2#钢套箱计算书.docx

2#钢套箱计算书.docx

《2#钢套箱计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2#钢套箱计算书.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

2#钢套箱计算书

禾水河大桥2#主墩钢套箱计算书

1设计参数取值

1）承台底标高：

83.5m

2）套箱底板顶面标高：

82.5m

3）壁板顶标高：

87.7m

4）壁板底标高：

82.5m

5）封底混凝土厚：

1.0m

6）设计高水位：

86.22m（10年一遇）

7）设计低水位：

84.57m

2材料容许应力值

（1）Q235钢：

容许弯应力[σw]=145MPa

容许轴向力[σ]=140MPa

容许剪应力[τ]=85MPa。

参考《路桥施工计算手册》，临时结构钢材容许应力可提高1.3倍。

本计算中Q235钢材容许弯应力取1.3×145=188.5MPa，容许轴向应力取1.3×140=182MPa，容许剪应力取1.3×85=110MPa。

（2）C25混凝土：

弹性模量Ec=2.8×104MPa

轴心抗压强度fcd=11.5MPa

轴心抗拉强度ftd=1.23MPa

（3）钢护筒与混凝土之间握裹力：

取经验值150KN/m2

3荷载取值

3.1静水压力

桥位处设计最高水位86.22m，钢套箱壁板底部高程为82.5m。

则壁板底部最大静水压强为：

，从水面至套箱底部呈线性分布，如下图所示。

图1静水压力图

3.2混凝土荷载

承台分两次浇注，第一次浇注1.5m，第二次浇注2.7m，则第一次浇注混凝土侧压力为：

则第二次浇注混凝土侧压力为：

4钢套箱结构工况分析

4.1吊杆计算

4.1.1整体下放阶段

采用Φ32精轧螺纹钢筋吊杆，共计4根。

钢套箱重：

60t

每根吊杆承受拉力为15t，满足要求。

4.1.2封底混凝土浇注阶段

采用Φ32精轧螺纹钢筋吊杆，共计16根。

1m封底混凝土重：

87.8×2.4=211t

钢套箱重：

60t

每根拉压杆受力为：

（211+60）/（4×4）=17t

4.2底板计算

底板承受封底混凝土荷载，封底混凝土重24×1=24KPa，均匀作用在底板上。

底板面板采用δ=6mmQ235B钢板，主梁采用2[28b型钢，次梁采用12.6工钢。

4.2.1面板计算

取1cm宽板条计算，

Wx=b×h2/6=0.01×0.0062/6=6×10-8m3

Ix=b×h3/12=0.01×0.0063/12=1.8×10-10m4

M允=145000×6×10-8=0.0087KN.m

Q允=85000×（0.01×0.006）=5.1KN

计算模型如下：

杆件单元受力如下：

最大弯矩为-0.007KN.m，最大剪力为0.078KN，满足要求。

4.2.2工12.6计算

工12.6：

Wx=77.5cm3,Ix=488cm4

M允=145000×77.5×10-6=11.237KN.m

Q允=85000×（0.126×0.005）×10-4=53.55KN

EA=380478KN；EI=1024.8KN.m2

计算模型如下：

弯矩图：

最大弯矩为5.45KN.m，满足要求。

剪力图：

最大剪力为11.91KN，满足要求。

4.2.3主梁2[28b计算

2[28b：

Wx=732cm3,Ix=10260cm4

M允=145000×732×10-6=106KN.m

Q允=85000×（0.28×0.0095×2）=452.2KN

EA=1916628KN；EI=21546KN.m2

计算模型如下：

弯矩图：

最大弯矩为109.65KN.m＜1.3×106=137.8KN.m，满足要求。

剪力图：

最大剪力为181.07KN，满足要求。

4.3壁板计算

计算采用MidasCivil2006整体建模分析：

面板采用面单元，小肋、大肋、背枋、内支撑等采用梁单元建立模型。

工况一：

1m封底混凝土浇注阶段

荷载：

1m高封底混凝土荷载

受力模型如下（2#-1）：

面单元（面板）最大组合应力为32.7MPa，应力图如下：

梁单元最大应力为148.5MPa，应力图如下：

结构总体变形图如下：

X轴方向（横桥向）最大变形5mm，Y轴方向（顺桥向）最大变形为5mm，Z轴方向（竖向）最大变形7mm。

工况二：

封底混凝土达到设计强度后抽水阶段

荷载：

静水压力

受力模型如下（2#-2）：

面板最大组合应力为79MPa，应力图如下：

梁单元最大应力为158.9MPa，应力图如下：

结构总体变形图如下：

X轴方向（横桥向）最大变形4mm，Y轴方向（顺桥向）最大变形为4mm，Z轴方向（竖向）最大变形4.5mm。

工况三：

第一层承台混凝土浇注阶段（1.5m）

荷载组合：

静水压力+1.5m高混凝土荷载

面单元最大应力为18.4MPa，应力图如下：

梁单元最大应力为81.7MPa，应力图如下：

工况四：

内支撑割除，第二层承台混凝土浇注阶段

荷载组合：

静水压力+第二层2.7m高混凝土荷载

面板最大应力为71.9MPa，应力图如下：

梁单元最大应力为135.8MPa，应力图如下：

4.4内支撑计算

内支撑钢管为φ273×6mm，A=50cm2，Ix=44.8cm4。

根据以上计算，工况二内支撑受力为最不利，如下所示。

钢管内支撑所受最大组合应力-18.8

，即轴向力9.4t，满足要求。

应力图：

内力图：

4.5封底混凝土计算（1m）

（1）混凝土强度计算

工况一：

封底混凝土达到设计强度后未浇筑承台混凝土之前（仅考虑浮力影响）

均布荷载（设计水位取86.22，封底混凝土底标高82.5m）：

（向上）

封底混凝土自重由程序自动计入。

采用Midas程序，取整个承台封底混凝土进行计算，护筒与混凝土接触面约束简化为固结，模型如下（1m封底混凝土）：

计算模型

组合应力：

最大拉应力为0.443MPa＜1.23MPa，满足要求。

工况二：

浇筑4.2m承台混凝土阶段（取最不利工况即最低水位84.57m验算）

承台混凝土荷载：

（向下）

浮力：

10×（84.57-82.5）=20.7KN/m2（向上）

封底混凝土自重由程序自动计入。

采用Midas程序，取整个承台封底混凝土进行计算，护筒与混凝土接触面约束简化为固结，模型如下（1m封底混凝土工况二）：

计算模型

组合应力图：

最大拉应力为0.971MPa＜1.23MPa，满足要求。

（2）握裹力计算

封底混凝土厚度1m，护筒与封底混凝土接触面积为

握裹强度按150KN/m2计，则总握裹力为4×9.5×150=5700KN。

（3）套箱抗上浮（下滑）稳定性验算

在高水位时（86.22m），封底混凝土浇注完成后承台混凝土浇注之前，钢套箱抗浮稳定性计算

竖直向下力包括：

套箱自重：

60t

封底混凝土自重：

211t

握裹力：

570t

竖直向上力包括：

浮力：

F=10.8×10.8×（86.22-82.5）=434t

抗浮稳定系数K=∑F下/∑F上=（60+211+570）/434=1.94，稳定。

在低水位时（84.57m），承台砼浇筑阶段、套箱抗下滑稳定性计算

竖直向下的力包括：

套箱自重：

60t

封底混凝土自重：

211t

承台混凝土自重：

10.8×10.8×4.2×2.6=1274t。

竖直向上的力包括:

握裹力：

570t

浮力：

F=10.8×10.8×（84.57-82.5）=241t

抗下滑稳定系数K=∑F上/∑F下=（570+241）/（60+211+1274）=0.52，不稳定。

故承台分两次浇注，第一次浇注高度1.5m，则承台混凝土自重：

10.8×10.8×1.5×2.6=455t。

抗下滑稳定系数K=∑F上/∑F下=（570+241）/（60+211+455）=1.12，稳定。