钢套箱计算书Word文档下载推荐.docx
《钢套箱计算书Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢套箱计算书Word文档下载推荐.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
⑶承台砼自重
⑷承台砼侧压力
⑸静水压力
⑹水浮力
⑺20年一遇风暴高水位时的波浪力
⑻水流力
⑼风载取0.5Kpa
3.2工况及荷载组合
⑴工况一：
钢套箱下沉到河床
荷载组合：
水平荷载⑻
竖向荷载⑴＋⑸
⑵工况二：
封底抽水后，承台砼浇注前施工阶段。
水平荷载⑸+⑺+⑻＋⑼
竖向荷载⑴+⑵+⑹
⑶工况三：
承台砼浇注阶段
水平荷载⑷+⑸
竖向荷载⑴+⑵+⑶+⑹
3.3计算方法、模式
钢套箱结构采用Sap2000空间有限元程序进行计算。
选取半幅整个钢套箱进行三维空间建模，计算模型及成果图示详见3.5.3。
3.4计算内容
将围堰面板所承受的水平荷载转化为节点力，节点力方向垂直于各杆件，按实际情况，杆件赋予了各自的材料特性，同时将竖向钢箱模拟在模型中。
计算内容：
钢围堰在水平荷载和竖向荷载作用下，对钢围堰整体进行计算，分析各构件、内支撑等。
约束条件：
钢围堰底为固结，竖向杆件和水平环向杆件节头为固结，水平斜杆端头为铰接，内支撑两端为铰结。
3.5计算成果
3.5.1荷载计算
⑴风载计算
风载p风＝0.5KN/m2
迎风面积：
A1=3.35×
24=80.4m2
风力：
F=80.4×
0.05=4.02t
⑵水流力计算
按《港口工程荷载规范（JTJ215-98）》计算
FW=CW·
ρ·
V2·
A/2
CW=0.52d=5.65m
A/2＝0.52×
1.025×
1.22×
135.6/2＝52.04KN
p动水＝0.384KN/m2
⑶波浪力计算
按《海港水文规范（JTJ213－98）》计算
①波态确定
a）迎波面河床为－3.5m
b）设计高水位为2.15m
c）波高H=2.3m
d）波长L=49.1m
则d=5.65m
d/H=5.65/2.3=2.46＞1.8波态为立波
d/L=5.65/49.1＝0.115
②波峰作用下立波计算
d/H=5.65/2.3=2.46＞1.8d/L=5.65/49.1＝0.115
a.波面高程计算
ηc/d=Βη（H/d）m
T*=T（平均）√（g/d）＝6.4×
√（9.8/5.65）=8.4
Βη=2.3104-2.5907T*-0.5941=1.579
m=T*/（0.00913T*2+0.636T*+1.2515）=1.16
ηc/d=1.579×
（2.3/5.65）1.16=0.5567
ηc=5.65×
0.5567＝3.15m
b.在静水面以上hc处墙面波压力强度
n=max[0.636618+4.23264（H/d）1.67,1.0]=1.58
hc/d=2ηc/（d（n+2））＝（2×
3.15）/（1.58+2）/5.65=0.3115
hc=1.76m
pac/γd＝2poc/（γd（n+1）（n+2））
=2poc/（γd×
2.58×
3.58）=2poc/（10×
5.65×
3.58）
pac/γd=2poc/521.86
c.poc及墙面上其他各特征点的波压力强度：
系数可查海港水文规范表8.1.2-1。
p/γd＝Ap+Bp（H/d）q
Ap=A1+A2T*α
Bp=B1+B2T*α
q=T*/（aT*2+bT*+c）
Ap+Bp（H/d）q
Poc/γd
=0.02901-0.00011×
8.42.14082=0.01854
1.028
0.8866
0.48192
Pbc/γd
-0.0244
0.6149
0.6691
0.31261
Pdc/γd
-0.2143
0.6643
0.3213
0.28337
Poc/γd=0.48192Poc=27.23KN/m2
Pbc/γd=0.31261Pbc=17.66KN/m2
Pdc/γd=0.28337Pdc=16.01KN/m2
pac/γd=2poc/521.86Pac=5.9KN/m2
③波谷作用下立波计算
ηt/d=Ap+Bp（H/d）q=-1.83m
b.墙面上各特征点的波压力强度
Ap=A1+A2T*α
Ap=0.1-A1T*a×
eA2T*
Bp=B1+B2T*α
q=aT*b×
ecT*
Pot/γd
0.02828
-0.6875
0.74361
-0.3241
Pdt/γd
0.00519
-0.6668
0.9284
-0.2843
Pot/γd=-0.3241Pot=-18.31KN/m2
Pdt/γd=-0.2843Pdt=-16.06KN/m2
④浮托力计算
Pdc=16.01KN/m2Pdt=-16.06KN/m2
Put=16.01×
17.4/2=139.3KN/m
P总浮托力=139.3×
24＝3343KN
⑷静水压力
封底抽水后，最大静水压力为：
p静水＝（2.15+0.5）×
10＝26.5KN/m2
⑸砼侧压力
pmax=0.22×
γ×
t0×
K1K2×
v0.5=0.22×
24×
12×
1.2×
1.15×
0.50.5
=43.7KN/m2
⑹竖向荷载
①钢套箱结构自重：
285t。
②封底砼自重
封底砼厚度为2.0m，封底净面积为：
左幅316m2，右幅343.8m2。
左幅G1=316×
2.0×
24＝15168KN，右幅G2=16502KN
③承台砼自重
左幅G3=2061.2m3×
25＝51530KN，右幅G4=2061.2m3×
25＝51530KN。
④水浮力
a.下沉过程中浮力计算
最低潮位－1.5m，最高水位＋2.15m。
套箱底标高-4.5（-5.5m）。
套箱平面面积：
S=S1-S2=493.88-412.24=81.64m2
最低潮位时浮力F左幅＝-1.5-（-4.5）×
81.64=244.9t（F右幅＝326.6t）
最高水位时浮力F左幅＝2.15-（-4.5）×
81.64=542.9t（F右幅＝624.5t）
b.封底后浮力计算
S=493.88m2
493.88=1481.6t（F右幅＝1975.5t）
493.88=3284.3t（F右幅＝3778.2t）
c.根据上述计算，为防止套箱上浮，套箱隔舱内需加配重（加水），左幅加水3.5m高（260t），右幅加水4.5m高（341t）。
⑺护筒摩阻力
护筒未作处理时，护筒摩阻力按照150KN/m2计。
3.5.2荷载布置示意
⑴水平荷载
①工况二
②工况三
最低潮位按照－1.5m考虑，此时承台底已露出水面，水平荷载保守取砼侧压力，见下图示。
⑵竖向荷载
竖向荷载主要为套箱自重、砼自重、水浮力等，在此不一一示意。
3.5.3主要计算成果
⑴钢套箱主要构件计算成果
钢套箱主要计算成果一览表
序号
名称
材料规格
最大轴力或弯矩
工况二
工况三
1
水平桁片环板
δ=10mm
-179KN（+300）
2
水平桁片斜杆
∠90×
7
-161KN
3
竖向面板背肋
∠75×
6
-1.4KN.m
4
钢箱
+1004.6KN.m
5
内支撑
2[40a
500KN
+400KN
钢套箱最大总变形（mm）
7.0
①长细比计算
水平桁架弦杆δ10×
250：
λ＝30查得ψ＝0.936
水平桁架斜杆∠90×
7：
λ＝L0/i＝91.5/1.57=58.3查得ψ＝0.815
竖向加劲肋∠75×
6：
λ＝L0/i＝100/1.49=67.1查得ψ＝0.768
内支撑2[40a：
λ＝L0/i＝870/8.02=108.5查得ψ＝0.50
②构件稳定计算
钢箱局部稳定：
（b0/t）≤40√（235/f）b0≤40×
0.6=24cm
σ＝N/（Aψ）≤f=[170Mpa]，经计算主要杆件应力计算成果见下表：
主要杆件最大应力一览表单位：
（Mpa）
-76.5（120）
-100
-162.2
109.9
66.6
计算结果表明，各杆件均满足要求。
⑵sap2000计算模型图
钢套箱计算模型图
⑶封底砼抗浮、抗裂验算
①抗浮验算（右幅套箱最不利）
最高水位时浮力F＝2.15-（-5.5）×
493.88=3778.2t
护筒摩阻力G摩擦力=2.7×
π×
15＝3054t
浮托力F总浮托力=334.3t
抗浮力G＝G封底＋G套箱＋G压舱＋G摩擦力
＝1650.2＋285＋341＋3054=5330
G/F=5330/（3778.2+334.3）=1.3满足要求。
②封底砼浇注时，承台基底承载力计算
a.左幅：
封底砼+15168KN，压舱+2600KN，套箱+2850KN，低潮浮力-14816KN。
地基承受荷载P=5802KNp=14KN/m2
b.右幅：
封底砼+16502KN，压舱+3410KN，套箱+2850KN，低潮浮力-19755KN。
地基承受荷载P=3007KNp=7.3KN/m2
③承台砼浇注时，封底砼承载计算
承台砼+51530KN，封底砼+15168KN，压舱+2600KN，套箱+2850KN，护筒摩阻力－45238.9KN，低潮浮力-14816KN。
荷载P＝72148KNP抗＝60055KN每根护筒需焊接20φ20锚固钢筋。
承台砼+51530KN，封底砼+16502KN，压舱+3410KN，套箱+2850KN，护筒摩阻力－38170.4KN，低潮浮力-19755KN。
荷载P＝74292KNP抗＝57925KN每根护筒需焊接25φ20锚固钢筋。
④抗裂验算：
经计算，砼拉应力小于容许拉应力。
⑷整体抗倾覆验算
立波产生的倾覆力矩为M=27.23×
6×
26×
2.65＝1125.7t.m
套箱、压舱及封底砼自重抵抗力矩2061.8×
19.4/2＝1999.9t.m
抗倾覆系数1999.9/1125.7＝1.78满足要求。
升级会员 