双壁围堰计算书.doc

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)钙泥质砂岩与凝灰质砂岩,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 铁路桥涵地基与基础设计规范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、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、分节下沉得方法进行施工。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厚得钢板,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得角钢焊接而成。第四节单壁钢围堰钢板采用6mm厚得钢板,竖向每间隔50cm设一道竖肋,竖肋采用756mm得角钢;横向加劲肋间距为50cm,采用厚15mm、宽180mm得钢板,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756mmQ23578、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,强度达到设计要求后,在围堰内抽完水得工况下,钢围堰与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与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;水得容重();g重力加速度()。1m宽范围内得动水压力:动水作用在钢板上平均压力:p=P/A=210/(8x22)=1、2KPa4、5、1、3、土对钢板产生得压力计算土压力采用 计算。 主动土压力系数,为粘土得内摩擦角; H土层厚度(m); 土得容重,此处由于土层位于水中,取土得浮容重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得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得角钢与桁架75755mm得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与侧向封底混凝土得约束,双壁钢围堰底部设为三向位移约束,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与土压。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+双壁钢围堰内水重与混凝土重; F水得浮力;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。