深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)和雙壁鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究

深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)和雙壁鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究近年來一種適用于河床比較深,承臺(tái)底標(biāo)高在水面以下且距河床較高情況下的一種新型有底結(jié)構(gòu)鋼吊箱圍堰在橋梁深水承臺(tái)的施工中得到使用,這種鋼吊箱圍堰的力學(xué)性能受多種因素影響,其結(jié)構(gòu)可靠性直接關(guān)系到橋梁承臺(tái)施工的成敗。本文以深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)和雙壁鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為為研究對(duì)象,在研究和總結(jié)了深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)和雙壁鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)的施工、設(shè)計(jì)和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,使用三維有限元軟件Midascivil對(duì)新疆喀拉塑克水庫特大橋10#墩樁基及承臺(tái)施工中施工平臺(tái)和鋼吊箱圍堰工程實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算分析,得到了該施工平臺(tái)和鋼吊箱在結(jié)構(gòu)自重、風(fēng)荷載、流水荷載、靜水壓力、施工荷載等及其組合的各種工況下的應(yīng)力變化和變形特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,深入探討和分析了施工平臺(tái)和鋼吊箱圍堰力學(xué)性能的影響因數(shù),包括施工平臺(tái)中鋼桁架結(jié)構(gòu)尺寸、鋼護(hù)筒壁厚、鋼護(hù)筒嵌入深度,鋼吊箱圍堰壁板厚度、雙壁間注水高度、底龍骨截面尺寸、雙壁間支撐桿件間距,得到該施工平臺(tái)和鋼吊箱圍堰在上述影響因素的改變所帶來的力學(xué)狀態(tài)的變化規(guī)律,提出了改善深水基礎(chǔ)施工平臺(tái)及雙壁鋼吊箱圍堰整體和局部受力的設(shè)計(jì)建議如下:1、施工平臺(tái)上下弦桿的尺寸對(duì)桁架的應(yīng)力影響比較大,而對(duì)變形影響比較小。上下弦桿截面尺寸采用I28b時(shí),就足以滿足施工平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)安全性。2、鋼護(hù)筒壁板厚度的增加或減小對(duì)鋼護(hù)筒的應(yīng)力、應(yīng)變影響比較小。當(dāng)鋼護(hù)筒壁厚為12mm時(shí)即可滿足鋼護(hù)筒的安全性。3、鋼護(hù)筒的底部邊界條件模擬的形式對(duì)施工平臺(tái)的應(yīng)力影響比較大。鋼護(hù)筒底部約束越弱,施工平臺(tái)應(yīng)力和變形越大。當(dāng)?shù)撞考s束以鉸接形式模擬時(shí),施工平臺(tái)的應(yīng)力超過了允許應(yīng)力。這就要求鋼管樁基施工期間,特別是施工平臺(tái)初始階段(只有4根鋼管樁護(hù)筒)鋼管樁基必須嵌入到基巖中且有足夠深度,以達(dá)到樁基底部滿足固定端約束的條件。4、鋼吊箱壁板厚度減小時(shí),對(duì)鋼吊箱內(nèi)、外壁板的應(yīng)力和外壁板的變形影響較大,對(duì)內(nèi)支撐的應(yīng)力和對(duì)內(nèi)支撐,內(nèi)壁板的變形影響較小。因此在保證內(nèi)支撐,雙壁鋼吊箱圍堰整體結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)為了更能發(fā)揮鋼材的性能建議將鋼吊箱壁板的厚度控制在5mm~6mm之間。5、通過增加雙壁間注水水位高度可以有效減小外壁板的位移和改善外壁板的受力,但同時(shí)會(huì)對(duì)內(nèi)壁板的受力產(chǎn)生不利的影響。由于雙壁間的注水高度可以根據(jù)鋼吊箱的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)隨時(shí)做出調(diào)整,是改善鋼吊箱壁板受力的有效有段。為了發(fā)揮鋼材的材料性能,且為了保證內(nèi)壁板的應(yīng)力和位移不至太大,可以將雙壁間的注水水位控制在3.5m~4.5m之間。6、在整個(gè)施工過程中,底龍骨、底板次梁、底板的應(yīng)力始終處于低應(yīng)力狀態(tài),不利于鋼材材料性能的發(fā)揮。可以將底龍骨截面尺寸和底板厚度做較大的調(diào)整。底龍骨截面尺寸可以減小為I25b,底板厚度減小到4mm。7、雙壁間水平構(gòu)件的距離對(duì)內(nèi)、外壁板的應(yīng)力、變形影響比較大,在設(shè)計(jì)時(shí)必須要重視雙壁間水平構(gòu)件之間的距離。提出的所有這