随着科技实力的进步,国内的交通基础设施建设正火速推进,深水、高墩、大跨的桥梁越来越普遍。然而,在深水区域的桥梁基础施工及旧桥的桥墩加固中,修筑阻水围堰提供其干作业的施工环境,已成为工程界常用的施工模式。但是,目前国内外还没有指导围堰设计与施工的相关标准和规范,致使在工程的实施阶段,技术人员只能凭借经验和参考其他相关规范设计出尽量适合项目目标的围堰形式,水平参差不齐。另外,围堰受外界的荷载等不利因素干扰影响很大。这些因素可能就是造成近年来围堰施工安全事故的主要来源。围堰的施工具有不确定性和复杂性,为了保证围堰施工过程的安全,对其结构进行力学特性分析及应力监测,确定施工荷载的合理组合形式,指导围堰结构的优化设计具有深远的意义。本文依托某旧桥的桥墩加固工程,根据现场的水文地质情况,经过方案的对比与优选,确定了墩身加固的防水围堰形式为大型船舶拼装承担方案加无底矩形单壁钢套箱围堰。通过查阅相关资料,推算出套箱围堰在施工中承受的荷载及作用方式。参考“桥规”和“建规”中的作用组合效应方式,运用MIDAS/civil建立套箱围堰模型,对围堰施工中的各关键施工工况下的力学特性综合分析,得到了围堰各构件的位移、应力最大值与内侧空腔高度关系的经验公式。其可快速推断围堰各施工阶段下的最不利受力部位,可在实际工程中预先对薄弱和应力集中部位进行局部加固补强。对封底混凝土进行受力分析,得出了其最小的封底混凝土厚度。在单壁套箱围堰内部填充混凝土属一项新工艺。通过对围堰各构件的位移、应力、内力的分析对比,得出其受力的变化规律。通过对围堰结构的优化设计,探讨了保留围堰填充混凝土的合理厚度。根据现场监控的实测数据与有限元计算结果比较,验证了围堰体系模型计算的合理性与准确性。通过对作用组合系数的优化,总结出一种相对合理的作用组合效应的经验公式。为钢围堰结构的设计计算以及规范的制定提供参考依据,也可为今后类似工程的设计与施工提供借鉴。