桥梁方案主桥深水基础施工方案含主桥承台防撞设施计算书Word格式文档下载.docx

1、备注素填土30卵漂石24.7-18.62100-1夹粉砂0.9-19.25含粘土卵石-1全风化花岗岩4.9-24.4270-2强风化花岗岩3.9-28.32160-3中风化花岗岩3-31.32-4微风化花岗岩8-39.32P6、P7#墩处地质情况详见表2.5.3-1。地质层名称地质层层底高程地质层层厚地基承载力卵（漂）石（Q4al）-14.2514.1350含粘土卵石（Q3al-pl）-23.95 9.7320-3中风化花岗岩（53（2）-29.855.91500-3微风化花岗岩（53（2）-37.357.530004 设计施工方案概述4.1围堰构造 主墩承台钢围堰设计：两端为半圆形；面板为最

2、外侧布置；长宽=17.6m8.6m。单壁钢套箱结构设计：由内向外依次为：5mm厚钢板面板，横肋-100638mm角钢30cm间距，I20a工字钢竖肋布置间距为60cm，背杠-225a槽钢100cm间距，套箱顶部下50cm布置一道围囹，围囹及内支撑设计为双榀I40a工字钢，钢围堰总高度为6m。图5.1-1钢围堰平面布置图图5.1-2钢围堰立面布置图4.4封底封底混凝土的厚度1.0m。模型采用实体单元结构。5 围堰结构计算5.1 设计计算参数表5.1.1-1 基坑支护结构所需材料表序号材料名称抗压强度（MPa）抗拉强度抗剪强度（MPa）弹性模量（MPa）1Q2352151252.0105表5.1.

3、1-2 基坑支护结构所需材料截面特性表部位规格项目极限应力外面板8mm外侧2竖向加劲I20组合应力围囹I404水平环向加劲10#槽钢5钢管支撑5295.2 荷载取值及分配系数5.2.1自重钢结构自重78.5 kN/m3 ，混凝土自重25 kN/m3，计算时荷载分项系数取1.2。5.2.2静水压力静水压力随着水深的增加呈线性分布，P=h计算水位标高为4.8m，计算水位深度为3.8m。围堰底部静水压力最大P=h =9.83.8=37.24kN/m2，计算时荷载分项系数取1.4。5.2.3流水压力当非汛期水位最高4.8m时，作用于围堰的流水压力可按下式计算（公路桥涵设计通用规范）：式中：围堰抗水流冲

4、击检算主要是其抗倾覆性和抗滑移的检算。取K=0.73,g=9.81,=3.8 m/s, A=52.5m2则：故最大动水压力F=0.73*10*3.8*3.8/（2*9.81）=5.37kN/m2 其合力作用于水面下1/3水深处,，计算时荷载分项系数取1.4。5.2.4土压力土压力荷载是河床以下土体对围堰的挤压产生的主动土压力，土压力计算按郎肯土压力计算，河床土质有设计图纸及实际调查可知河床处均是卵漂石，卵漂石的容重sat=22 kN/m3内摩擦角取=350。河床底距钢围堰脚底2m。主动土压力P=（sat-w）htan2（450-/2）单壁钢围堰脚底处P=（22-10）2tan227.50=6.

5、5KN/m2，计算时荷载分项系数取1.4。5.3 有限元模型分析对浇筑封底混凝土的不利工况进行分析，采用midas建立空间有限元模型，内支撑采用梁单元模拟，水平加劲、竖向加劲采用梁单元模拟，封底混凝土用实体单元模拟，面板采用用板单元模拟、背肋采用梁单元模拟。钢围堰底部采用全方向约束支撑，封底混凝土采用Z轴方向约束支撑。荷载组合为自重+静水压力+土压力+流体压力，荷载分项系数分别为1.2、1.4和1.4。有限元模型如下：详见下图5.3-1、2所示。图5.3-1 单壁钢围堰整体模型结构图图5.3-2 单壁钢围堰整体模型荷载分布图5.3.2 整体结构变形分析根据仿真计算结果，单壁钢围堰最大位移11.

6、6mm，满足要求。根据仿真计算结果，单壁钢围堰短边最大应力，满足要求。5.3.4模拟计算结果分析1、内壁板应力内壁板应力范围：8.6MPa86MPa2、角钢应力角钢应力范围：-65.4MPa58.3MPa3、竖肋应力竖肋应力范围：-146.7MPa132.4MPa4、背杠应力背杠应力范围：-67.4MPa42.1MPa5、围囹应力双榀I40工字钢围囹应力范围：-84.8MPa90.6MPa双榀I40工字钢围囹最大位移：5.38mm6、内支撑应力内支撑应力范围：-52.9MPa-58.3MPa0.39mm5.3.5结论钢围堰应力检算结果汇总如下表表5.3.5-1 钢围堰应力检算汇总表最大值允许应

7、力是否满足5mm 86横肋100*63*8mm 58.3132.4背杠22567.42I4090.6轴向压应力58.3（1）计算结果显示，围堰内壁及竖肋应力集中趋近极限值。（2）围堰计算考虑最不利工况：当水位满至围堰顶20cm时的荷载计算，在施工过程选择在枯水期，枯水期水位一般不超过3.5m，如果水位连续上涨，考虑在施工过程中将围堰内进行注水，保证内外水压力平衡。6吊放系统计算吊耳、钢丝绳、卸扣的选择根据梁的截面尺寸、分段的长短和吊装工况，选择用4个吊耳起吊。吊耳设在钢梁纵横板交点处，端部用钢板加强，保证局吊部稳定，吊耳采用坡口焊接。6.1、吊耳强度验算吊耳选择25吨吊耳，材质为Q345B钢，

8、主板厚25mm，外侧加强侧板厚12mm。吊耳详图如下。6.1.1、吊耳强度核算4个吊耳：最重段按62吨计算，分项系数取1.1，动力系数取1.2，钢丝绳夹角最大按60度计算，各设置了4个吊耳。每个吊耳所承受的拉力为：N=621.11.29.8/3.46=802.032/3.46=231.801KN经上述计算，当采用4个吊耳进行吊装时单个吊耳承受的拉力为231.8KN，由于吊装时钢丝绳角度大于60度，因此吊耳主要承受竖向拉力引起的剪应力， 受剪截面积为：A=20*200=4000mm2吊耳承受的剪应力为：F=231.8*1000/4000=57.95N/mm21.3满足规范要求7.2封底混凝土连同

9、围堰一起失稳钢围堰浮力： F6=（10*3.8）*（9*4.3+3.14*（4.3）2-6*3.14*12）钢围堰结构重量 F7=622KN K=（F2+F3+F4+F7）/（F6） =（2682+5199+5400+622）/ （4431） =3.137.3钢围堰自身上浮失稳钢套箱浮力： K=（F4+F7）/（F6） =（5400+622）/ （4431） =1.358 承重牛腿计算承重牛腿采用 I32a 工字钢，作为套箱组拼临时承重结构。牛腿上翼缘及腹板位置 与钢护筒均采用贴脚焊焊接， 焊缝焊角尺寸 h f = 10mm ， 焊缝有效高度 he = 0.7 h f = 7mm ，上翼缘及腹

10、板均与钢护筒满焊连接，上翼缘顶部焊缝长度 l w1 = 130mm ，上翼缘底部焊缝长度l w 2 = 60mm ，腹板焊缝长度l w 3 = 283mm ，采用手工 焊，焊条采用 J502 焊条，查钢结构设计规范可知，焊缝强度设计值 f fw = 200Mpa 。钢套箱自重 60t ， 考虑人员、施工机具荷载， 取 65t ， 则单根牛腿承重P = 1.2 650 /10 = 78KN ，按集中荷载加载，与钢护筒距离e = 1600mm 。 计算荷载：弯矩M = 78 1.6 = 124.8KN m ；剪力 V = P = 78KN 。水平牛腿焊缝计算根据钢结构设计规范要求，焊脚尺寸不得小于

11、1.5,t为较厚焊件厚度。 不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍。锚板尺寸与平托尺寸，易知6.7mm12mm。故本次设计中取=10mm。计算内力剪力Q=78kN,弯矩M=124.8kN.m平联杆件端部沿周边全部施焊a、根据工字钢受力特点，考虑其剪力全部由腹板处角焊缝承受为角焊缝计算厚度，取为o.7=7mm为角焊缝计算长度，取为实际焊缝长度减去2。有=19.6Mpa=160Mpab、拉力与弯矩由全部焊缝承担式中、为焊缝截面对中性轴的截面模量.为强度设计值增大系数，对承受静力荷载与间接动力荷载，取为=1.22=55.7Mpa=195.2Mpa在综合作用处有=49.6Mpa=160Mpa 满足要求结论：采

12、用=10mm完全能够满足设计规范要求。第二章 防撞墩施工方案计算书1 工程概况 防撞墩采用高桩墩式结构，上部墩体采用C30钢筋砼墩体结构，墩顶高程为9.28m，直径5.5m，高4m。主墩防撞墩托架设计：防撞墩底模板支撑系统采用焊接在防撞墩钢管上的型钢托架，型钢采用I32a工字钢，托架为15道斜支撑与桩基钢护筒焊接，斜撑上焊接I32工字钢横梁。托架上满铺底模板，底模板采用整体式桥面板三块，为I14工字钢与10mm钢板焊接而成。图1.1-1防撞墩托架布置图2 设计计算原则（1）在满足结构受力情况下考虑挠度变形控制；（2）综合考虑结构的安全性；（3）采取比较符合实际的力学模型；（4）尽量采用已有的构

13、件和已经使用过的支撑方法；3计算依据（1）建筑施工模板安全技术规范（JGJ162-2008）；（2）建筑施工计算手册（第三版）江正荣编著；（3）钢模板技术规范GB50214-2001； （4） 钢结构设计规范（GB500017-2003）；（5） midas Civil 2015版；4 计算荷载4.1 荷载计算（1）新浇砼自自重荷载（=25KN/m3）： q1=61.7KN/m2（2）模板、方木及内模支架 q2=1.0KN/m2（3）施工人员及机料荷载 q3=3.0 KN/m2（4）混凝土振捣时产生的荷载 q4=2.0 KN/m24.2 荷载分项系数计算脚手架及模板支撑架强度时的荷载设计值，取

14、其标准值乘以下列相应的分项系数：（1）永久荷载的分项系数，取1.2；计算结构倾覆稳定时，取0.9。（2）可变荷载的分项系数，取1.4；（3）计算构件变形（挠度）时的荷载设计值，各类荷载分项系数，均取1.0。4.3 荷载组合 计算底模板及托架强度时，荷载组合（1）为：（1）模板、支架自重+（2）新浇筑钢筋砼自重+（3）施工人员及设备荷载标准值+（4）振捣混凝土时产生的荷载； 验算底板模板及托架的刚度时，荷载组合（2）为：（1）模板、支架自重+（2）新浇筑钢筋砼自重。5 计算模型对浇筑封底混凝土的不利工况进行分析，采用midas建立空间有限元模型，钢构件采用梁单元模拟，托架底板采用板单元模拟。斜撑

15、、主横梁与管桩交叉焊接部位采用全方向约束支撑。 有限元模型如下：详见下图5.1-1、2所示。图5.1-1 防撞墩托架整体模型图5.1-2 防撞墩托架整体模型图5.1-3 防撞墩托架模型边界条件图5.1-4 防撞墩托架模型荷载布置6 整体模型计算分析结果图6.1-1 组合荷载1防撞墩托架整体强度图6.1-2 组合荷载2防撞墩托架整体强度由以上两种荷载组合分析可知，荷载组合作用下防撞墩托架最大应力，故防撞墩托架整体强度满足要求。7 单元模型计算分析结果7.1 8mm厚面板计算（1）面板强度计算 图7.1-1 组合荷载1面板强度图7.1-2 组合荷载2面板强度，故防撞墩托架面板整体强度满足要求。（1

16、）面板刚度计算图7.1-3 组合荷载1面板刚度图7.1-4 组合荷载2面板刚度由计算结果可知：荷载组合1作用下I32a工字钢最大位移向下，最大位移为7.2 I32a工字钢斜撑计算（1）强度计算图7.2-1 组合荷载1下I32a工字钢斜撑强度荷载组合1作用下防撞墩托架最大应力，故防撞墩托架I32a工字钢斜撑强度满足要求。（2）刚度计算图7.2-2 组合荷载1下I32a工字钢斜撑刚度7.3 I32a工字钢横梁计算图7.3-1 组合荷载1下I32a工字钢横梁强度图7.3-2 组合荷载2下I32a工字钢横梁强度图7.3-3 组合荷载1下I32a工字钢横梁应力图图7.3-4 组合荷载1下I32a工字钢横

17、梁刚度图7.3-5 组合荷载2下I32a工字钢横梁刚度7.4 I14工字钢分配梁计算图7.4-1 组合荷载1下I14工字钢分配梁强度图7.4-2 组合荷载2下I14工字钢分配梁强度，故防撞墩托架I14工字钢强度满足要求。图7.4-3 组合荷载1下I14工字钢分配梁刚度图7.4-4 组合荷载2下I14工字钢分配梁刚度荷载组合1作用下I14工字钢最大位移向下，最大位移为7.5 结论1、防撞墩检算结果汇总如下表表8.1-1 防撞墩托架强度检算汇总表面板 60.2斜撑I3257.8横梁39.9分配梁I1452.29表8.1-2 防撞墩托架刚度检算汇总表（mm）允许位移 3.180.341.622.53.18107.6.钢护筒计算护筒长8m、直径1.4m、壁厚10mm，防撞墩托架与桩基钢护筒进行焊接，护筒与混凝土摩擦承受荷载作用力。即F=2.75*2.75*3.14*4*23*1.2=2621KN。每根护筒承受的压力F=873KN。护筒计算按照压杆稳定进行计算。查五金手册可知i=49.145cm，故护筒受力模型属于小柔度杆件。