橋墩鋼吊箱圍堰計(jì)算書

1、廣西沿海鐵路黎塘至欽州段擴(kuò)能工程飛龍郁江大橋鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)計(jì)算書鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)計(jì)算書中鐵九局廣西沿海鐵路黎欽線擴(kuò)能改造工程指揮部二 O 一 O 年 十 月目 錄一、一、基本資料基本資料.0二、二、荷載分析荷載分析.0三、三、底板計(jì)算底板計(jì)算.31、工況分析:.32、小肋間距.43、龍骨間距.5四、四、側(cè)板計(jì)算側(cè)板計(jì)算.51、工況分析.52、小肋間距.63、大肋間距.74、大肋驗(yàn)算.8五、五、支撐計(jì)算支撐計(jì)算.111、內(nèi)支撐驗(yàn)算.112、封底混凝土驗(yàn)算.123、反力座.13六、體系轉(zhuǎn)換工況檢算六、體系轉(zhuǎn)換工況檢算 .131、吊掛下放.132、堵漏封底.173、澆筑承臺(tái).210一、一、 基本資料基

2、本資料鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)考慮到側(cè)板的倒用，統(tǒng)一設(shè)計(jì)，以 10#控制設(shè)計(jì)，以下計(jì)算均取 10#墩參數(shù)作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。1、承臺(tái)尺寸承臺(tái)面積 ：137.38m2 承臺(tái)底標(biāo)高：+59.377m 承臺(tái)頂標(biāo)高：+63.777m 施工高水位：+64.05m 施工低水位：+60.00m 吊箱頂標(biāo)高：+64.55m吊箱底標(biāo)高：+58.877m吊箱底板凈面積：137.38-64.9107.94m22、設(shè)計(jì)規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(50017-2003)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）二、二、 荷載分析荷載分析1、底板浮力高水位浮力：10(64

3、.05-58.877)51.73kN/低水位浮力：10(60-58.877)11.23kN/2、側(cè)板的水側(cè)壓力 10hkN/23、承臺(tái)混凝土的自重 264.4=114.4kN/4、封底混凝土的自重 240.5=12kN/5、混凝土澆筑產(chǎn)生對(duì)側(cè)板壓力砼澆筑時(shí)產(chǎn)生的荷載砼供應(yīng)量 V=50m /h，則砼澆筑速度 50/137.380.36m/h 3查公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 側(cè)壓力；21210122. 0vkktP 砼的容重，=26KN/m ；3 t0新澆混凝土的初凝時(shí)間，這里取：ht100 外加劑影響修正系數(shù)，摻外加劑時(shí)為 1.2；1k 坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)其為 110150mm 時(shí)，2k取 1.1

4、5。 則 P =0.2226101.21.150.36 =47.36KPa121自公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范P附表 D，可以查到混凝土310對(duì)底板所產(chǎn)生的水平荷載值很小，且底板尺寸很大，對(duì)底板的受力沒有什么影響，故由此產(chǎn)生的沖擊荷載可以忽略。混凝土有效壓頭高度h47.36/261.8m根據(jù)路橋施工計(jì)算手冊(cè)P214 頁，查得大模板計(jì)算混凝土澆注產(chǎn)生側(cè)壓力計(jì)算參數(shù)，混凝土澆筑有效壓頭高度為 2.1m。6、水流力郁江水流流速按照 2.82m/s 計(jì)算。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)3范(JTGD60-2004) ，水流力按下式計(jì)算： gVKAFw22Fw流水壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN） ， K橋墩形狀系數(shù)，矩形橋墩取 1.

5、3V設(shè)計(jì)流速（m/s） ，取 2.2m/s水的重力密度（10KN/m3）A與水流方向垂直平面上的投影面積（m2）KNgVKAP7 .24810282. 210173. 53 . 93 . 1222流水壓力合力的著力點(diǎn)，假定在設(shè)計(jì)水位線以下 0.3 倍水深處。即在水位線以下 5.1730.31.55m 處。三、三、 底板計(jì)算底板計(jì)算1、工況分析:工況一：堵漏封底后，吊箱抽水，取高水位計(jì)算時(shí)，底板受力： F1=51.73-1239.73 KN/m 。2工況二：堵漏封底后，吊箱抽水，取低水位計(jì)算時(shí)，底板受力： F2=11.23-12-0.77 KN/m 。2工況三：低水位時(shí)澆筑承臺(tái)： F3=11.2

6、3-（12+114.4）-115.17KN/m 。2工況四：高水位時(shí)澆筑承臺(tái)： F3=51.73-（12+114.4）-74.67KN/m 。24 其中，取受力方向向上為正方向，混凝土灌筑產(chǎn)生水平荷載值以及沖擊荷載值很小，可忽略不計(jì)。 底板控制工況為工況二。底板控制工況為工況二。2、小肋間距小肋作為支點(diǎn)，面板按三跨連續(xù)梁考慮，梁寬 b 取 1mm，梁高為板厚 h6mm。按面板的強(qiáng)度要求：221611 . 0bhfqlwmmbbqbhflw2971017.11561061706103221按面板剛度要求，最大變形值取為模板結(jié)構(gòu)的 1/250，則：250100677. 0141lEIlq5mmqE

7、Il2681211077.10461101 . 259. 059. 0333531對(duì)比取小值，考慮封底混凝土影響，可取。mml30013、龍骨間距龍骨作為小肋的支點(diǎn)，小肋按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，跨度 。2l小肋取758，按 15d 與面板組成組合截面，如下圖：截面 A2230mm2，W48794mm3，I2.4106mm4按小肋強(qiáng)度要求：Wql8122mmqW115487941708 832按小肋剛度要求：2503845242lEIlqmmqEIl16483001017.1151250104 . 2101 . 23841250384336532對(duì)比取小值，考慮樁位情況以及底板對(duì)

8、龍骨加強(qiáng)作用，可取。mml16002四、四、 側(cè)板計(jì)算側(cè)板計(jì)算1、工況分析6工況一：鋼吊箱吊掛下放，側(cè)板受內(nèi)外水壓力平衡。工況二：堵漏封底后抽水完成，側(cè)板受外側(cè)水壓力，底部荷載為： 104.87948.79 kN/工況三：高水位澆筑承臺(tái)。側(cè)板承受外側(cè)水壓力+內(nèi)側(cè)混凝土側(cè)壓力。工況四：低水位澆筑承臺(tái)。側(cè)板控制工況為工況二。側(cè)板控制工況為工況二。2、小肋間距小肋擬采用水平方式，間距布置為 350mm.取最底層三跨連續(xù)梁，側(cè)板取單位寬度 1m，驗(yàn)算面板組合應(yīng)力7最大應(yīng)力 94.8MPa，滿足要求。面板變形為最大變形 1.3mmL/250=350/250=1.4mm 滿足要求。3、大肋間距大肋作為小肋

9、的支點(diǎn)，小肋按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，取荷載最大的底層8小肋計(jì)算大肋的間距。小肋所受均布荷載換算為mkNq/5 .1635. 0)8 .483 .45(21小肋為636 與 6mm 面板組合截面，如下圖：截面 A1808mm2，W27624mm3，I1.29106mm4按小肋強(qiáng)度要求：Wql812mmqWl15085 .16276241708 8按小肋剛度要求：25038454lEIlqmmqEIl17155 .1612501029. 1101 . 238412503843653對(duì)比取小值，可取大肋間距?？紤]大肋強(qiáng)度以及動(dòng)水mml1500壓力，間距定為 750mm。4、大肋驗(yàn)算大肋采用 I28a 截面，底

10、部位于+59.171m，內(nèi)支撐位于+64.277m，使用 midas 建模計(jì)算。大肋間距為 0.75m。工況二作用下，大肋承受以下兩種荷載：9靜水壓力是頂部為 0，底部為 48.79kN/m2的三角形荷載。最大荷載 48.790.7536.6kN/m水流力 248.79.30.7520 kN大肋的應(yīng)力圖如下。最大應(yīng)力 146.9MPa，滿足要求。大肋的變形圖如下。10最大變形 13.6mm。滿足要求。大肋的反力見下圖。內(nèi)支撐反力 R1=41.5kN。底層反力 R2=67.8kN。工況三作用下，大肋承受水位壓力、水流力以及混凝土澆筑側(cè)壓力，此時(shí)計(jì)算大肋應(yīng)力。11最大應(yīng)力 36.7MPa，滿足要求

11、。最大變形 2.8mmL/250=5156/250=20.6mm，滿足要求。12內(nèi)支撐反力 R1=-3.8kN/m。 （受拉）底層反力 R2=-13.2kN/m。五、五、 支撐計(jì)算支撐計(jì)算1、內(nèi)支撐驗(yàn)算內(nèi)支撐主桁采用 222a 截面，斜撐采用758 角鋼，立柱用210，圍檁采用 2I32a，采用 madis 整體建模計(jì)算，由上節(jié)計(jì)算知，圍檁受 41.5/0.75=55.3 kN/m 均布荷載。內(nèi)支撐應(yīng)力計(jì)算如下圖。13最大應(yīng)力 94.3MPa，滿足要求。內(nèi)支撐變形如下圖。最大變形 2.2mm187.3kN 滿足要求（3）吊掛梁吊掛梁采用 220a，由模型計(jì)算結(jié)果內(nèi)支撐吊掛局部最大應(yīng)力 112.

12、1MPa，滿足要求。（4）豎桿17吊桿為 210a 截面，面積 A2548mm2，抗拉承載力：N25481701000433.16kN187.3kN 滿足要求（5）底座底座與龍骨焊接，焊縫長(zhǎng)度 lf760mm，焊縫高度 hf=8mm焊縫承載力kNkNlhNhff7 .15659514076087 . 07 . 0（6）整體計(jì)算該工況作用下，整體計(jì)算應(yīng)力如下圖，圖中側(cè)板未示。最大應(yīng)力 143.2MPa，滿足要求。18最大變形為 12.5mm。2、堵漏封底吊箱下放到位后，進(jìn)行第一次體系轉(zhuǎn)換，在低水位時(shí)焊接撐桿，撐桿布置如下圖。此時(shí)由撐桿承受吊箱自重+封底混凝土+浮力高水位時(shí)：-8-12+51.73

13、31.73KN/m2低水位時(shí)：-8-12+11.23-8.77 KN/m219高水位抽水為控制工況。各支點(diǎn)反力最大反力 184.3kN。撐桿截面為 210a，為內(nèi)支撐豎桿。計(jì)算結(jié)果如下圖：20最大組合應(yīng)力 143.2MPa，滿足要求。該工況作用下，龍骨應(yīng)力如下圖。最大應(yīng)力 116.5MPa，滿足要求。壓桿采用 HM300200，與護(hù)筒焊接，焊接方式如下圖：焊縫高度為 8mm，截面參數(shù)為21壓桿反力為Mx74.7KNm，My74.6 KNmMPaWMxxx7 .74989085107 .746MPaWMyyy7 .115644727106 .746焊縫滿足要求。22300280護(hù)筒壁3、澆筑承臺(tái)澆筑承臺(tái)前，進(jìn)行第二次體系轉(zhuǎn)換，抽水后將底板與護(hù)筒焊接，拆除撐桿，由焊縫承受吊箱自重+封底混凝土+承臺(tái)混凝土+浮力。高水位時(shí)：-8-12-114.4+51.73-82.67KN/m2低水位時(shí)：-8-12-114.4+11.23-123.17 KN/