墩吊箱計算書

xx大橋及南北連接線工程主橋3#墩承臺吊箱圍堰設(shè)計計算書xx集團(tuán)第二工程有限公司年月xx市xx大橋及接線工程主橋3#墩承臺吊箱圍堰設(shè)計計算書xx市xx大橋及接線工程位于xx市東區(qū)，為連接城市二環(huán)和三環(huán)的市內(nèi)快速通道。工程主線全長4.811866km。其中xx大橋長1520m，跨越閩江，是全線的重要控制性工程。大橋主橋為獨塔自錨式懸索結(jié)構(gòu)，跨度：50+150+235+35=470m。3#墩為水中墩，承臺設(shè)計為獨立式，承臺尺寸為37400×6700×5000，為矩形高樁承臺。由于3#墩位于閩江中，受地表徑流、潮汐潮流共同作用，水流速度快，潮位變化大，水文條件復(fù)雜。綜合考慮經(jīng)濟(jì)、施工條件、通航、工期影響，決定采用吊箱圍堰工藝施工水中承臺。本設(shè)計計算書為3#墩承臺吊箱圍堰施工提供受力模型，驗算吊箱圍堰在各種工況下，其底板、內(nèi)支撐桁架、側(cè)板的面板及肋強(qiáng)度是否符合施工使用要求，確保吊箱圍堰的底板、內(nèi)支撐行架、側(cè)板有足夠的剛度、和強(qiáng)度及穩(wěn)定性，綜合考慮經(jīng)濟(jì)合理性的同時，使承臺施工得以順利進(jìn)行。一、基本數(shù)據(jù)1、承臺設(shè)計尺寸：37.4×6.7×5.0m承臺底標(biāo)高：+0.0m承臺頂標(biāo)高：+5.0m施工常水位：+5.0m最高潮水位：+5.2m2、吊箱整體尺寸:37.37×6.67×5.81m吊箱頂標(biāo)高：+5.5m吊箱底標(biāo)高：-0.30吊箱面板厚：δ=6mm3、底模作為一個整體布設(shè)面板，面板被肋分成區(qū)格360×360。底板肋：大肋：A=28.83cmW=178.0cmI=1780.4cmA=45.62cmW=365.6cmI=5118.4cm小肋：∠75×8A=11.50cmW=27.93cmI=59.96cm4、側(cè)模分順橋向和橫橋向：順橋向的整體尺寸為6.67m×5.80m；橫橋向的整體尺寸為37.4m×5.80m；側(cè)板豎肋：∠100×10A=19.26cmW=63.29cmI=179.51cm橫肋：A=45.62cmW=365.6cmI=5118.4cm5、鋼材彈性模量：E=2.1×10Pa鋼材容許應(yīng)力：[σ]=170Mpa螺栓抗剪切容許應(yīng)力：[σ]=230Mpa二、荷載計算1、荷載分類吊箱圍堰主要受到水的浮力，水的側(cè)壓力，澆注混凝土?xí)r產(chǎn)生的側(cè)壓力等荷載作用。①砼灌注時產(chǎn)生的荷載砼供應(yīng)量V=75m/h，則砼澆注速度查《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》側(cè)壓力；γ—砼的容重，γ=24KN/m；t—新澆砼的初凝時間，這里??；—外加劑影響修正系數(shù)，摻外加劑時為1.2；—坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)其為110~150mm時，取1.15。則P=0.22×24×10×1.2×1.15×0.3=39.9Kpa自《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》P附表D，可以查到砼對底板所產(chǎn)生的水平荷載值很小，且底板尺寸很大，對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。②水壓計算時偏安全考慮，水位以施工常水位計。則底板的浮力為55KN/m，側(cè)板的水側(cè)壓力為10hKN/m。③砼的自重承臺澆注后，自重P=26×5=130KN/m2、各工況荷載分析①工況1，吊箱抽水后，水位為最高潮水位時，吊箱底所受的向上的浮力為P=5.5×10=55KN/m，側(cè)板最大水壓P=55KN/m。②工況2，吊箱封0.3m砼后，最高水位時底板受力P=（57-0.3×24）=49.8KN/m③工況3，在最低水位+1.7時澆注承臺砼，底板受力（5.0×26+0.3×24-2.0×10）=117.2KN/m，方向與浮力相反。側(cè)板受水壓力和砼的側(cè)壓力控制，具體計算時再做分析。④工況4，最高水位+5.2時澆注承臺砼，底板受力（5.0×26-55+0.3×24）=82.2KN/m方向與浮力相反。綜合以上四種情況，知底板受力的絕對值最大為工況3，側(cè)板受力的絕對值最大為工況1，所以整個吊箱設(shè)計計算時應(yīng)力控制以工況1、3為依據(jù)。三、底板驗算（工況3控制）1、面板面板被小肋和大肋分成最大區(qū)格360mm×360mm。下面驗算之。①強(qiáng)度驗算，以雙向板為計算模型，且以三邊固定一邊簡支的最不利受力情況計算。此時，截面參數(shù)按下表（表1）取值：計算系數(shù)表1-0.0016600.00270.0168-0.06000-0.05500取寬度1mm的面板分析，則作用在單位長度上的力：，則有：支座最大彎矩：截面抵抗矩：故得：強(qiáng)度滿足要求?？缰袕澗劁摪宓牟此杀?，由公式和得到。所以，強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足要求。②撓度驗算撓度：撓度符合要求。2、肋底板肋分大肋和小肋：小肋：∠75×8A=11.5cmW=27.93cmI=59.96cm大肋：A=28.83cmW=178.0cmI=1780.4cmA=45.62cmW=365.6cmI=5118.4cm小肋間距為360mm，大肋間距為360mm。小肋兩端焊接在大肋上，跨徑360mm。大肋最大跨度2000mm。下面分別驗算小肋和大肋。①小肋假設(shè)區(qū)格里的荷載全部作用在小肋上，計算簡圖（圖1）。先求截面組合特性面積矩面積截面慣性矩：圖1截面抵抗矩：按三跨連續(xù)梁計算，如圖（圖2）Sap2000算得：圖2強(qiáng)度驗算強(qiáng)度符合規(guī)范要求。撓度驗算撓度符合規(guī)范要要求。②大肋取最不利位置進(jìn)進(jìn)行驗算，桁桁架下，大大肋間距11110mm，跨徑2000mmm。A=45..62cmmW=3665.6cmI=51118.44cm和面板組合如圖圖（圖3），先求截面組組合特性：：圖3強(qiáng)度驗算，按簡簡支梁計算算：強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。撓度驗算：撓度符合要求。四、側(cè)板（工況況1、3控制）面板被豎肋分成成3500mmm×2200mmm和350mm×2500mm兩種種區(qū)格，橫橫肋只在+2.2m處設(shè)2[，在+4.4m處設(shè)2[，如下圖圖示意（圖4）。圖41、面板面板支撐于豎肋肋上，豎肋肋間距3550mm。①對350mm×22200mm的區(qū)格，按按混凝土最最大壓強(qiáng)考考慮，則在在+2.2m處的新澆混混凝土側(cè)壓壓力P=39..9Kpa。面板以單向板計計算，以最最不利的兩兩跨連續(xù)梁梁計算，簡簡圖如下（圖圖5）：取面板板寬度1cm進(jìn)行行驗算。查表得圖5強(qiáng)度：強(qiáng)度符合規(guī)范要要求。撓度：撓度符合要求②對350mm×25000mm的區(qū)格，按按最高水位位+5.2mm考慮，則則在-0.3m處的最最大水壓力力P=100×5.5=55Kpa。面板以單向板計計算，以最最不利的兩兩跨連續(xù)梁梁計算，如圖5所示。取取面板寬度度1cm進(jìn)行行驗算。查表得強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。撓度：撓度滿足規(guī)范要要求2、豎肋豎肋兩端焊接在在橫肋上,,對豎肋按按簡支梁來來計算。對+2.2m～+4.4m以上的的豎肋（圖圖6）最不利工況為工工況3。豎肋間距b=350mmm。面積矩圖圖6面積豎肋簡化為簡支支梁，由于所受受荷載為不不均勻荷載載，通過ssap20000計算,如圖所示示（圖7），q=399.9×00.35==14kNN/m，得到:強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。撓度：圖7撓度滿足規(guī)范要要求。②對-0.3m～++2.2m之間的豎豎肋，工況1為最不利利受力模型型。截面性性質(zhì)同上。豎肋受力模型簡簡化簡支梁梁，由于側(cè)板板所受荷載載為不均勻勻荷載，通通過sapp20000計算,如圖所示示（圖9）：強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。撓度：圖9撓度滿足規(guī)范要要求。2、橫肋側(cè)板橫肋只在++2.2m處設(shè)2和在+4.4處設(shè)2。①橫肋處的受力分分兩種工況況，如圖示示（圖10）圖10取單位長度1mm，由sap22000計算得到到支座反力力如下表：：（表2）:支座座反力計算算值表2反力工況一工況三RmaxR1（kN）10.9528.2128.41R2（kN）90.33104.94104.94R3（kN）49.9726.4149.97下面的②～⑤步步分別計算算橫橋向和和順橋向上上下橫肋的的強(qiáng)度和撓撓度。其中中第②、③步由sap22000計算得到到最大彎矩矩值；④、⑤步對橫肋肋的受力模模型進(jìn)行了了簡化，再再根據(jù)《路路橋施工計計算手冊》后后附表查得得內(nèi)力和撓撓度計算系系數(shù)，求得得彎矩和撓撓度。②驗算橫橋向+22.2m處2的強(qiáng)度和撓撓度。因為在吊箱里需需設(shè)置底部部桁架，所所以橫肋可可簡化為的14跨連續(xù)梁?？缇喟磋扈旒茼槂S向向支撐布置置。如圖11所示。圖11A=55..1cmW==509ccmII=81444cm通過sap20000計算得：強(qiáng)度滿足要求。撓度：撓度滿足規(guī)范要要求。③驗算橫橋向+44.0m處2的強(qiáng)度和和撓度。同樣簡化為144跨連續(xù)梁梁（圖11示），均布布荷載為q=28..21/11=28..21kNN/m。A=455.62ccmW=3665.6cmI=51118.44cmSap2000計計算得：強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。撓度：撓度滿足規(guī)范要要求。④驗算順橋向+22.2m處2的強(qiáng)度。因為在吊箱里需需設(shè)置底部部桁架，所所以橫肋可可簡化為兩跨跨距離離相等的連連續(xù)梁。（跨跨徑=）計算簡圖圖如下（圖12）：A=55..1cmW==509ccmII=81444cm計算得出R的最最大值內(nèi)力系數(shù)按兩跨跨連續(xù)梁取取值圖12強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。撓度：撓度滿足規(guī)范要要求。⑤下面再驗算順橋橋向+4.4m處2的強(qiáng)度。因為在吊箱里需需設(shè)置上部部桁架，所所以橫肋可可視為兩跨距離相等的連連續(xù)梁（跨跨徑=）。如圖（圖12）：A=45.662cmW==365..6cmmI==51188.4cmm計算得R的最大大值內(nèi)力系數(shù)同上，有有：強(qiáng)度：強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。撓度：撓度滿足要求。桁架計算由于桁架主要承承受軸向力力作用，其其截面及受受力情況見見下表（表表3）。桁架架受力值及及其構(gòu)件表3內(nèi)力力值部位內(nèi)力最大值承力構(gòu)件順橋向橫橋向+2.2m處桁架架435.81450.282+4.4m處桁架架117.15121.0421．上桁架受力計計算對+4.0m處桁架架最大軸力力為，而上部桁架截截面為2（）強(qiáng)度滿足要求。2．上桁架受力計計算對底部桁架最大軸軸力為，而底部桁桁架截面為為2，（）強(qiáng)度滿足規(guī)范要要求。以上計算可知桁桁架強(qiáng)度滿滿足要求。由由于桁架的的自由長度度比較小且且其軸向受受壓穩(wěn)定系系數(shù)，所以不考慮慮它的軸向向整體穩(wěn)定定性穩(wěn)定性性。七、焊縫驗算1．底板與肋的連連接焊縫，受剪。根據(jù)以前施工經(jīng)經(jīng)驗，底板板和肋采用用焊50mmm間隔1000mm的間間隔焊，焊焊縫6mm。2．底板與鋼護(hù)筒筒的連接焊縫（包括F3、F4和F5），抗剪。而底板和鋼護(hù)筒筒焊縫的長長度由工況況一決定。按按平均分配配原則。底底板受到的的力為：FF=（37.44×6.7×55）×25=313222.5KKN，則每每根鋼護(hù)筒筒分配剪力力為N=313322.55/14=22377.3KNN，焊縫高高度為8mmm。由焊縫抗剪強(qiáng)度：：可得：焊縫總長度對于8mm的角角焊縫，，故得到到每根護(hù)筒筒的焊縫長長度：。綜合考慮立焊等等不利因素素，要求F3、F5與護(hù)筒連連接時，焊焊接長度不不得小于116×30cm，焊縫縫8mm。3．側(cè)板豎肋與面面板的焊縫縫，抗剪。底板和肋采用焊焊50mmm間隔1000mm的間隔隔焊，焊縫縫6mm。八、連接與吊掛掛系統(tǒng)1．側(cè)板間連接（螺栓計算，工況一）選取最下層螺栓栓進(jìn)行驗算算，其計算算簡圖如圖圖11：由（x為側(cè)