钢板桩的演变
在组合墙系统出现之前,钢板桩被广泛用于土壤保持和开挖项目的支撑。此时,~60 in3/ft 的截面模量是国内可用的大板桩。如果施工压力超过了在桩的顶部和底部法兰上应用钢盖板的压力,工程师就必须发挥创意。额外的钢材将改善该段的特性。在重型土木/海洋应用(例如深基坑和港口停泊结构)需要比板桩更高的模量时,这种覆盖板制造是一种解决方案。它是成功的,但它不是有效的解决方案。由于工程成本低,电镀材料和生产成本昂贵。目前至少有两个热轧板桩系列,其更大、更轻、更坚固的部件达到 100 in3/ft 模块。涵盖的应用程序现在不常见,只有在没有成功的较重部件可用时才被视为的手段。
正确的组合
钢桩生产商很早就寻求更高模量的墙解决方案。早在 1900 年代初期,工厂工程师就设想了几个概念,但与大多数开发一样,制造成本、应用需求和预期投资回报等市场障碍使大多数专利申请陷入僵局,直到他们得到重要的市场和生产考虑。当桩制造商发现将现有的钢板桩截面与大梁形状(King Pile Combi-Wall)相结合时,可以产生前所未有的高模量结构特性和重量效率,高模量墙设计的真正突破来了。两种传统热轧型材的结合使组合壁的概念对财务风险较低的生产商的生产更具吸引力。与宽法兰 (WF) 梁不同,H-King 桩梁的建造是为了在地质结构上稳定宽法兰形状。目前国内有两家钢厂生产热轧板桩,但也没有生产H王桩。对于国产板材和 WF 梁,供应商可能会提供替代的王桩方法,但他们有工程和材料限制。更厚、更深的 WF 部件仅由一家北美横梁制造商制造以进行竞争。法兰宽度仍然很窄,并且由于焊接连接器的位置而降低了性能。结果是更重的单位重量和更低的强度。后,连接器上的焊接在国内很少制造。100% 国产王梁系统不太可行,不适合这些目的。
组合墙的破坏
三个组件由典型的高模量组合墙组成:
1) 主桩,梁或轴,主要承重构件。
2) 板桩——中间跨接元件,可减轻面板的重量,但对结构的贡献很小。
3)离合器杆互锁 - 在结构上连接两个桩的焊接连接器。该装置的宽度以面板为单位,从一个主桩的中心线,穿过成堆的板材到另一个的中心线。与板桩一样,组合墙的属性以相同的单位定义;截面模量 (in³/ft)、转动惯量 (in⁴/ft) 和弯矩 (kip-ft/ft)。由于建筑商或承包商会考虑管道或 H 型梁组合墙选项,因此更宽、更轻和更坚固通常是主要的可衡量标准,但商业、结构和安装方面的考虑因素会影响总体成本和可行性。
特点与优势
从商业角度来看,移除 2、4 或 6 个离合器连接器可以将机器重量每梁多减少 40 磅/英尺,同时降低生产成本和交付时间。关于驾驶性能,驾驶深度为 60' 或更多时,高模量梁长度将超过 100'。为了满足那些苛刻的驾驶条件,H King 梁形状具有佳的截面特性。如果与传统组合墙系统的联系不佳,则为焊接离合器关系。相比之下,梁法兰的一个组成部分,而不是附加功能,是 HMZZ 梁 - 板互锁关系。单梁设计也不需要底部互锁连接,因此使用热轧板更节省材料。