本發明涉及基坑的工程施工技術領域，尤其涉及一種剛度可調的組合鋼板樁。

背景技術：

基坑是在基礎設計位置按基底標高和基礎平面尺寸所開挖的土坑。在工程施工中，當基坑為大型基坑，需要在基坑內部進行支撐，以保證地下結構施工及基坑周邊環境的安全。目前，可使用鋼板樁在基坑內部進行支撐。

目前，鋼板樁以拉森鋼板樁以及剛度固定的組合鋼板樁為主，拉森鋼板樁可應用于土壓力比較小的情況下，從而，當土壓力較大的時候其變形較大。剛度固定的組合鋼板樁可應用于土壓力適中的情況下，然而，在土壓力比較小的時候采取剛度固定的鋼板樁作為圍護樁時，材料較為浪費。同時，當土壓力比較大的時候采取固定的鋼板樁作為圍護樁時，變形較大，不能很好的控制位移。此外，另一種常用的圍護樁是SMW工法，然而，該樁型的止水靠的是水泥土攪拌樁，材料較為浪費。

因此，針對上述問題，有必要提出進一步的解決方案。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種剛度可調的組合鋼板樁，以克服現有技術中存在的不足。

為實現上述發明目的，本發明提供一種剛度可調的組合鋼板樁，其包括：第一H形鋼板、第二H形鋼板、第三H形鋼板和U形鋼板；

所述第一H形鋼板包括連接板以及相對設置的支撐板，所述連接板連接所述相對設置的支撐板，所述第一H形鋼板具有一組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱和非封閉的鋼圓環，所述鋼圓柱位于其中一支撐板的一端，所述鋼圓環位于所述其中一支撐板的另一端；

所述第二H形鋼板包括連接板以及相對設置的支撐板，所述連接板連接所述相對設置的支撐板，所述第二H形鋼板具有兩組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱和非封閉的鋼圓環，其中一支撐板的一端設置有所述鋼圓柱，另一端設置有所述鋼圓環，其中另一支撐板的一端設置有所述鋼圓柱，另一端設置有所述鋼圓環；

所述第三H形鋼板包括連接板以及相對設置的支撐板，所述連接板連接所述相對設置的支撐板，所述第三H形鋼板具有三組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱和非封閉的鋼圓環，其中一支撐板的一端設置有所述鋼圓柱，另一端設置有所述鋼圓環，其中另一支撐板的一端設置有所述鋼圓柱，另一端設置有所述鋼圓環，其中一支撐板的外側壁面上設置有垂直設置的所述鋼圓柱，其中另一支撐板的外側壁面上設置有垂直設置的所述鋼圓環；

所述U形鋼板具有一組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱和非封閉的鋼圓環，所述鋼圓柱位于所述U形鋼板的一端，所述鋼圓環位于所述U形鋼板的另一端。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第一組合形式，所述第一組合形式包括若干所述U形鋼板，所述第一組合形式中，所述若干U形鋼板之間通過所述連接組件相連接。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第二組合形式，所述第二組合形式包括若干第一H形鋼板和若干U形鋼板，所述第二組合形式中，相鄰的兩個所述第一H形鋼板通過所述U形鋼板相連接。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第三組合形式，所述第三組合形式包括若干第二H形鋼板和若干U形鋼板，所述第三組合形式中，相鄰的兩個所述第二H形鋼板通過所述U形鋼板相連接。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第四組合形式，所述第四組合形式包括若干第三H形鋼板和若干U形鋼板，所述第四組合形式中，相鄰的兩個所述第三H形鋼板通過所述U形鋼板相連接。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第五組合形式，所述第五組合形式包括若干組合單元和若干U形鋼板，任一所述組合單元包括若干相互連接且并排設置的第一H形鋼板，所述第五組合形式中，相鄰的兩個所述組合單元通過所述U形鋼板相連接。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，任一所述組合單元包括兩個或三個相互連接的第一H形鋼板。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第六組合形式，所述第六組合形式包括若干組合單元和若干U形鋼板，任一所述組合單元包括若干相互連接且并排設置的第三H形鋼板，所述第六組合形式中，相鄰的兩個所述組合單元通過所述U形鋼板相連接。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，任一所述組合單元包括兩個或三個相互連接的第三H形鋼板。

作為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的改進，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第七組合形式，所述第七組合形式包括若干組合單元和若干U形鋼板，任一所述組合單元包括若干相互連接且疊加設置的第三H形鋼板，所述第七組合形式中，相鄰的兩個所述組合單元通過所述U形鋼板相連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明提出一種可調剛度的組合鋼板樁，該可調剛度的組合鋼板樁可以根據土壓力的情況進行與之相應的組合，當土壓力比較小的情況下，可以組合為單一的鋼板樁；當土壓力適中的情況下，可以組合為剛度較大的組合鋼板樁；當土壓力比較大的時候，可以組合為剛度更大的組合鋼板樁。如此，提高了組合鋼板樁的適應性，同時提高了組合鋼板樁的應用效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的剛度可調的組合鋼板樁中第一H形鋼板的平面示意圖；

圖2為本發明的剛度可調的組合鋼板樁中第二H形鋼板的平面示意圖；

圖3為本發明的剛度可調的組合鋼板樁中第三H形鋼板的平面示意圖；

圖4為本發明的剛度可調的組合鋼板樁中U形鋼板的平面示意圖；

圖5為本發明的剛度可調的組合鋼板樁承擔的載荷的原理圖；

圖6為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第一組合形式的平面示意圖；

圖7為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第二組合形式的平面示意圖；

圖8為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第三組合形式的平面示意圖；

圖9為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第四組合形式的平面示意圖；

圖10為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第五組合形式一具體實施方式的平面示意圖；

圖11為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第五組合形式另一具體實施方式的平面示意圖；

圖12為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第六組合形式一具體實施方式的平面示意圖；

圖13為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第六組合形式另一具體實施方式的平面示意圖；

圖14為本發明的剛度可調的組合鋼板樁的第六組合形式另一具體實施方式的平面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細說明，但應當說明的是，這些實施方式并非對本發明的限制，本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構上的等效變換或替代，均屬于本發明的保護范圍之內。

本發明的剛度可調的組合鋼板樁包括：第一H形鋼板10、第二H形鋼板20、第三H形鋼板30和U形鋼板40。其中，所述第一H形鋼板10、第二H形鋼板20、第三H形鋼板30作用在于抵抗土壓力，所述U形鋼板40作用在于擋土擋水。

如圖1所示，具體地，所述第一H形鋼板10包括連接板11以及相對設置的支撐板12，其中，所述連接板11連接所述相對設置的支撐板12，從而，所述連接板11以及相對設置的支撐板12大致呈H形。所述第一H形鋼板10具有一組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱13和非封閉的鋼圓環14，其中，所述鋼圓柱13的尺寸與所述鋼圓環14內徑尺寸相對應。所述鋼圓柱13位于其中一支撐板12的一端，所述鋼圓環14位于所述其中一支撐板12的另一端。

如圖2所示，具體地，所述第二H形鋼板20包括連接板21以及相對設置的支撐板22，其中，所述連接板21連接所述相對設置的支撐板22，從而，所述連接板21以及相對設置的支撐板22大致呈H形。所述第二H形鋼板20具有兩組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱23和非封閉的鋼圓環24，其中，所述鋼圓柱23的尺寸與所述鋼圓環24內徑尺寸相對應。其中一支撐板22的一端設置有所述鋼圓柱23，另一端設置有所述鋼圓環24，其中另一支撐板22的一端設置有所述鋼圓柱23，另一端設置有所述鋼圓環24。優選地，所述鋼圓柱23位于所述第二H形鋼板20的同一側，所述鋼圓環24位于所述第二H形鋼板20的同一側。

如圖3所示，具體地，所述第三H形鋼板30包括連接板31以及相對設置的支撐板32，其中，所述連接板31連接所述相對設置的支撐板32，從而，所述連接板31以及相對設置的支撐板32大致呈H形。所述第三H形鋼板30具有兩組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱33和非封閉的鋼圓環34，其中，所述鋼圓柱33的尺寸與所述鋼圓環34內徑尺寸相對應。其中一支撐板32的一端設置有所述鋼圓柱33，另一端設置有所述鋼圓環34，其中另一支撐板32的一端設置有所述鋼圓柱33，另一端設置有所述鋼圓環34。進一步地，其中一支撐板32的外側壁面上設置有垂直設置的所述鋼圓柱33，其中另一支撐板32的外側壁面上設置有垂直設置的所述鋼圓環34。優選地，所述鋼圓柱33位于所述第三H形鋼板30的同一側，所述鋼圓環34位于所述第三H形鋼板30的同一側。

如圖4所示，具體地，所述U形鋼板40具有一組連接組件，所述連接組件包括鋼圓柱41和非封閉的鋼圓環42，所述鋼圓柱41位于所述U形鋼板40的一端，所述鋼圓環42位于所述U形鋼板40的另一端。

如圖5所示，本發明的剛度可調的組合鋼板樁的設計原理如下，在計算基坑組合鋼板樁內力變形時，可以將組合鋼板樁作為一根梁。此時，該梁的撓度曲線微分方程為：

其中，EI:支護結構計算單位寬度的抗彎剛度；M:地基土水平抗力系數的比例系數；B：抗力計算寬度，一般取單位寬度；e_i:單位寬度土壓力載荷；x:支護結構頂部至計算點的距離；H_i：第i工況基坑開挖深度；y：計算點的水平位移；b_i：荷載計算寬度，一般取單位寬度；

以上所涉及到的參數中，可以控制是的組合鋼板樁的截面模量I，也就是可以通過改變組合鋼板樁的截面模量I實現控制水平位移y的目的；隨著組合鋼板樁的截面模量I的增大，水平位移y隨之下降；但是組合鋼板樁的材料也隨之增加，所以需要在能達到國家規范要求的前提下盡量節省材料

為此在設計時應該根據單位寬度土壓力載荷的大小情況，選擇適當的組合鋼板樁的截面模量，當土壓力比較小的情況下，可以選擇組合鋼板樁的截面模量較小的組合形式，組合為單一的U形鋼板樁；當土壓力適中的情況下，可以選擇組合鋼板樁的截面模量適中的組合形式，可以組合為H形鋼板+U形鋼板樁的組合鋼板樁；當土壓力比較大的時候，可以選擇組合鋼板樁的截面模量更大的組合形式，可以組合為多個H形鋼板+U形鋼板的組合鋼板樁。

下面結合具體所述組合形式，對本發明的剛度可調的組合鋼板樁進行舉例說明。設單個U形鋼板的截面模量為I_U，寬度為B_U，單個H形鋼板的截面模量I_H，寬度為B_H，長度為L_H。

實施例1

如圖6所示，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第一組合形式，所述第一組合形式包括若干所述U形鋼板40，所述第一組合形式中，所述若干U形鋼板40之間通過連接組件相連接。

其中，所述第一組合形式適用于當土壓力比較小的情況，此時，可以選擇組合鋼板樁的截面模量較小的組合形式。設單個U形鋼板樁的截面模量為I_U，寬度為B_U，單個H形鋼板板樁的截面模量I_H，寬度為B_H，長度為L_H。則實施例1單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

實施例2

如圖7所示，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第二組合形式，所述第二組合形式包括若干第一H形鋼板10和若干U形鋼板40，所述第二組合形式中，相鄰的兩個所述第一H形鋼板10通過所述U形鋼板40相連接。所述H形鋼板和U形鋼板之間通過連接組件相連接。

其中，所述第二組合形式適用于土壓力適中的情況，此時，可以選擇組合鋼板樁的截面模量適中的組合形式。在有H形鋼板時，應忽略U形鋼板的截面模量，只起到擋土擋水的效果，則實施例2中單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

實施例3

如圖8所示，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第三組合形式，所述第三組合形式包括若干第二H形鋼板20和若干U形鋼板40，相鄰的兩個所述第二H形鋼板20通過所述U形鋼板40相連接。所述H形鋼板和U形鋼板之間通過連接組件相連接。

其中，所述第三組合形式適用于土壓力適中的情況，此時，可以選擇組合鋼板樁的截面模量適中的組合形式。在有H形鋼板時，應忽略U形鋼板的截面模量，只起到擋土擋水的效果，則實施例3中單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

實施例4

如圖9所示，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第四組合形式，所述第四組合形式包括若干第三H形鋼板30和若干U形鋼板40，相鄰的兩個所述第三H形鋼板30通過所述U形鋼板40相連接。所述H形鋼板和U形鋼板之間通過連接組件相連接。

其中，所述第四組合形式適用于土壓力適中的情況，此時，可以選擇組合鋼板樁的截面模量適中的組合形式。在有H形鋼板時，應忽略U形鋼板的截面模量，只起到擋土擋水的效果，則實施例4中單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

實施例5

如圖10、11所示，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第五組合形式，所述第五組合形式包括若干組合單元和若干U形鋼板40，任一所述組合單元包括若干相互連接且并排設置的第一H形鋼板10，相鄰的兩個所述組合單元通過所述U形鋼板40相連接。優選地，任一所述組合單元包括兩個或三個相互連接的第一H形鋼板10。所述H形鋼板之間以及H形鋼板和U形鋼板之間通過連接組件相連接。

其中，所述第五組合形式適用于土壓力比較大的情況，此時，可以選擇組合鋼板樁的截面模量更大的組合形式。在有H型鋼時，應忽略U型鋼板的截面模量，只起到擋土擋水的效果，則實施例5中，包括兩個相互連接的第一H形鋼板10的單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

包括三個相互連接的第一H形鋼板10的單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

實施例6

如圖12、13所示，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第六組合形式，所述第六組合形式包括若干組合單元和若干U形鋼板40，任一所述組合單元包括若干相互連接且并排設置的第三H形鋼板30，相鄰的兩個所述組合單元通過所述U形鋼板40相連接。優選地，任一所述組合單元包括兩個或三個相互連接的第三H形鋼板30。所述H形鋼板之間以及H形鋼板和U形鋼板之間通過連接組件相連接。

其中，所述第六組合形式適用于土壓力比較大的情況，此時，可以選擇組合鋼板樁的截面模量更大的組合形式。在有H型鋼時，應忽略U型鋼板的截面模量，只起到擋土擋水的效果，則實施例6中，包括兩個相互連接的第三H形鋼板30的單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

包括三個相互連接的第三H形鋼板30的單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

實施例7

如圖14所示，所述剛度可調的組合鋼板樁具有第七組合形式，所述第七組合形式包括若干組合單元和若干U形鋼板40，任一所述組合單元包括若干相互連接且疊加設置的第三H形鋼板30，相鄰的兩個所述組合單元通過所述U形鋼板40相連接。優選地，任一所述組合單元包括兩個相互連接的第三H形鋼板30。所述H形鋼板之間以及H形鋼板和U形鋼板之間通過連接組件相連接。

其中，所述第七組合形式適用于土壓力比較大的情況，此時，可以選擇組合鋼板樁的截面模量更大的組合形式。則實施例7中，單位寬度組合鋼板樁的截面模量為：

綜上所述，本發明提出一種可調剛度的組合鋼板樁，該可調剛度的組合鋼板樁可以根據土壓力的情況進行與之相應的組合，當土壓力比較小的情況下，可以組合為單一的鋼板樁；當土壓力適中的情況下，可以組合為剛度較大的組合鋼板樁；當土壓力比較大的時候，可以組合為剛度更大的組合鋼板樁。如此，提高了組合鋼板樁的適應性，同時提高了組合鋼板樁的應用效率。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。