广州拉森钢板桩施工计算书焊接接头强度验算

发布时间:2026-01-04

在进行广州拉森钢板桩施工过程中,焊接接头的强度验算是确保整个支护结构安全稳定的关键环节之一。拉森钢板桩作为一种广泛应用于深基坑、河道围堰、临时挡土墙等工程中的高效支护材料,其连接方式通常采用锁口咬合与现场焊接相结合的形式。特别是在地质条件复杂或荷载较大的工况下,为增强整体刚度和止水性能,常需对相邻钢板桩的锁口部位进行辅助焊接,此时焊接接头的力学性能必须经过严格验算,以防止因局部强度不足而导致结构失

在进行广州拉森钢板桩施工过程中,焊接接头的强度验算是确保整个支护结构安全稳定的关键环节之一。拉森钢板桩作为一种广泛应用于深基坑、河道围堰、临时挡土墙等工程中的高效支护材料,其连接方式通常采用锁口咬合与现场焊接相结合的形式。特别是在地质条件复杂或荷载较大的工况下,为增强整体刚度和止水性能,常需对相邻钢板桩的锁口部位进行辅助焊接,此时焊接接头的力学性能必须经过严格验算,以防止因局部强度不足而导致结构失稳或渗漏。

焊接接头的设计与验算应依据《钢结构设计标准》(GB 50017)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120)以及相关焊接规范进行。首先,需明确焊接位置及形式。一般情况下,焊接位于两根拉森钢板桩的锁口对接区域,采用角焊缝沿竖向连续施焊,焊缝高度根据板厚和受力情况确定,通常不小于6mm。焊条选用应符合母材材质要求,常用E43系列或E50系列低氢型焊条,确保焊缝金属具有足够的抗拉、抗剪强度。

在强度验算中,主要考虑两种受力状态:一是水平方向由土压力引起的剪切力;二是由于弯矩传递而在接头处产生的拉应力或压应力。由于拉森钢板桩主要承受侧向土压力,并通过悬臂或锚撑体系将荷载传递至深层土体,因此焊接接头往往处于复杂的复合应力状态。实际验算时,可将接头简化为受剪为主的连接节点。

根据规范,角焊缝的承载力计算公式如下:

$$ N_{fw} = f_w \cdot l_w \cdot h_e \cdot \beta_f $$

其中,$ N_{fw} $ 为角焊缝的抗剪承载力设计值(单位:kN),$ f_w $ 为焊缝抗剪强度设计值(取值约为160 MPa),$ l_w $ 为焊缝有效长度(m),$ h_e $ 为焊缝有效厚度(mm),$ \beta_f $ 为正边角焊缝强度增大系数,一般取1.0(当焊缝方向与作用力垂直时)。例如,若单条竖向焊缝长度为1.5m,焊脚尺寸8mm,则有效厚度约为5.6mm(按0.7倍焊脚尺寸计),则单条焊缝抗剪承载力为:

$$ N_{fw} = 160 \times 10^6 \times 1.5 \times 5.6 \times 10^{-3} \times 1.0 = 134.4\, \text{kN} $$

考虑到每道接头通常设置两条对称焊缝(两侧锁口各一条),总抗剪能力可达约268.8 kN。该数值需大于或等于接头所承受的最大剪力设计值。该剪力来源于钢板桩截面弯矩的变化率,即 $ V = dM/dx $,可通过内力分析软件(如理正、迈达斯或Plaxis)获得最不利工况下的剪力峰值。

此外,还需校核焊缝在拉伸状态下的强度。当钢板桩受弯时,上部受拉区的焊接接头可能承受轴向拉力,此时应按照角焊缝抗拉承载力公式验算:

$$ N_{ft} = 0.7f_t \cdot l_w \cdot h_e $$

其中 $ f_t $ 为焊缝抗拉强度设计值(约215 MPa)。若计算拉力超过焊缝承载力,则需增加焊缝长度或采用加强板补强。

值得注意的是,在广州地区软土层较厚、地下水位高的环境下,施工中易出现不均匀沉降或附加弯矩,导致焊接接头受力加剧。因此,在验算时应适当提高安全系数,建议抗力分项系数不低于1.2,且对重要节点进行双面满焊处理。同时,焊接作业必须由持证焊工完成,并严格执行预热、层间清理和焊后保温等工艺措施,避免产生裂纹、气孔等缺陷。

质量检验方面,除外观检查外,尚应对关键部位焊缝进行超声波探伤或磁粉检测,确保内部无超标缺陷。对于一级或二级焊缝,抽检比例不应低于20%,必要时实施全检。

综上所述,广州拉森钢板桩施工中焊接接头的强度验算是保障结构整体性与耐久性的核心技术环节。通过合理设计焊缝尺寸、准确计算受力状态、严格执行施工工艺并加强质量监控,方可确保焊接接头在复杂地质与高水压条件下长期稳定工作,从而为基坑安全提供可靠支撑。在今后的城市地下空间开发中,随着深基坑工程日益增多,此类细节验算的重要性将进一步凸显,必须引起施工单位与设计单位的高度重视。

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