

TCECA-G 0080-2020 加氢加油合建站建设技术规范4.5.1钢板桩、钢套箱、钢管桩等钢围堰稳定性验算应包括整体 稳定、抗倾覆、抗隆起、抗滑移、抗流土、抗管涌、抗突涌、抗下沉、抗 上浮等稳定性验算。

4.5.2钢套箱、钢板桩、钢管桩等悬臂式及锚拉式钢围堰的整

验算(图4.5.2)应符合下列规定

DZ/T 0064.25-2021 地下水质分析方法 第25部分:铁量的测定 火焰原子吸收分光光度法图4.5.2围堰结构整体稳定性验算图 计算水位:2一一河床或地面:3一围堰底:4一铺杆

整体稳定性可采用圆弧滑动条分法按下列公式进行验算:

(qb,+W,)sino,+M,/R

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