承臺(tái)鋼套箱設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)(DOC)

1、-1 - 水中承臺(tái)施工方案 經(jīng)調(diào)查分析，橋位處施工水位擬定是為 5.0m。圍堰的頂標(biāo)高為 施工水位+0.5安全高度+0.2m波浪高約 5.7m.如下圖所示： 1/2W 面板厚二=6mm 橫向肋為：10 500 豎向肋為：I 14a 500 面板四周設(shè)140X 140X10角鋼與相鄰面板連接，連接螺栓開(kāi)孔 22mm,孔距 150mm單排，螺栓 M 20*65mm 鋼套箱擬設(shè)三層圍令，上層圍令設(shè)置標(biāo)高 4.5m處為內(nèi)圍令；中層 圍令設(shè)置標(biāo)高 2.5m處為外圍令，下層圍令設(shè)置標(biāo)高 0.7m處為外 圍令。 兩層外圍令旨在方便承臺(tái)的施工。 盡量縮短承臺(tái)工期，且兩道外圍令 均在河床面上，日后由潛水工切割，

2、將其回收。 一、設(shè)計(jì)依據(jù) V 4.5r 2.5m I 2 0,7m - T7 O.On L5n p -2.3m -i - 1、儀揚(yáng)河大橋施工圖設(shè)計(jì)； 2、 實(shí)測(cè)河床斷面圖； 3、 歷年的水文資料； 4、 各種橋涵設(shè)計(jì)、施工規(guī)范和設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)； 二、 方案可行性研究及其對(duì)策 1、 筑島圍堰：根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)，主墩承臺(tái)頂面在河床面以上，墩位 處水深5.0m左右。如采用土圍堰（包括草袋土圍堰或木樁土圍堰）， 則圍堰較高，必須將圍堰做得很大。這樣壓縮航道不但對(duì)航運(yùn)產(chǎn)生不 利影響，且工程量很大，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，土壤又缺乏，無(wú)論是從工期還是 造價(jià)上均不夠合理，同時(shí)在施工過(guò)程中還存在巨大風(fēng)險(xiǎn)， 故此方案不 能米納。

3、 2、 鋼套箱圍堰：利用鋼管樁腳手平臺(tái)拼裝，下沉鋼套箱比較方便， 而且鋼套箱僅需下沉2.5m左右是完全可能的。 在本橋的地質(zhì)條件下， 下沉2.5m最好采用單壁鋼套箱，由于本身自重雖較小，但下沉較淺， 這完全是可能的。且單壁鋼圍堰待承臺(tái)澆筑后又能回收利用， 經(jīng)濟(jì)上 及工期上均是合理的。 綜上，最后研究決定，采用單壁鋼圍堰施工承臺(tái)。 三、 套箱圍堰平面尺寸及標(biāo)高的確定 1、套箱圍堰的標(biāo)高擬定 頂標(biāo)高：根據(jù)歷年水文資料及一般以十年一遇的水位作為施工水位， 故將施工水位定為 5.0m，因流速不大，只考慮0.7m安全高度，所 以套箱圍堰頂標(biāo)高為5.7m; 底標(biāo)高：承臺(tái)底標(biāo)高為0.0m,封底混凝土厚度擬定

4、為1.2m，圍堰吸-2 - 泥下沉后用蛇皮袋裝粘土鋪平的處理高度約為 0.3m，再考慮套箱的 底腳切入河床表面0.8m,則底腳標(biāo)高應(yīng)為-2.3m。 套箱圍堰總高度為h=5.7( -2.3) =8.0m 2、套箱圍堰平面尺寸的擬定 套箱圍堰下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后封底抽水， 變水中施工為陸上施工，同時(shí) 套箱又兼作澆筑承臺(tái)的外模。為了保證承臺(tái)軸線的精確，故在承臺(tái)外 緣放出5cm,作為鋼套箱在下沉?xí)r的偏差余量， 所以在設(shè)計(jì)鋼套箱圍 堰時(shí)，平面凈尺寸為：凈(16.5+2X0.05)X( 7.7+2X 0.05) =16.60 x 7.8m。套箱圍堰總高8.0m，擬分為上下兩層。底層高3m, 上層高 5m。 四

5、、承臺(tái)施工流程圖:-3 - 五、鋼套箱設(shè)計(jì)計(jì)算 -4 - 1、面板設(shè)計(jì)計(jì)算 1）重量分塊計(jì)算 按現(xiàn)在的25T吊機(jī)和8m左右的吊距，宜將板塊重量控制在 5.0T以 內(nèi)。鋼圍堰平面尺寸如下圖所示： 16600 鋼套箱總高度8.0m,上層套箱高度5.0m. 塊件估重：按保守估計(jì)，每平方最多不超過(guò) 180Kg, G=4.15X 5.0X 0.18T/m2 = 3.74T5.0T。 2）面板的強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算 鋼套箱面板在拼裝過(guò)程中及吸泥下沉過(guò)程， 只需控制好內(nèi)外水頭，使 之相等，面板的受力很小，在上述工況下可以不作驗(yàn)算，只是在封底 抽水后，內(nèi)外形成壓力差，在此工況下，對(duì)面板需進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的 驗(yàn)算。 （

6、1）套箱面板強(qiáng)度驗(yàn)算:4150 4150 4150 4150 j L JL 1 n m nr A A A A 9寸匚寸 9寸0寸 OJ608 -5 - 套箱的縱橫向加勁肋間距均為 50cm,面板厚度5 = 8mm,最大水深 h = 5.0 m，面板上水側(cè)壓力只有在封底抽水后形成，其最大水頭差 h =5.0 0.7= 4.3m。 視面板為四周固結(jié)： P=r x h=1.0*4.3=43Kpa 將面板壓力簡(jiǎn)化為階梯荷載時(shí): P= rx (h 0.5/2)=40.5Kpa 面板 Li=L2=50cm LI/L2=1 1.3二=1885 kg /cm2, 不安全，需選更強(qiáng)大的截面作為龍骨 擬選用 I1

7、4 為豎向龍骨，W = 101.7 cm 3； I = 712 cm 4； A = 21.5 cm 2, 、二=2.139X 105 / 101.7= 2103 kg /cm2 1.3二=1885 kg /cm2 -11 - 現(xiàn)假定部分面板參與龍骨共同受力，考慮到剪力滯的影響，只假定-12 - 15 cm寬的面板與豎向龍骨共同作用 14 0.6 15 0.3 21.5 ( 0.6) 截面重心求算： x = 2 = 5.44 cm e1 = 5.44 0.3= 5.14 cm； e2= 7.6 5.44= 2.16 cm； 組合截面慣性距 I = 9X 5.142+712+21.5X 2.162

8、= 1050 cm 4 Y = 14.6 5.44= 9.16 cm x 9.16= 1866 kg /cm2 v 1.3二=1885 kg /cm2 2 =504.8 kg /cm2 v 1.3 T = 1.3X 850= 1105 kk /cm 通過(guò)上述驗(yàn)算，鋼套箱面板采用8 = 6mm;橫肋：1050 cm；豎 向肋 I1450 cm；四邊聯(lián)結(jié)140X 140X 10 2、鋼圍令設(shè)計(jì)計(jì)算 1)鋼圍令的布設(shè) (1) 平面布設(shè)(頂層) 如下右圖所示 (2) 立面布設(shè) 如N0.7頁(yè)中圖所示 (3) 鋼圍令受力分析 從鋼圍令立面布設(shè)圖中, 可以看出底層鋼圍令在 圭寸底混凝土頂面標(biāo)高5 2.139

9、 10 1050 3.385 106 58.4 712 0.55 16600/2=5300 1600 2200. 4500 8 -13 - 0.0m以上70cm。抽水澆筑承臺(tái)時(shí)，底層套箱面板上水的側(cè)壓力基本 上由封底混凝土承受，底層鋼圍令受力很小，可忽略不計(jì)，它的作用 是使底層套箱具有一定的剛度，在套箱下沉的過(guò)程中，保持底層套箱 形狀而已。抽水后，唯有中層和頂層鋼圍令受力，現(xiàn)作如下分析計(jì)算 q 下=r h = 4.3t m q 中=r h = 2.5t m q 上=r h = 0.5t m 2 - 25/3 2 R 中=R中+ R中=2.79+ 1.823= 4.613t m R 上=(q 中

10、 X L)/2 X (L/3) - 2= 1.3t m (2) 圍令內(nèi)力計(jì)算2I40a 中層圍令內(nèi)力計(jì)算 q=4.613 t m l=16.6+0.14X 2+0.4+2 X 0.006=17.272 17.3m Mmax= -=4.613X 17.32/8=172.6 t m2.5 2.5 (2 - 2.5/3) 2 2 =1.823t m (1)圍令所受荷載計(jì)算 R中= (2q中 q下) 6 (2 25 4.3) 6 X 1.8= 2.79t m R中= a=4t6nt/m -14 - 由于外圍令的跨度大，算出的 Mmax很大，致使2140a遠(yuǎn)不能承受 此彎矩，故在套箱內(nèi)加一撐桿，將該圍令

11、的長(zhǎng)邊一分為二（即跨度縮 小一半），計(jì)算簡(jiǎn)圖如下。 尸，臼比 因其結(jié)構(gòu)對(duì)稱，荷載1丨丨HI】_丨 對(duì)稱，所以變形也對(duì)稱。 1 （ 4 |3 可以將兩跨連續(xù)梁轉(zhuǎn)化為 單跨梁計(jì)算。查表得： 5ql _ 5 4.613 8.65 R B 一 8 8 =24.94T RB=2 RB=2X 24.94=49.87T 2 Mmax 9 = 2 x 4.613 x 8.652=24.27 t m 128 128 MB=-】ql2二-1 x 4.613 x 8.65 2=-43.14 t m 8 8 以MB=-43.14 t m作為中層圍令的強(qiáng)度檢算。：|.丁寫(xiě) 以RB=49.87T- 50T作為荷載進(jìn)行撐桿

12、 二： if ， 設(shè)計(jì)。 送 T 匸 - n 上層圍令的內(nèi)力計(jì)算：I32a 廣 J-A _i L_JI - ff - r I a F T T TT W=692.5cm3 冷3&討 r 札5 日十 4.5 討十乙聃吋 該圍令桿件較多，計(jì)算較復(fù)雜?，F(xiàn)假定斜撐 q=1,3t/h _ 耳I I環(huán)I丨皐I忠I匕 失效，只是拉桿，不能受壓。則圍令的長(zhǎng)i匕冏4花一札5 q=4,613t/ffl J 1 Jr J I 1 和 A J, I “ I I 打 I I I I * jF&討十札5日十去5討,3啟 q=1, 3t/ni -15 - 邊即為一個(gè)四跨連續(xù)梁。 截面相同，但跨度不同，可利用計(jì)

13、算手冊(cè)中表 3-5公式計(jì)算 Ki=2 (I1+I2) =2(3.64+4.5)=16.28 K2=2 (I2+13) =2(4.5+4.5)=18 K3=2 (I3+I4) =2(4.5+3.64)=16.28 K4= K1XK2- I22=16.28X 18-4.5 2=272.8 K5= K2XK3- I32=18X 16.28-4.5 =272.8 K6= K3XK4- K1XI32=16.28X272.8-16.28 X4.52=4111.5 a1=K5/K6=272.8/4111.5=0.0664 a2=K3l2/K6=16.28X 4.5/4111.5=0.0178 a3=I2I3

14、/K6=4.5X 4.5 /4111.5=0.00493 a4=K3K1/K6=16.28X 16.28/4111.5=0.0645 a5=l3K/K6=4.5X 16.28/4111.5=0.0178 a6=K4/K6=272.8/4111.5=0.0664 由表1-9的公式求得： B1 a=1.3X 3.643/24=2.612 , 24 A - B2 = a2 24 二 4.936 ； A3 = B3 = 4.936 A 二 ql424 =2612 將上述各值代入表3-5的公式，得： N1=6(B/ + A2 )=6(2.612+4.936)=45.288 N2=6( B2 + A； )

15、=6(4.963+4.936)=59.232 N3=6( B3 + A4 )=6(4.963+2.162)=545.288 -16 - 所以，M1=-a1N1+a2N2-a3N3=-0.0664X 45.288+0.0178 X 59.232-0.00493 X 45.288=-2.176 t m-17 - M2=a2N1-a4N2+a5N3=0.0178X 45.288-0.0654 x 59.232+0.0178 x 45.288=2208 t m M 3=-a3N 1+a5N2-a6N3=-0.00493X 45.288+0.0178 x 59.232-0.0664 x 45.288=-

16、2.18 t m 理論上M應(yīng)等于M,現(xiàn)計(jì)算出M=-2.208 t m和M3=-2.18 t m略 有出入，可被視為是小數(shù)取位及多次方程的計(jì)算誤差，現(xiàn)取大值 M min=M2=-2.208 t m 1 2 1 2 MmaF冷 -M2 =丄 x 1.3 x 4.5 -2.208=1.082 t m 8 8 圍令的短邊為一簡(jiǎn)支梁 1 o M max= ql 8 =1 x 1.3 x 7.482 8 =9.09 t m 綜上計(jì)算，長(zhǎng)短邊上最不利截面應(yīng)在短邊上， Mmax=.09 t m (3) 鋼圍令強(qiáng)度驗(yàn)算 圍令強(qiáng)度驗(yàn)算 選用 2I40a, W=2x 1085 cm3 2 =1988 kg/cm 1

17、885 kg/cm 雖然鋼圍令撐梁處的外緣應(yīng)力已超過(guò) 1.3 (T = 1885 kg/cm 2但 只超出5%左右。況且，在抽水時(shí)，鋼圍令對(duì)撐梁的壓緊面產(chǎn)生微笑 V + f f 2 7.48 - 6 _ M 43.14 105 c = - = - W 2 1085 -18 - 變形使撐梁處的負(fù)彎矩值減小；再則，撐梁處是一個(gè)面而不是理論上 的點(diǎn)，對(duì)鋼圍令的負(fù)彎矩也有削峰作用。故認(rèn)為 2I40a是安全的。-19 - 撐梁擬選用S =8mm 500的鋼管樁 -：(D4 d4)二(51.64 -504) 4 41195cm 64 64 撐梁為一壓桿，現(xiàn)計(jì)算其壓桿失穩(wěn)時(shí)臨界力： 從右側(cè)的計(jì)算簡(jiǎn)圖，可在相

18、關(guān)資料中差得壓桿的臨界力 Pkp =H2E% = n 2x 2.1 x 106x41195/7802=1.403 x 106kg=1403T 實(shí)際壓力RB=50T K=1403/50=28.1 4 撐梁的壓桿穩(wěn)定系數(shù)遠(yuǎn)大于4.是安全的 施工時(shí)應(yīng)注意： a） 撐梁應(yīng)設(shè)置在中層鋼圍令的中點(diǎn)，且在同一水平面內(nèi)； b） 撐梁與圍令處的套箱面板是密貼的面接觸，且不能在面板上移動(dòng) 可采用的辦法很多，但要考慮圍令套箱的方便拆除不受影響； c） 撐梁是空心的 500鋼管樁。故澆筑承臺(tái)時(shí)，當(dāng)澆的各面塊接近 管頂時(shí)，將管局部割開(kāi)填實(shí)砼。 上層圍令強(qiáng)度驗(yàn)算 選用 I32a W=692.5cm3 直撐梁選用I32a Jy=459.0cm4 Pkp =X2E% = n 2 x 2.1 x 106 x 459/74 8 2=170 03kg=17T 實(shí)際壓力估算為6TFkp i M CT = W 5 9.09 10 692.5 2 1312.6 kg/cm v 1.3 er = 1885 kg/cm -20 - K=17/6=2.83 v4 壓桿穩(wěn)定系數(shù)