雙壁圍堰計(jì)算書

1、臨時(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算范例 雙壁鋼圍堰計(jì)算書雙壁鋼圍堰計(jì)算書1. 工程概況 某特大橋采用（60.75+100+60.75）m大跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)跨越秦淮新河，承臺(tái)位于主河道，直為徑17.4m，高4m，底標(biāo)高-5.0m，施工最大水位為8.0m，河床以下主要為第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)，下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)西橫山組(J3)鈣泥質(zhì)砂巖和凝灰質(zhì)砂巖，承臺(tái)處地址情況如下圖：圖2-1 承臺(tái)處地質(zhì)情況圖示2. 編制依據(jù)2.1 某特大橋設(shè)計(jì)圖；2.2 路橋施工計(jì)算手冊(cè) 周水興等著；2.3 鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.5-2005；2.3 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002；2.4 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（G

2、B500017-2003）；2.5 Midas civil 使用手冊(cè)。3. 雙壁鋼圍堰施工方案鋼圍堰在后場加工廠分塊段進(jìn)行加工，由平板汽車通過施工棧橋運(yùn)至施工現(xiàn)場，采用分塊拼裝、分節(jié)下沉的方法進(jìn)行施工。鋼圍堰塊段最大重量約11.0t，采用轉(zhuǎn)換平臺(tái)上50t履帶吊進(jìn)行吊裝施工，利用卷揚(yáng)機(jī)或鏈條葫蘆下放。水下封底混凝土采用剛性導(dǎo)管法。封底后 拆除平臺(tái)、割掉護(hù)筒，封底混凝土鑿毛整平后,施工承臺(tái)、墩身，施工流程圖如下：3-1 施工工藝流程圖4. 鋼圍堰計(jì)算4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼圍堰為單雙壁結(jié)合圓形鋼圍堰，內(nèi)邊線半徑比承臺(tái)半徑大10cm。鋼圍堰壁厚1.0m，外直徑尺寸為19.6m、內(nèi)直徑尺寸為17.6m，壁高為

3、15m。鋼圍堰平面分為8塊，立面分為5節(jié)，分節(jié)高度為4m+4m+5m+5m。鋼圍堰壁板系統(tǒng)由內(nèi)、外面板、面板縱肋、壁板桁架、水平環(huán)板、隔板組成。第一、二、三節(jié)雙壁鋼圍堰內(nèi)外壁采用6mm厚的鋼板，內(nèi)外壁間距為100cm。每間隔1m設(shè)一道水平環(huán)形桁架，桁架采用75×6mm的角鋼焊接而成。第四節(jié)單壁鋼圍堰鋼板采用6mm厚的鋼板，豎向每間隔50cm設(shè)一道豎肋，豎肋采用75×6mm的角鋼；橫向加勁肋間距為50cm，采用厚15mm、寬180mm的鋼板，圍堰結(jié)構(gòu)如圖： 圖4-1 鋼圍堰立面圖 圖4-2 鋼圍堰平面圖4.2材料設(shè)計(jì)參數(shù)表材料設(shè)計(jì)參數(shù)表序號(hào)材料規(guī)格材質(zhì)容重（KN/m3）備注1

4、鋼板厚6mmQ23578.5面板2角鋼75×6mmQ23578.5桁架3混凝土C3025刃角砼4混凝土C2525封底砼4.3. 材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度值鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度值（N/mm2）鋼材抗拉、抗壓、抗彎抗剪承壓型號(hào)厚度或直徑（mm）Q2351621512532516-4020512040-6020011560-100190110說明：設(shè)計(jì)強(qiáng)度按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003取值?；炷翉?qiáng)度設(shè)計(jì)值及彈性模量（N/mm2） 種類 等級(jí)C25C30抗壓強(qiáng)度11.914.3抗拉強(qiáng)度1.271.43彈性模量2.8E+043.0E+04說明：設(shè)計(jì)強(qiáng)度按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010-2002取值

5、。4.4 工況分析 雙壁鋼圍堰下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高，混凝土封底完成，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在圍堰內(nèi)抽完水的工況下，鋼圍堰和封底混凝土受力情況均處于最不利狀態(tài)，故計(jì)算書對(duì)此工況下雙壁鋼圍堰和封底混凝土進(jìn)行分析計(jì)算。4.5 荷載計(jì)算4.5.1雙壁鋼圍堰承受荷載分析雙壁鋼圍堰承受荷載圖示見圖4-3：圖4-3 雙壁鋼圍堰內(nèi)、外壁受力圖4.5.1.1 靜水壓力計(jì)算河床處靜水壓力: 刃角頂面靜水壓力: 4.5.1.2 動(dòng)水壓力計(jì)算動(dòng)水壓力采用計(jì)算：K圓形截面取0.8；H水深（m），此處為8m；v流速(m/s)，此處為1.73m/s；B阻水寬度（m），此處為22m；水的容重（）；g重力加速度（）。1m寬范圍內(nèi)的動(dòng)水

6、壓力：動(dòng)水作用在鋼板上平均壓力：p=P/A=210/（8x22）=1.2KPa4.5.1.3.土對(duì)鋼板產(chǎn)生的壓力計(jì)算土壓力采用 計(jì)算。 主動(dòng)土壓力系數(shù)，為粘土的內(nèi)摩擦角； H土層厚度（m）； 土的容重，此處由于土層位于水中，取土的浮容重9。則土壓力計(jì)算如下：主動(dòng)土壓力 綜合上述： 4.5.2 封底混凝土荷載分析 封底混凝土在抽完水的工況下承受水壓力為：4.6 建立模型計(jì)算分析4.6.1 模型單元 采用Midas對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間仿真分析，雙壁鋼圍堰內(nèi)外壁6mm鋼板采用平面板單元模擬，豎肋75×50×6mm的角鋼和桁架75×75×5mm的角鋼采用梁單元模擬，封

7、底混凝土采用實(shí)體單元模擬。4.6.2 邊界條件由于豎向基礎(chǔ)和側(cè)向封底混凝土的約束，雙壁鋼圍堰底部設(shè)為三向位移約束，封底混凝土與樁基約束設(shè)為三向位移約束，與雙壁鋼圍堰倒角亦設(shè)為三向位移約束。4.6.3 模型荷載根據(jù)上面荷載分析結(jié)果，在模型中施加流體壓力荷載模擬水壓和土壓。4.6.4 雙壁鋼圍堰實(shí)體模型 雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)實(shí)體模型中，內(nèi)外側(cè)鋼板模擬成5532個(gè)板單元，桁架單元模擬成12400個(gè)梁單元，模型如下： 4.6.5 分析結(jié)果4.6.5.1 雙壁鋼圍堰變形（mm）最大變形值：f=13.3mm<f=22000/600=36.7mm 可4.6.5.2 鋼板組合應(yīng)力（MPa）最大組合應(yīng)力：=19

8、3MPa<=215 MPa 可4.6.5.3 內(nèi)支撐角鋼應(yīng)力（MPa）最大組合應(yīng)力：=198MPa<=215 MPa 可5 混凝土封底設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 封底混凝土計(jì)算模型 封底混凝土實(shí)體模型中，混凝土模擬成8088個(gè)實(shí)體單元，模型如下：5.2 封底混凝土最大變形（單位：mm） 最大位移為：f=0.01mm 可5.3 封底混凝土拉壓應(yīng)力（單位：Pa）最大拉應(yīng)力為：=0.34MPa<=1.27MPa 可最大壓應(yīng)力為：=-0.19MPa<=11.9MPa 可6.鋼板樁整體抗浮計(jì)算圍堰封底后，整個(gè)圍堰受到水的向上浮力作用，應(yīng)驗(yàn)算其抗浮系數(shù)K=G/F > 1.2式中：G雙壁鋼圍堰重量+封底混凝土自重+樁基對(duì)封底混凝土錨固力+鋼圍堰摩阻力+雙壁鋼圍堰內(nèi)水重和混凝土重； F水的浮力；浮力： 鋼圍堰重量： g1=1680KN封底混凝土自重：g2=(3.14x9x9-3.14x0.75x0.75x21) x2x24=10428KN樁錨固力： g3=3.14x1.6x2x150x21=31651KN鋼圍堰內(nèi)水重： g4 =3.14x(10x10-9x