双壁围堰计算书.docx

1、双壁围堰计算书双壁钢围堰计算书1.工程概况 某特大桥采用（60.75+100+60.75）m大跨连续梁结构跨越秦淮新河，承台位于主河道，直为径17.4m，高4m，底标高-5.0m，施工最大水位为8.0m，河床以下主要为第四系全新统冲积层(Q4al)，下伏基岩为侏罗系上统西横山组(J3)钙泥质砂岩和凝灰质砂岩，承台处地址情况如下图：图2-1 承台处地质情况图示2.编制依据2.1 某特大桥设计图；2.2 路桥施工计算手册 周水兴等著；2.3 铁路桥涵地基和基础设计规范TB10002.5-2005；2.3 混凝土结构设计规范GB50010-2002；2.4 钢结构设计规范（GB500017-2003

2、）；2.5 Midas civil 使用手册。3. 双壁钢围堰施工方案钢围堰在后场加工厂分块段进行加工，由平板汽车通过施工栈桥运至施工现场，采用分块拼装、分节下沉的方法进行施工。钢围堰块段最大重量约11.0t，采用转换平台上50t履带吊进行吊装施工，利用卷扬机或链条葫芦下放。水下封底混凝土采用刚性导管法。封底后 拆除平台、割掉护筒，封底混凝土凿毛整平后,施工承台、墩身，施工流程图如下：3-1 施工工艺流程图4. 钢围堰计算4.1结构设计钢围堰为单双壁结合圆形钢围堰，内边线半径比承台半径大10cm。钢围堰壁厚1.0m，外直径尺寸为19.6m、内直径尺寸为17.6m，壁高为15m。钢围堰平面分为8

3、块，立面分为5节，分节高度为4m+4m+5m+5m。钢围堰壁板系统由内、外面板、面板纵肋、壁板桁架、水平环板、隔板组成。第一、二、三节双壁钢围堰内外壁采用6mm厚的钢板，内外壁间距为100cm。每间隔1m设一道水平环形桁架，桁架采用756mm的角钢焊接而成。第四节单壁钢围堰钢板采用6mm厚的钢板，竖向每间隔50cm设一道竖肋，竖肋采用756mm的角钢；横向加劲肋间距为50cm，采用厚15mm、宽180mm的钢板，围堰结构如图： 图4-1 钢围堰立面图 图4-2 钢围堰平面图4.2材料设计参数表材料设计参数表序号材料规格材质容重（KN/m3）备注1钢板厚6mmQ23578.5面板2角钢756mm

4、Q23578.5桁架3混凝土C3025刃角砼4混凝土C2525封底砼4.3. 材料设计强度值钢材设计强度值（N/mm2）钢材抗拉、抗压、抗弯抗剪承压型号厚度或直径（mm）Q2351621512532516-4020512040-6020011560-100190110说明：设计强度按钢结构设计规范GB50017-2003取值。混凝土强度设计值及弹性模量（N/mm2） 种类 等级C25C30抗压强度11.914.3抗拉强度1.271.43弹性模量2.8E+043.0E+04说明：设计强度按混凝土结构设计规范GB 50010-2002取值。4.4 工况分析 双壁钢围堰下放到设计标高，混凝土封底完成

5、，强度达到设计要求后，在围堰内抽完水的工况下，钢围堰和封底混凝土受力情况均处于最不利状态，故计算书对此工况下双壁钢围堰和封底混凝土进行分析计算。4.5 荷载计算4.5.1双壁钢围堰承受荷载分析双壁钢围堰承受荷载图示见图4-3：图4-3 双壁钢围堰内、外壁受力图4.5.1.1 静水压力计算河床处静水压力: 刃角顶面静水压力: 4.5.1.2 动水压力计算动水压力采用计算：K圆形截面取0.8；H水深（m），此处为8m；v流速(m/s)，此处为1.73m/s；B阻水宽度（m），此处为22m；水的容重（）；g重力加速度（）。1m宽范围内的动水压力：动水作用在钢板上平均压力：p=P/A=210/（8x2

6、2）=1.2KPa4.5.1.3.土对钢板产生的压力计算土压力采用 计算。 主动土压力系数，为粘土的内摩擦角； H土层厚度（m）； 土的容重，此处由于土层位于水中，取土的浮容重9。则土压力计算如下：主动土压力 综合上述： 4.5.2 封底混凝土荷载分析 封底混凝土在抽完水的工况下承受水压力为：4.6 建立模型计算分析4.6.1 模型单元 采用Midas对结构进行空间仿真分析，双壁钢围堰内外壁6mm钢板采用平面板单元模拟，竖肋75506mm的角钢和桁架75755mm的角钢采用梁单元模拟，封底混凝土采用实体单元模拟。4.6.2 边界条件由于竖向基础和侧向封底混凝土的约束，双壁钢围堰底部设为三向位移

7、约束，封底混凝土与桩基约束设为三向位移约束，与双壁钢围堰倒角亦设为三向位移约束。4.6.3 模型荷载根据上面荷载分析结果，在模型中施加流体压力荷载模拟水压和土压。4.6.4 双壁钢围堰实体模型 双壁钢围堰结构实体模型中，内外侧钢板模拟成5532个板单元，桁架单元模拟成12400个梁单元，模型如下： 4.6.5 分析结果4.6.5.1 双壁钢围堰变形（mm）最大变形值：f=13.3mmf=22000/600=36.7mm 可4.6.5.2 钢板组合应力（MPa）最大组合应力：=193MPa=215 MPa 可4.6.5.3 内支撑角钢应力（MPa）最大组合应力：=198MPa=215 MPa 可

8、5 混凝土封底设计计算5.1 封底混凝土计算模型 封底混凝土实体模型中，混凝土模拟成8088个实体单元，模型如下：5.2 封底混凝土最大变形（单位：mm） 最大位移为：f=0.01mm 可5.3 封底混凝土拉压应力（单位：Pa）最大拉应力为：=0.34MPa=1.27MPa 可最大压应力为：=-0.19MPa 1.2式中：G双壁钢围堰重量+封底混凝土自重+桩基对封底混凝土锚固力+钢围堰摩阻力+双壁钢围堰内水重和混凝土重； F水的浮力；浮力： 钢围堰重量： g1=1680KN封底混凝土自重：g2=(3.14x9x9-3.14x0.75x0.75x21) x2x24=10428KN桩锚固力： g3=3.14x1.6x2x150x21=31651KN钢围堰内水重： g4 =3.14x(10x10-9x9)x4x10=2386KN钢围堰内砼重： g5=3.14x(10x10-9x9)x3x24=4296KN钢围堰摩阻力： g6=3.14x19.6x6x40=14771KN由K=（g1+ g2+ g3+ g4+ g5+g6）/F=1.291.2，则稳定性满足要求。