1. 研究目的与意义（文献综述）

（1）钢板桩围堰设计的目的及意义

我国地域广阔，江河纵横，水域面积大。很多路网规划都要求在大江大河和沿海修建规模较大的桥梁。除此之外，铁路建设对工程的沉降和刚度要求越来越高，桥梁以其刚度大，沉降小等特点在铁路建设中所占的比重也越来越大。国内中东部地区经济发达，交通压力大，是铁路建设发展较快的区域；但是，该地区又正是江河纵横的地带。大部分河流都呈现水深，流缓，岸滩淤高，同时，东部地区雨量充沛，防洪防汛风险大，因此有必要对水下基础施工进行研究，以满足该地区桥梁建设的要求。

水下施工因为其难度大，安全风险高，施工周期长的特点，所以称为大跨度桥梁建设的关键环节。水下基础的施工，直接受到了水下环境的影响，并且水越深，未知的影响因素也越多，施工难度也会急剧的增加。上世纪五十年代，我国首次在铁路桥梁中使用钢板桩，近些年来随着国民经济的发展，钢板桩这种高效、快捷、环保的工法在许多大工程种得到广泛的应用，并且取得了良好的社会经济效益。其中，钢板桩围堰是一个较大的应用领域。

通过本次毕业设计，系统地巩固本科期间的学习内容，将基本理论和专业知识综合运用于设计过程培养学生分析和处理实际问题的能力，做到学以致用。了解现行的行业设计规范，掌握一般钢板桩围堰的设计原则及方法，计算原理，从而深入了解钢板桩围堰的一般设计流程，为毕业后从事桥梁技术工作打下基础。提高读图及绘图能力，学会查阅中外文献，使用规范手册，编写技术文件及计算机辅助设计等基本技能。熟练掌握CAD ，Midas，Word等计算机软件的使用方法。了解Midas的建模过程和功能，利用它进行钢板桩围堰的计算和分析以及施工过程对工序的模拟。并能熟练的利用CAD准确绘制工程图。培养严谨认真，实事求是，刻苦钻研，勇于创新的精神，为日后的桥梁基础建设工作奠定基础。

（2）钢板桩围堰在国内外的研究现状

20世纪初。欧洲已经大力开发和推广使用钢板桩，应用于各类工程建设中，在水利工程、港口工程和市政道路等领域尤为普及。1957年，长江上建成的第一座桥梁——武汉长江大桥首次采用新型基础结构管柱基础，克服水深40m的施工困难，自此，水下基础在我国有了广泛的应用，其发展大致可以分为管柱基础，沉井和钻孔桩基础和复合基础。国内桥梁水下基础广泛采用大型的群桩基础，随之发展而来的也有多种围堰技术。

目前，国内采用的防水围堰有多种。由于钢板桩围堰具有施工速度快、经济效益好、可重复利用的特点，在修建水下桥梁基础的工程中被广泛应用。钢板桩围堰是我国早期修建大型桥梁水下基础的主要施工技术，并且沿用至今，曾在武汉长江大桥和南京长江大桥成功应用，近年来，在环胶州湾高速公路女沽口大桥、烟台养马岛大桥、东营黄河大桥灯桥梁施工中作为防水围堰广泛采用。在客运专线和高速公路桥梁建设中，也广泛采用了钢板桩围堰施工深水基础，例如杭州湾跨海大桥北接嘉兴海盐市，南接宁波慈溪市，全长35673 m。所处杭州湾地质条件复杂，受潮汐、风力等自然因素影响较大，海上施工难度大，工期要求紧迫。综合考虑地勘查和水文资料，承台施工采用圆形钢板桩围堰方案。选用拉森400型钢板桩，围堰直径13．4 m，在承台顶上部设置两道圆形支撑。钢板桩圆形围堰在杭州湾大桥中的成功应用，实践证明效果良好。与钢套箱方案比较，既保证了施工质量，同时节约了材料，缩短了工期。

国内钢板桩围堰部分施工实例统计表

国内常用的钢板桩截面有平型，槽型，Z型和工字型等，其中槽型断面因为其模量大、插打方便，适用于防水及防土压围堰等特点最为常用。为了使钢板桩可以拼接在一起，每块钢板桩的两侧都有锁扣，锁口的形式很多，最长用的为套型锁口，拉森钢板桩都是这种锁口。钢板桩围堰还分为单层和双层，双壁钢板桩在欧洲、美洲、亚洲的日本和中国台湾地区广泛采用。

我国桥梁水下基础多采用单壁封闭是，按形状可划分为原型和矩形，围堰内有纵、横向支撑，必要时要加斜支撑。与双壁钢围堰相比，钢板桩围堰刚度较小，受材质及制造工艺影响，安全风险大，使用范围小。但今年来钢材制造工业的发展，钢板桩围堰施工技术得到改进，相比于双壁钢围堰，单壁钢围堰具有施工灵活的优点，大大节省了工期和工程投入，是当前极具优势的围堰技术。

当前国内对于受力条件复杂的大型深水基础整体力学性能的研究仍处于探索阶段，特别是对于大型深水基础维护结构的验算大多局限于围护结构在安装就位及抽水结束等几个阶段，计算中也只是分成集中荷载工况进行加载，不能考虑结构体系不同荷载工况的相关性。由于围堰结构的规模大，所受荷载复杂以及本身荷载作用下的非线性性，存在着许多不确定因素，其模型也是不确定的，再加上施工环境的复杂性，多样性和变异性，使得围堰的施工具有不确定性的特性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

（1）围堰的平面、立面尺寸拟定及方案对比，初步拟定两种方案

（2）内支撑的布置拟定，围堰结构中，内支撑是关键，竖向布置和水平布置的拟定决定了钢板桩的应力大小和难易程度。

3. 研究计划与安排

论文的计划进度

4. 参考文献（12篇以上）

1.专业参考书：《结构力学》、《结构设计原理》、《基础工程》、《桥梁施工及组织管理》等；

2.杨吉新等编，《钢筋混凝土结构》，人民交通出版社，2007年

3.顾安邦等编，公路桥涵设计手册 (上、下册)，人民交通出版社