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1、5.4.6 钢板桩 5.4.6.1 概述 钢板桩截面有 U 型、Z 型、H 型、平型等多种形式，当板桩墙弯矩较大时，也可采用圆管型、组合型。钢板桩墙主要用在挡土、挡土挡水的永久（如板桩码头、船坞）和临时工程（如挡水围堰；挖沟、槽和基坑围护）结构上。在水运工程中，采用 U 型（拉森型锁口）钢板桩为多， 见图 5.4-67。 在大型船坞工程中常采用组合型钢板桩， 如 CAZ 型等， 见图 5.4-68。 (a) 实例一 (b) 实例二 图 5.4-67 钢板桩码头施工（U 型钢板桩） 104 (a) 坞墙钢板桩在施工中 (b) 船坞竣工时的坞墙钢板桩 图 5.4-68 船坞坞墙钢板桩（CAZ36
2、型） 5.4.6.2 常用钢板桩 1、U 型（在我国俗称“拉森型” ，实际上具有拉森锁口的钢板桩才是真正意义上的“拉森钢板桩” ） 断面模量较大(W=6003200cm3/m)，能适用于承受较小土（水）压力的中小型105 工程（图 5.4-69） ，尤其是在临时工程的应用方面。针对各种不同的地质条件，往往选用相应功率的震动锤进行施工。随着冶炼技术的不断发展，在 2002 年之后，世界上单根 U 形钢板桩的宽度可达 750mm；其施工速度进一步加快。 单榀桩 锁口锁合后 图 5.4-69 U 型钢板桩断面示意图 2、 Z 型和组合钢板桩 （1）Z 型 断面模量很大(W=12005015cm3/m
3、)，适用于承受较大土（水）压力的大、中、小型工程。根据 Z 形钢板桩自身的特点，总是将 2 块联成 1 组后进行插打；尽管其施工步骤比 U 型钢板桩略多，技术难度略大，但是由于 2 根 1 组的 Z 型钢板桩宽度可达11601400mm，几乎是 U 型钢板桩单宽的 23 倍，其总体施工速度反而快，所以在国内很多有形成陆域要求的码头工程中大量应用。一般采用“先震动插桩，后锤击沉桩”的施工方法。 （2）组合钢板桩 断面模量非常大(W=308612741cm3/m)，适用于承受很大土（水）压力的大、中型工程。因为该结构形式具有刚度大、承载能力强(不仅可承受水平力，而且能承担垂直力)、对施工设备没有特
4、殊要求等特点，所以这类结构目前已广泛用于大型船坞坞壁墙体上（图 5.4-70） ，同时也已经开始应用到国内一些 510 万吨级的码头工程，但是应用本结构形式需要一个拼装焊接的环节 (a) 单榀桩 (b) 组合桩由四榀桩组合而成（图中轴线下 的两桩各被割去一锁口后与上两桩焊接拼接组成） 106 (c) 两组合桩锁口锁合后 图 5.4-70 Z 型钢板桩断面示意图 3、平型（又称直型） 虽然断面模量很小，但该种钢板桩的锁口具有很大的水平抗拉能力，最大可达 5500kN/m；适用于承受水平方向有横向拉力的大型圆形筑岛围堰和格型钢板桩重力式码头工程，施工很方便（图 5.4-71） 。上个世纪 90 年
5、代已经成功地在深圳蛇口港和广州新沙港的码头工程中应用。 (a) 单榀桩 (b) 锁口锁合后 图 5.4-71 平型钢板桩断面示意图 4、H 型 断面模量极大(W=327515000cm3/m)，联接处会由供应商另外配有专门的锁口；适用于承受很大土（水）压力的大型深水泊位。因为该结构形式具有刚度极大、承载能力极强(不仅可承受水平力，承担垂直力的能力比箱型钢板桩更为出色)、对施工设备没有特殊要求等特点，所以这类结构目前已广泛用于欧美大量 50000150000t 级码头工程上，同时从 2006 年开始已经应用到国内的 10 万吨级的码头工程中。 但是应用本结构形式对沉桩的偏差控制要求较高（图 5.
6、4-72） 。 (a) 单榀桩 (b) 锁口锁合后 107 (c) 与 Z 型钢板桩的锁合情况 图 5.4-72 H 型钢板桩断面示意图 5、 圆管型钢管板桩 这类钢管板桩（图 5.4-73）常在围堰、码头、护岸等工程中使用。其刚度极大，受力性能很好，又有止水功能。在日本国有采用这类钢管板桩(1.0m1.2m)组成双排大围堰，使用在 -20m 水深的工程中。 图 5.4-73 圆管型钢管板桩锁口示意图 5.4.6.3 常用（组合）钢板桩的规格与力学性能 1、 Z 形钢板桩 Z 形钢板桩最本质的力学特性在于：腹板的连续性和锁口对称分布在中和轴 2 侧特定的位置，这 2 方面都对钢板桩的截面抵抗矩
7、有着积极的影响。 AZ 系列钢板桩（见表 5.4-25）通过不同寻常力学特性的断面和高品质的拉森锁口的组合，具有以下优点： 极具竞争性的性价比； 更大的惯性矩、结构变形量的减少和高强钢的选用，是一种最经济的结构方案； 大宽度的断面大大提高了沉桩的功效； 在腐蚀严重部位进行了加厚处理，使之具有优异的耐腐蚀性能。 108 hbstb表 5.4-25 型号 宽度 高度 厚度 截面积 用钢量 惯性矩 弹性截面 抵抗矩 可承受极 限弯矩 * b h t s A 每根每 m 每单位面积 I We Mmax mm mm mm mm cm2 kg/m kg/m2 cm4/m cm3/m kN.m/m AZ12
8、 670 302 8.5 8.5 126 66.1 99 18140 1200 516 AZ13 670 303 9.5 9.5 137 72.0 107 19700 1300 559 AZ14 670 304 10.5 10.5 149 78.3 117 21300 1400 602 AZ17 630 379 8.5 8.5 138 68.4 109 31580 1665 716 AZ18 630 380 9.5 9.5 150 74.4 118 34200 1800 774 AZ19 630 381 10.5 10.5 164 81.0 129 36980 1940 834 AZ25 63
9、0 426 12.0 11.2 185 91.5 145 52250 2455 1055 AZ26 630 427 13.0 12.2 198 97.8 155 55510 2600 1118 AZ28 630 428 14.0 13.2 211 104.4 166 58940 2755 1184 AZ34 630 459 17.0 13.0 234 115.5 183 78700 3430 1475 AZ36 630 460 18.0 14.0 247 122.2 194 82800 3600 1548 AZ38 630 461 19.0 15.0 261 129.1 205 87080 3
10、780 1625 AZ46 580 481 18.0 14.0 291 132.6 229 110450 4595 1976 AZ48 580 482 19.0 15.0 307 139.6 241 115670 4800 2064 AZ50 580 483 20.0 16.0 322 146.7 253 121060 5015 2156 AZ13 10/10 670 304 10.0 10.0 143 75.2 112 20480 1350 580 AZ18 10/10 630 381 10.0 10.0 157 77.8 123 35540 1870 804 AZ36-700 700 49
11、9 17.0 11.2 216 118.5 169 89740 3600 1548 AZ38-700 700 500 18.0 12.2 230 126.2 180 94840 3800 1634 AZ40-700 700 501 19.0 13.2 244 133.8 191 99930 4000 1720 *- 本表中的“可承受极限弯矩”值均按照 S430GP 强度等级考虑； 2、 U 形钢板桩 U 形钢板桩（见表达.4-26）的优点如下： 在丰富的、 具备各种各样的几何力学特性的钢板桩系列之中， 非常方便选取最佳性价比的断面； 宽进深、厚翼缘的特点，决定了组合后的墙体具有极佳的静力力学特
12、性； 结构形式对称，非常方便重复利用； 可以在工厂预先装配成“组桩” ，大大提高沉桩功效； 非常方便拉杆及其配件的安装，甚至在水下也不例外； 109 最厚的部分位于墙体的最外侧，使之具有良好的耐腐蚀性能。 bsthb表5.4-26 型 号 宽 度 高 度 厚 度 截面 积 用钢量 惯性矩 弹性截面 抵抗矩 可承受极 限弯矩 * b h t s A 每根每 m 每单位 面积 I We Mmax mm mm mm mm cm2 kg/m kg/m2 cm4/m cm3/m kN.m/m AU14 750 408 10.0 8.3 132 77.9 104 28710 1410 606 AU16 7
13、50 411 11.5 9.3 147 86.3 115 32850 1600 688 AU17 750 412 12.0 9.7 151 89.0 119 34270 1665 716 AU18 750 441 10.5 9.1 150 88.5 118 39300 1780 765 AU20 750 444 12.0 10.0 165 96.9 129 44440 2000 860 AU21 750 445 12.5 10.3 169 99.7 133 46180 2075 892 AU23 750 447 13.0 9.5 173 102.1 136 50700 2270 976 AU2
14、5 750 450 14.5 10.2 188 110.4 147 56240 2500 1075 AU26 750 451 15.0 10.5 192 113.2 151 58140 2580 1109 PU 6 600 226 7.5 6.4 97 45.6 76 6780 600 258 PU 8 600 280 8.0 8.0 116 54.5 91 11620 830 357 PU12 600 360 9.8 9.0 140 66.1 110 21600 1200 516 PU12 10/10 600 360 10.0 10.0 148 69.9 116 22580 1255 540
15、 PU18 600 430 11.2 9.0 163 76.9 128 38650 1800 774 PU22 600 450 12.1 9.5 183 86.1 144 49460 2200 946 PU25 600 452 14.2 10.0 199 93.6 156 56490 2500 1075 PU32 600 452 19.5 11.0 242 114.1 190 72320 3200 1376 L 3 S 500 400 14.1 10.0 201 78.9 158 40010 2000 860 L 4 S 500 440 15.5 10.0 219 86.2 172 55010
16、 2500 1075 *- 本表中的“可承受极限弯矩”值均按照 S430GP 强度等级考虑； 所有 PU 系列断面均可按照 0.5mm 或 1.0mm 的幅度增减其壁厚。 3、AZ 系列 BOX 钢板桩（见表 5.4-27） 110 bhyy表 5.4-27 型号 宽度 高度 钢材截 面积 总截 面积 用钢量 惯性矩 弹性截面 抵抗矩 可承受极 限弯矩 * b h A A0 每根每 m Iy-y We Mmax mm mm cm2 cm2 kg/m cm4 cm3 kN.m/根 CAZ 12 1340 604 293 4166 230 125610 4135 1778 CAZ 13 1340 606 320 4191 251
