建筑施工組織設(shè)計(jì)方案大全便橋棧橋平臺(tái)吊箱計(jì)算說明

1、附件一：柬埔寨洞里薩河大橋8#墩承臺(tái)鋼套箱施工過程結(jié)構(gòu)分析委托單位：杭交工集團(tuán)柬埔寨大橋工程項(xiàng)目部承擔(dān)單位：浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)研究所編 寫：王金昌審 核：汪建竹1工程概況柬埔寨洞里薩大橋主墩為梭形，平面尺寸11.3m×10.3m，承臺(tái)高6m，底標(biāo)高為-5.3m。承臺(tái)施工擬采用鋼套箱方案，鋼套箱外圍尺度為11.3m×10.3m×6m。2工況描述2.1水文條件（1）水位和流速該橋所處河流的水位及流速見2.1所示。表2.1 潮位特征值項(xiàng)目特征值最高水位10.5m設(shè)計(jì)水位6.5m最大流速0.70m2.2計(jì)算工況根據(jù)鋼套箱的施工方案，在實(shí)際施工過程中遇到的各種荷載組合，總結(jié)了以下

2、四種不利荷載工況：1、階段一、套箱起吊 結(jié)構(gòu)組成：底板及底板主次梁、吊架、內(nèi)部桁架梁。 作用荷載：結(jié)構(gòu)自重。2、階段二、套箱安裝結(jié)束尚未澆封底砼（加固已結(jié)束） 結(jié)構(gòu)組成：底板及底板主次梁、內(nèi)部桁架梁、吊架、樁。 作用荷載：結(jié)構(gòu)自重、波流力。3、階段三、澆注封底砼，但砼尚未有強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)組成：底板及底板主次梁、內(nèi)部桁架梁、吊架、樁。作用荷載：結(jié)構(gòu)自重、封底砼自重、封底砼側(cè)壓力、波流力、靜水浮力。4、階段四、澆注下層砼，但砼尚未有強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)組成：封底砼、內(nèi)部桁架梁、吊架、樁。作用荷載：結(jié)構(gòu)自重、封底砼自重、下層砼自重、下層砼側(cè)壓力、波流力、靜水浮力、靜水側(cè)壓力。3計(jì)算參數(shù)4計(jì)算模型4.1計(jì)算方法1、

3、承臺(tái)套箱、樁基的波流力計(jì)算根據(jù)水力學(xué)動(dòng)量計(jì)算公式，流體與固體邊界的相互作用力可以按下式計(jì)算。式中，i 為1，2，3方向；初始水流速度修正系數(shù)，取值為1；初始水流速度（m/s）；與結(jié)構(gòu)物碰撞后水流速度修正系數(shù)，取值為1；與結(jié)構(gòu)物碰撞后水流速度（m/s）。 水的密度（kg/m3）；，面積A上單位時(shí)間通過的水流量（m3/s）。計(jì)算時(shí)，取最不利情況，即假定水流與套箱接觸后速度為0，從而有（N）2、計(jì)算模型的尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)資料可得數(shù)模分析的鋼套箱外圍尺度為11.3m×10.3m×6m的鋼套箱。分析方法為三維有限單元法，具體分析時(shí)采用空間梁?jiǎn)卧蜌卧獙?duì)物理模型進(jìn)行離散。4.2模型參數(shù)主

4、要構(gòu)件模型類型及參數(shù)詳見表4.1。表4.1 主要構(gòu)件模型參數(shù)表序號(hào)構(gòu)件名稱材料構(gòu)件尺寸單元類型1底板主、次梁鋼材56a 16梁2套箱側(cè)板鋼材厚6mm板殼3吊架鋼材口600×400梁板殼4套箱豎向肋梁鋼材 16 梁5水平肋鋼材 16梁6封底砼砼C25厚800mm板殼7下層砼砼C25厚3500mm8鋼管樁鋼材直徑2700mm，厚100mm梁9內(nèi)部桁架梁主梁鋼材2998梁10內(nèi)部桁架梁聯(lián)系鋼材2998梁鋼套箱的材料遵循彈性變形規(guī)律，彈性本構(gòu)模型基本力學(xué)參數(shù)為彈性模量和泊松比，鋼的彈性模量取為2.0×105MPa，泊松比為0.3。完成鋼套箱各個(gè)階段的計(jì)算后，要判斷鋼材是否達(dá)到屈服應(yīng)

5、力，鋼的屈服應(yīng)力為195MPa。5鋼套箱計(jì)算結(jié)果現(xiàn)將鋼套箱結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件在各個(gè)階段計(jì)算荷載作用下的內(nèi)力結(jié)果及位移結(jié)果匯總整理如下。內(nèi)容包括每一階段中，鋼套箱各構(gòu)件的具體內(nèi)力數(shù)值及內(nèi)力分布情況。5.1 階段一：起吊階段起吊階段，鋼套箱和鋼內(nèi)支撐的有限元模型見圖所示，其中鋼套箱側(cè)板采用四結(jié)點(diǎn)縮減積分殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其余的加勁肋和底部縱橫向梁采用空間兩結(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧M(jìn)行網(wǎng)格劃分。起吊階段受到的荷載為結(jié)構(gòu)自重，通過定義質(zhì)量密度和激活豎向重力加速度即可。根據(jù)試算，在八根I56a縱梁端部設(shè)置鉸結(jié)約束外，在外側(cè)兩根I56a工字鋼中部設(shè)置吊點(diǎn)，提供豎向約束條件。圖給出了在自重荷載作用下的Mises等效應(yīng)力分布

6、，鋼套箱底部靠近中間位置應(yīng)力較大，Mises等效應(yīng)力達(dá)69.23MPa，這是由于在此處施加吊點(diǎn)約束的緣故，最小Mises等效應(yīng)力為19.59kPa，但是這些值都還在工字鋼極限應(yīng)力范圍之內(nèi)。在起吊階段，結(jié)構(gòu)雖然在工字鋼和套箱側(cè)壁的一些部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，但是集中的應(yīng)力值都不是很大。圖為整個(gè)結(jié)構(gòu)豎向最大位移分布圖，由圖可知，鋼套箱的最大豎向位移為7.63mm。圖5.1.4為水流方向（2方向）位移分布，位移較小。圖5.1.1 起吊階段鋼套模型圖5.1.2 Mises應(yīng)力云圖圖5.1.3豎向位移云圖圖5.1.4 水流方向（2方向）水平位移云圖5.2 階段二：套箱安裝結(jié)束尚未澆封底砼 起吊安裝好，但未

7、澆注混凝土?xí)r結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果。受到的荷載有：結(jié)構(gòu)自重，波流力。在這些荷載作用下，套箱受到重力方向與水平荷載作用下的應(yīng)力及位移分布如圖圖所示，與圖5.1.2圖對(duì)比可知，考慮波流力作用后，套箱應(yīng)力有所增加，集中力的位置基本上沒有變化，波流力影響有限。圖5.2.1 Mises應(yīng)力分布圖 豎向位移方分布圖5.2.3 水流方向（2方向）水平位移云圖5.3 階段三：澆注封底砼，但砼尚未有強(qiáng)度澆注下層混凝土，但此時(shí)還未有強(qiáng)度達(dá)到70%。受到的荷載有：結(jié)構(gòu)自重，波流力，未達(dá)到70%的平臺(tái)混凝土自重，浮力。因設(shè)計(jì)時(shí)在每根工程樁頂部設(shè)置套箍，從而底部縱橫向梁受到豎向約束作用，采用有限元進(jìn)行分析時(shí)，將該約束簡(jiǎn)化為彈簧，

8、彈簧剛度取為2.0×109N/m，見圖所示。激活這些彈簧約束后，施加澆注的下層混凝土形成的荷載。圖 設(shè)置豎向彈簧示意計(jì)算得到的Mises等效應(yīng)力見圖所示，最大Mises等效應(yīng)力達(dá)147.7MPa，有典型的應(yīng)力集中現(xiàn)象，但鋼材尚未達(dá)到屈服應(yīng)力。豎向位移分布見圖所示，最大豎向位移為1.25cm。圖5.3.2 Mises應(yīng)力云圖圖 豎向位移方分布5.4 階段四：澆注下層砼，但砼尚未有強(qiáng)度平臺(tái)混凝土澆注完成，同時(shí)澆注上層混凝土，受到的荷載有：結(jié)構(gòu)自重，波流力，套箱靜水壓力，浮力，平臺(tái)混凝土自重，強(qiáng)度未達(dá)到70%的上層混凝土自重。在平臺(tái)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以后，可以在上部澆注厚度為3.5m為上

9、層混凝土。在澆注上層混凝土之前，需要將套箱內(nèi)部的水排出。在上層混凝土強(qiáng)度未達(dá)到70%時(shí)，混凝土對(duì)套箱側(cè)壁還有側(cè)向壓力作用。同時(shí)，由于套箱內(nèi)部水排出，套箱側(cè)壁內(nèi)外受到靜水壓力也不一樣。下部平臺(tái)混凝土起作用后，下部相當(dāng)于密閉，套箱還受到水的浮力作用。此時(shí)80cm下層混凝土已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，形成板體，此有限元分析步中激活底板殼，整體受力好。計(jì)算得到的Mises等效應(yīng)力見圖，最大等效應(yīng)力為153.0MPa，最大豎向位移為1.269cm。圖 Mises等效應(yīng)力分布圖5.4.2 豎向位移分布5.5 割除鋼護(hù)筒內(nèi)支撐澆筑完成承臺(tái)混凝土且混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，割除內(nèi)支撐。拆撐后等效Mises應(yīng)力分布見圖所示，

10、最大等效應(yīng)力為132.3MPa，因?yàn)閼?yīng)力重新分配，最大等效應(yīng)力有所減小。圖 Mises等效應(yīng)力分布豎向位移分布如圖所示，與拆撐前相差不大，說明拆撐對(duì)豎向位移分布影響較小。圖5.5.2 豎向位移分布圖圖分別為拆撐前后兩個(gè)水平方向的位移分布，1方向最大位移增加較多，拆撐后最大位移為1.683cm。圖5.5.3 拆撐前1方向位移分布 圖5.5.4 拆撐后1方向位移分布圖5.5.5 拆撐前2方向位移分布 圖5.5.6 拆撐后2方向位移分布雖然應(yīng)力滿足要求，但為了增加鋼套箱的良好受力，應(yīng)在承臺(tái)混凝土與鋼套箱間增設(shè)水平或斜向支撐。7 吊桿內(nèi)力復(fù)核吊桿內(nèi)力由最不利工況決定，作用于吊桿上的力為鋼套箱上約束節(jié)點(diǎn)

11、的反力。澆筑封底混凝土且混凝土未達(dá)到強(qiáng)度時(shí)對(duì)應(yīng)的支反力最大，如圖6.1所示（非框中數(shù)字單位為kN）。由公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D62-2004）可知，32精軋螺紋鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為770MPa，標(biāo)準(zhǔn)值為930MPa，所以單根32精軋螺紋鋼筋抗拉力設(shè)計(jì)值為單根32精軋螺紋鋼筋抗拉力標(biāo)準(zhǔn)值為從而雙根32精軋螺紋鋼筋抗拉力設(shè)計(jì)值為1238.54kN。所以采用32精軋螺紋鋼筋作為吊桿時(shí)，采用設(shè)計(jì)值時(shí)定義安全系數(shù)時(shí)，安全系數(shù)為采用標(biāo)準(zhǔn)值定義安全系數(shù)時(shí)，安全系數(shù)為圖7.1 所有工況中反力分布7 結(jié)論雖然整個(gè)鋼平臺(tái)高度較大，但是整體剛度很大，所以整個(gè)平臺(tái)在重力、水流力、水浮力以及

12、套箱外靜水壓力作用下，應(yīng)力都在極限允許值范圍內(nèi)。在底板（工字鋼和槽鋼）與套箱側(cè)壁接觸的區(qū)域以及兩個(gè)側(cè)壁面連接的附近有應(yīng)力集中現(xiàn)象，但是這些應(yīng)力集中值都不是很大，結(jié)構(gòu)在安裝、澆注底部混凝土，澆注上層混凝土的過程中都在應(yīng)力控制范圍之內(nèi)。在澆注底部混凝土結(jié)束后，由于混凝土自重，上部套箱重量和本身自重作用，底板中部在豎向位移有些偏大。但在下層混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求，套箱中水體排出后，受到下部浮力作用，底板（工字鋼和槽鋼）豎向位移又有較大恢復(fù)。對(duì)于這些位移較大的位置，需要關(guān)注，可以在中部加固，提高底板剛度，減小位移。保證平臺(tái)施工時(shí)的穩(wěn)定性。整個(gè)結(jié)構(gòu)在整個(gè)施工階段中強(qiáng)度均能滿足要求。 附件二：柬埔寨洞里薩河大

13、橋便橋的計(jì)算委托單位：杭交工集團(tuán)柬埔寨大橋工程項(xiàng)目部承擔(dān)單位：浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)研究所編寫：王金昌審核：汪建竹1. 便橋的基本概況2計(jì)算時(shí)材料參數(shù)和幾何參數(shù)3上部結(jié)構(gòu)分配梁的受力計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)資料可知，不論是履帶車還是汽車，荷載均直接作用于鋼板，這8mm厚的鋼板將荷載分?jǐn)偟絀25a縱梁上，而I25a縱梁由I40a梁支撐，本次計(jì)算時(shí)偏于保守將I40a和I25a分別簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁。I40a的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3.1所示，其中在跨中施加的荷載集度為12.5t，計(jì)算結(jié)果見圖3.2所示和圖3.3所示，鋼材尚未屈服。圖3.1 I40a鋼計(jì)算簡(jiǎn)圖圖3.2 I40a鋼Mises應(yīng)力圖3.3 I40a鋼豎向撓度I25a鋼縱向支

14、撐于I40a，支撐間距為150cm，偏于保守計(jì)算時(shí)簡(jiǎn)化為150跨徑的簡(jiǎn)支梁，I25a鋼橫向間距為30cm，考慮12.5t由三根I25a承擔(dān)，所以作用于I25a上的集中荷載為4666.7N，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3.4所示，計(jì)算結(jié)果見圖3.5和圖3.6所示，工字鋼尚未屈服。圖3.4 I25a鋼計(jì)算簡(jiǎn)圖圖3.5 I25a鋼Mises應(yīng)力圖3.6 I25a鋼豎向撓度實(shí)際上分配梁縱橫交錯(cuò)，且上面鋪設(shè)了8mm鋼板，所以對(duì)于I40a和I25a鋼的承載能夠滿足使用要求。4有限元分析模型的建立和荷載場(chǎng)的確定對(duì)上下部結(jié)構(gòu)共同作用進(jìn)行分析時(shí)，主要考慮了鋼管樁、I56a橫梁、貝雷片構(gòu)成的梁和地基（側(cè)向簡(jiǎn)化為彈簧）。上部其余部

15、分換算為荷載施加于I56a橫梁和貝雷梁上。4.1 荷載場(chǎng)的計(jì)算（1）自重荷載的計(jì)算I56a橫梁和I56a橫向分配梁，共9根，每根長(zhǎng)7m，每延米重106.316kg，共重：6697.8kg；I25a縱梁，每跨31根，每根長(zhǎng)12.0m，每延米重38.105kg，共重：14175.1kg；橋面鋼板厚8mm，長(zhǎng)12m，寬6m，共重：5652.0kg；貝雷片，每片275kg，每跨16片，共重：4400kg?？偣仓兀?0924.9kg。（2）水流力 在有水流作用范圍內(nèi)，水流力集度為615.8N/m。4.2 有限元分析模型的建立采用空間梁?jiǎn)卧蛷椈蓡卧獙?duì)便橋上下部結(jié)構(gòu)共同作用進(jìn)行模擬，其中彈簧用來模擬土對(duì)樁

16、的作用，樁可能發(fā)生兩個(gè)平面上兩個(gè)方向的變形，所以設(shè)置了雙向彈簧，其中彈簧的剛度通過”m”法確定，即k=mZ式中，m為抗力系數(shù)，粘土取為6×106N/m，淤泥取為6×106N/m。 Z為自地表向下深度。 I56a、鋼管樁和貝雷梁采用兩結(jié)點(diǎn)空間單元進(jìn)行離散，為了更符合實(shí)際工況，梁與梁之間采用鉸接耦合（如圖中的圓圈所示），即約束三個(gè)平動(dòng)自由度，轉(zhuǎn)角自由度放松。有限元模型如圖4.1所示。圖4.1 有限元模型邊界條件：樁底施加豎向約束，土彈簧另一端（未與樁相連的端點(diǎn)）施加三個(gè)方向的平動(dòng)自由度約束。荷載的施加：（1） 自重荷載平均分布作用于貝雷梁上，線荷載集度為12885.4N/m。（

17、2） 將履帶吊荷載均勻分布到貝雷梁上。（3） 將水流力以均布荷載的形式施加于每側(cè)的迎水面?zhèn)取＞唧w見圖4.2所示。圖4.2 荷載及邊界條件5計(jì)算結(jié)果及分析 通過鋼板的分散作用，所以將履帶等荷載平均傳遞至兩側(cè)貝雷片上，線荷載集度為21800N/m。通過有限元計(jì)算，可得到應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)。圖5.1為Mises等效應(yīng)力分布，最大應(yīng)力為4.08MPa，圖5.1 Mises應(yīng)力分布主方向的剪力和彎矩分布分別見圖5.2和圖5.3所示，由圖可知，最大剪力為230.5kN，最大彎矩為357.8kN.m，遠(yuǎn)小于兩片貝雷片的允許彎矩和剪力。圖5.2 主方向的剪力分布圖5.3 主方向的彎矩分布便橋的豎向位移和水流方向的

18、水平位移分布分別見圖5.4和圖5.5所示。最大豎向位移為5.824mm，最大水平位移為0.376mm，說明側(cè)向水流力對(duì)變形的影響不大。圖5.4 豎向位移等值線圖5.5水流方向側(cè)向位移等值線 圖5.6給出了豎向反力分布，由圖可知，最大豎向支反力為328.8kN，將由樁側(cè)摩阻力和樁端支承反力承擔(dān)。圖5.6樁底豎向反力分布6. 單樁承載力的計(jì)算6.1 單樁承載力計(jì)算公式參照公路橋梁地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ024-1985）鉆孔灌注樁的極限承載力可按下式計(jì)算：式中單樁軸向受壓容許承載力（kN）；樁的周長(zhǎng)（m）；樁在局部沖刷線以下的有效長(zhǎng)度（m）；樁底橫截面面積（m2）；樁壁土的平均極限摩阻力（kPa

19、），可按下式計(jì)算：土層層數(shù)；承臺(tái)底面或局部沖刷線以下各土層的厚度（m）；與對(duì)應(yīng)的各土層與樁壁的極限摩阻力（kPa）；樁尖處土的極限承載力（kPa），可按下式計(jì)算：樁尖處土的容許承載力（kPa）；樁尖的埋置深度（m）；地面土容許承載力隨深度的修正系數(shù)，取1.0；樁尖以上土的容重（kN/m3）;修正系數(shù)，取0.85；清底系數(shù)，取1.0。鋼管樁樁底均位于好的下臥層，本次計(jì)算所涉及的土層或巖層的參數(shù)見表7.1所示，其余指標(biāo)如厚度見地質(zhì)報(bào)告。表6.1 巖土參數(shù)分層代號(hào)巖土名稱地基土允許承載力(kPa)鉆孔灌注樁樁側(cè)土極限摩阻力(kPa)1淤泥4082粘土140403亞粘土160453淤泥質(zhì)亞粘土6015

20、1中砂、粗砂200552礫砂250601全風(fēng)化砂巖4001006.2 單樁承載計(jì)算 對(duì)于樁端未進(jìn)入巖層的鋼管樁，不考慮端承力。（1）樁周長(zhǎng)：（2）鋼管樁截面積：（3）鋼管樁內(nèi)芯中空面積： （4）樁側(cè)平均摩阻力的計(jì)算： （5）單樁豎向極限承載力從7#墩至8#墩，至巖層頂面上覆土層厚度在13.724.3m。所以僅考慮側(cè)摩阻力時(shí)單樁承載力為（7）單樁計(jì)算自重根據(jù)JTJ024-1985，位于局部沖刷線以下部分的樁身自重的一半作為外力考慮，地面以上樁長(zhǎng)4.4m，地面以下至樁端長(zhǎng)24.3m，所以單樁計(jì)算自重為（8）單樁豎向承載的安全系數(shù)7. 結(jié)論由以上分析結(jié)果可知，便橋滿足施工中使用要求。對(duì)于鋼管樁插入深

21、度不足，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)土層分布重新進(jìn)行計(jì)算，再?zèng)Q定是否要加打鋼管樁。 附件三：柬埔寨洞里薩河大橋棧橋的計(jì)算委托單位：杭交工集團(tuán)柬埔寨大橋工程項(xiàng)目部承擔(dān)單位：浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)研究所編 寫：王金昌審 核：汪建竹1. 棧橋的基本概況2計(jì)算時(shí)材料參數(shù)和幾何參數(shù)3荷載場(chǎng)的計(jì)算以單跨為單位進(jìn)行計(jì)算。（1）輸運(yùn)混凝土導(dǎo)管的重量：1548.5kg；（2）輸運(yùn)混凝土的最大重量：7372.6kg；（3）鋪設(shè)鋼板的重量：1978 kg；（4）貝雷片總重量：3850kg。（5）在有水流作用范圍內(nèi)，水流力集度為615.8N/m。4貝雷梁承載能力的計(jì)算考慮到鋼板分?jǐn)傋饔?，兩片貝雷片平均分?dān)荷載，均布荷載集度為4284.0N

22、。偏于安全和計(jì)算簡(jiǎn)介，將貝雷梁簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，計(jì)算結(jié)果見圖4.1和圖4.2所示，由圖可知最大彎矩為425.1kN.m，最大剪力為40.48kN，最大撓度為2.097cm。滿足貝雷片允許彎矩和剪力要求。圖4.1 主彎矩分布圖4.2 剪力分布圖4.3 撓度等值線5導(dǎo)管架的計(jì)算導(dǎo)管架兩側(cè)受到偏載作用時(shí)，即一側(cè)混凝土輸運(yùn)管運(yùn)輸混凝土，同時(shí)受到水流力的作用。有限元計(jì)算模型見圖4.1所示，鋼管架底部為三個(gè)方向的鉸接約束，貝雷片兩端受到鉸接約束作用，從而使棧橋水平向受到三個(gè)位置的約束，從而增加了抗水平的變形能力。由圖可知，最大Mises等效應(yīng)力為65.29MPa，最大豎向位移為1.244cm，最大水平位移為3

23、.377cm。同時(shí)由計(jì)算結(jié)果得到約束反力，豎向約束反力在-3.83kN118.8kN，僅在局部位置出現(xiàn)，影響不大。水平向約束反力在-28.35kN8.97kN之間，為了增加水平向抗滑能力，應(yīng)在中間導(dǎo)管架及貝雷片兩端采取一些加固措施。圖4.1 有限元計(jì)算模型圖5.5 鋼管架Mises等效應(yīng)力圖5.6 鋼管架豎向位移分布圖5.7 鋼管架水流方向水平位移分布圖5.8 鋼管架豎向反力分布圖5.9 鋼管架水流方向反力分布6結(jié)論與建議如果導(dǎo)管架底部置于力學(xué)性能參數(shù)好的砂粒層或巖層頂上，此時(shí)導(dǎo)管架不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樗髁ψ饔枚a(chǎn)生傾覆，這部分水平力由底部摩擦力提供，底部能提供多大摩擦力，有待于進(jìn)一步驗(yàn)證，否則為了

24、限制導(dǎo)管架的側(cè)向移位，應(yīng)采用一些附加措施。由地質(zhì)資料可知，一些導(dǎo)管架底部為淤泥或淤泥質(zhì)亞粘土，由最大豎向荷載高達(dá)75kN，由設(shè)計(jì)圖紙可知，在導(dǎo)管架底部設(shè)計(jì)了三角形墊板，墊板面積為2.00m2，如果導(dǎo)管架底部直接支承于淤泥層頂，而淤泥的地基允許承載力為50kPa，所以由墊板大小的淤泥提供的支反力為100kN，因淤泥頂受到一定厚度水流作用，地基承載力會(huì)有所提高，所以導(dǎo)管架的豎向承載能夠滿足要求，但為了抵抗水平力的作用，導(dǎo)管架豎向鋼管應(yīng)插入下覆土層一定的深度，至少2.00m。附件四：柬埔寨洞里薩河大橋8#墩施工平臺(tái)的計(jì)算委托單位：杭交工集團(tuán)柬埔寨大橋工程項(xiàng)目部承擔(dān)單位：浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)研究所編 寫：王金

25、昌審 核：汪建竹18#墩施工平臺(tái)基本概況2計(jì)算時(shí)材料參數(shù)和幾何參數(shù)3荷載的確定（1）上部自重荷載的計(jì)算36C槽鋼每延米重量為75.31kg，共有25根，每根長(zhǎng)度為20.5m，共重38596.4kg。I56a每延米重量為106.316kg，共有10根，每根長(zhǎng)度為13.5m，共重14352.7kg。甲板的鋼板厚為8mm，重量為15708.8kg。貝雷片，共有56片，重量為15400kg。所以上部荷載自重總共為84057.9kg。（2）人群荷載，考慮在平臺(tái)上同時(shí)有20個(gè)人，每個(gè)人重量考慮為100kg，共重2000kg。（3）考慮兩臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工，每臺(tái)鉆機(jī)重量考慮為15t，附屬設(shè)備為15t，共45t。

26、（4）在有水流作用范圍內(nèi)，水流力集度為615.8N/m。（5）船只撞擊力，順橋向?yàn)?00kN，橫橋向?yàn)?50kN。4. 平臺(tái)施工時(shí)計(jì)算結(jié)果及分析4.1 有限元模型的建立采用空間梁?jiǎn)卧蛷椈蓡卧獙?duì)便橋上下部結(jié)構(gòu)共同作用進(jìn)行模擬，其中彈簧用來模擬土對(duì)樁的作用，樁可能發(fā)生兩個(gè)平面上兩個(gè)方向的變形，所以設(shè)置了雙向彈簧，其中彈簧的剛度通過”m”法確定，即k=mZ式中，m為抗力系數(shù)，粘土取為6×106N/m，淤泥取為6×106N/m。 Z為自地表向下深度。 I56a、鋼管樁和貝雷梁采用兩結(jié)點(diǎn)空間單元進(jìn)行離散，為了更符合實(shí)際工況，梁與梁之間采用鉸接耦合（如圖中的圓圈所示），即約束三個(gè)平動(dòng)

27、自由度，轉(zhuǎn)角自由度放松。有限元模型如圖4.1所示。圖4.1 有限元模型邊界條件：樁底施加豎向約束，土彈簧另一端（未與樁相連的端點(diǎn)）施加三個(gè)方向的平動(dòng)自由度約束。荷載的施加：（4） 自重荷載（包括人群荷載）平均分布作用于貝雷梁上，線荷載集度為13039N/m。（5） 鉆機(jī)及附屬設(shè)備按不利情況布置于平臺(tái)中央，以集中荷載的形式施加于四個(gè)結(jié)點(diǎn)上。 （6） 將水流力以均布荷載的形式施加于每側(cè)的迎水面?zhèn)?。具體見圖4.2所示。圖4.2 荷載及邊界條件4.2 計(jì)算結(jié)果及分析 通過有限元計(jì)算，可得到應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)。圖4.3為Mises等效應(yīng)力分布，最大應(yīng)力為41.69MPa。圖4.3 Mises應(yīng)力分布主方向的

28、剪力和彎矩分布分別見圖4.4和圖4.5所示，由圖可知，最大剪力為219.7kN，最大彎矩為439.3kN.m，遠(yuǎn)小于兩片貝雷片的允許彎矩和剪力。圖4.4 主方向的剪力分布圖4.4 主方向的彎矩分布平臺(tái)的豎向位移和水流方向的水平位移分布分別見圖4.5和圖4.6所示。最大豎向位移為2.113 cm，最大水平位移為1.669mm，說明側(cè)向水流力對(duì)變形的影響不容忽視。圖4.5 豎向位移等值線圖4.6 水流方向側(cè)向位移等值線 圖4.7為樁底反力分布，由圖可知，最大樁底反力為225.7kN，實(shí)際上這部分力由樁側(cè)摩阻力和樁端支承力承擔(dān)。圖4.7 樁底支承反力考慮材料、浮吊、交通船的靠泊等因素，作用于樁頂最外

29、側(cè)位置處，施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)的Mises等效應(yīng)力分布見圖4.8所示和圖4.9所示。由圖可知，在平臺(tái)分別受到橫橋向和順橋向撞擊荷載作用時(shí)，最大Mises等效應(yīng)力分別達(dá)到377.3MPa和238.9MPa，已超過鋼材的屈服應(yīng)力，結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞，所以為了應(yīng)對(duì)該橫橋向和順橋向碰撞力的作用，應(yīng)采取一些附加防撞措施。圖4.8 施工平臺(tái)受到橫橋向水平撞擊力作用下的等效應(yīng)力分布圖4.9 施工平臺(tái)受到順橋向水平撞擊力作用下的等效應(yīng)力分布5. 采用鋼套箱進(jìn)行8#承臺(tái)施工時(shí)的計(jì)算結(jié)果及分析根據(jù)鋼套箱部分的數(shù)值模擬分析結(jié)果顯示，澆筑承臺(tái)封底混凝土?xí)r為最不利加載工況，此時(shí)封底混凝土自身強(qiáng)度尚沒有發(fā)揮出來，所以自重荷載通過鋼

30、套箱傳到吊點(diǎn)上。5.1 荷載場(chǎng)的確定（1）鋼套箱的自重鋼套箱部分包括槽鋼、I字型鋼、圓鋼和鋼板，這部分重量共：50606.6kg；封底混凝土和承臺(tái)共重：1262050kg。所以鋼套箱部分作用于平臺(tái)上自重荷載總共為1312656.6kg。 水的浮力向上，該種工況下對(duì)鋼套箱受力有利，浮力為：704400kg。（2）水的浮力向上，該種工況下對(duì)鋼套箱受力有利，浮力為：704400kg。 所以作用于每個(gè)吊點(diǎn)上的作用力為：(1312656.6-704400)×10./16=380160.4kg5.2 計(jì)算結(jié)果及分析采用第四節(jié)的分析模型，除了將鉆機(jī)荷載移除外，其余條件不變。計(jì)算結(jié)果見下面圖所示。由

31、圖5.1圖5.3可知，最大Mises等效應(yīng)力為56.35MPa，最大剪力為170.1MPa，最大彎矩為320.6MPa，滿足強(qiáng)度要求。由圖5.4和圖5.5可知，最大豎向位移為1.757cm，最大水平位移為1.669cm。圖5.1 Mises等效應(yīng)力分布圖5.2 主剪力分布圖5.3 主彎矩分布圖5.4 豎向位移分布圖5.5 水平位移分布 圖5.6為樁底反力分布，由圖可知，最大樁底反力為498.8kN，實(shí)際上這部分力由樁側(cè)摩阻力和樁端支承力承擔(dān)。但此處計(jì)算時(shí)未考慮七根工程樁的豎向支承作用，所以計(jì)算得到的樁底反力較大。圖5.6 樁底支承反力在澆筑承臺(tái)時(shí)，工程樁對(duì)鋼套箱已能提供豎向支承作用，在澆筑承臺(tái)工況將工程樁的作用簡(jiǎn)化為豎向彈簧，彈簧的剛度為2.5×109N/m，如圖5.7給出的考慮工程樁（等效為彈簧作用時(shí)）的有限元網(wǎng)格劃分圖。最不利工況下的約束反力如圖5