基礎(chǔ)雙壁鋼吊箱施工設(shè)計(jì)計(jì)算

PAGEPAGE8中鐵大橋局股份有限公司施工設(shè)計(jì)事業(yè)部 xxx大橋工程基礎(chǔ)雙壁鋼吊箱施工設(shè)計(jì)計(jì)算目錄一、工程概述 2二、設(shè)計(jì)基本資料 2三、計(jì)算依據(jù) 3四、計(jì)算內(nèi)容 3五、圍堰結(jié)構(gòu)模型參數(shù) 31、單元建立 32、邊界條件 33、施工荷載 34、模型建立 4六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 41、圍堰側(cè)板壁板計(jì)算 42、圍堰側(cè)板豎向角鋼計(jì)算 53、圍堰側(cè)板水平斜撐角鋼計(jì)算 64、圍堰側(cè)板水平環(huán)板計(jì)算 65、圍堰隔艙板工字梁計(jì)算 66、圍堰鋼管內(nèi)支撐計(jì)算 77、圍堰封底計(jì)算 78、圍堰整體模型變形計(jì)算 8TC一、工程概述10#、11#墩為xx大橋主墩基礎(chǔ)，承臺(tái)均為矩形結(jié)構(gòu)，承臺(tái)頂標(biāo)高為-1.5m，承臺(tái)底標(biāo)高為-5.5m。整個(gè)承臺(tái)基礎(chǔ)由12根直徑2.5m的鉆孔樁組成，承臺(tái)輪廓尺寸為20.3m×14.8m。以10#墩為例設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場項(xiàng)目部來文，要求10#墩基礎(chǔ)施工水位+1.3m，浪高2.0m，考慮涌高50cm，故圍堰抽水水位取值為+3.8m。10#墩基礎(chǔ)采用雙壁吊箱圍堰結(jié)構(gòu)型式施工，圍堰內(nèi)輪廓每邊尺寸比承臺(tái)尺寸大100cm，圍堰端部預(yù)留承臺(tái)防裝設(shè)施施工操作空間。圍堰總布置如下圖所示：圖1：圍堰總布置圖二、設(shè)計(jì)基本資料1、xxx大橋《施工圖設(shè)計(jì)》2、《焊接標(biāo)準(zhǔn)匯編1996》三、計(jì)算依據(jù)1、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）。2、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）3、《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》（JTGD62-2004）四、計(jì)算內(nèi)容1、圍堰側(cè)板壁板計(jì)算2、圍堰側(cè)板豎向角鋼計(jì)算3、圍堰側(cè)板水平斜撐角鋼計(jì)算4、圍堰側(cè)板水平環(huán)板計(jì)算5、圍堰鋼管內(nèi)支撐計(jì)算6、圍堰封底計(jì)算7、圍堰整體模型變形計(jì)算五、圍堰結(jié)構(gòu)模型參數(shù)1、單元建立根據(jù)實(shí)際建立雙壁套箱圍堰模型，加勁角鋼、斜撐角鋼、內(nèi)支撐鋼管均為梁單元，壁板采用6mm厚板單元，隔艙板采用10mm厚板單元，封底混凝土、鉆孔樁均為實(shí)體單元。2、邊界條件根據(jù)實(shí)際連接情況設(shè)置邊界條件。3、模型建立根據(jù)上述條件，建立模型如下圖所示：圖2：圍堰整體模型4、設(shè)計(jì)參數(shù)名稱承臺(tái)底標(biāo)高承臺(tái)頂標(biāo)高設(shè)計(jì)高水位設(shè)計(jì)低水位吊箱底標(biāo)高數(shù)量（m）-1.5-5.5+1.3-1.44-6.0名稱承臺(tái)面積底板面積護(hù)筒面積底板凈面積側(cè)板面積數(shù)量（m3）300.44374.6458.88315.76860.445、施工荷載1、浮力高水位浮力：10×9.8＝98kN/㎡低水位浮力：10×4.56＝45.6kN/㎡2、側(cè)板的水側(cè)壓力10hkN/㎡3、承臺(tái)混凝土的自重26×4=104kN/㎡4、封底混凝土的自重24×0.5=12kN/㎡5、混凝土澆筑產(chǎn)生對(duì)側(cè)板壓力砼澆筑時(shí)產(chǎn)生的荷載砼供應(yīng)量V=75m/h，則砼澆筑速度75/315.76＝0.24m/h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；t0—新澆混凝土的初凝時(shí)間，這里?。骸饧觿┯绊懶拚禂?shù)，摻外加劑時(shí)為1.2；—坍落度影響修正系數(shù)，當(dāng)其為110～150mm時(shí)，取1.15。則P=0.22×24×8×1.2×1.15×0.24=28.6KPa自《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》P附表D，可以查到混凝土對(duì)底板所產(chǎn)生的水平荷載值很小，且底板尺寸很大，對(duì)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?；炷劣行侯^高度h＝28.6/24＝1.2m6、水流力長江水流流速按照2.2m/s計(jì)算。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTGD60-2004)》，水流力按下式計(jì)算： Fw——流水壓力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）， K——橋墩形狀系數(shù)，矩形橋墩取1.3V——設(shè)計(jì)流速（m/s），取2.0m/s——水的重力密度（10KN/m3）A——與水流方向垂直平面上的投影面積（m2）流水壓力合力的著力點(diǎn)，假定在設(shè)計(jì)水位線以下0.3倍水深處。即在水位線以下7.3×0.3＝2.19m處。6、施工工況1、工況一：圍堰整體吊掛下放圍堰整體起吊，此時(shí)僅靠吊掛承受自重。工況二：圍堰抽水圍堰下放到位后，撐桿與護(hù)筒焊接進(jìn)行第一次體系轉(zhuǎn)換。澆筑封底混凝土后抽水。此時(shí)側(cè)板內(nèi)外壁均承受水壓力，底板承受高水位浮力。工況三：澆筑承臺(tái)澆筑承臺(tái)前進(jìn)行第二次體系轉(zhuǎn)換，焊接龍骨與護(hù)筒，割除撐桿。此時(shí)底板與側(cè)板受力同工況二，但是支撐方式有變化。工況四：拆除工況圍堰拆除時(shí)需將井壁內(nèi)的水抽出，此時(shí)側(cè)板僅外壁承受水壓，底板不利荷載為低水位浮力與承臺(tái)自重。根據(jù)以上工況分析，側(cè)板僅驗(yàn)算工況二，底板對(duì)四個(gè)工況分別驗(yàn)算。六、側(cè)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1、圍堰側(cè)板壁板計(jì)算圍堰壁板采用δ=6mm，L75×75×6mm等邊豎向角鋼加勁。豎向角鋼間距為350mm，則壁板允許最大水頭為:1/16×1×h×0.352=1/6×0.0062×1.2×10000(壁板按Mmax=1/16qL2計(jì)算)h=0.0062×1.2×10000×16/6/0.352=9.4m大于對(duì)應(yīng)最大水頭9.3m，滿足要求。根據(jù)工況分析，側(cè)板最不利情況為工況二。工況二下側(cè)板計(jì)算如下。程序計(jì)算得外壁板最大應(yīng)力為30.68MPa，內(nèi)壁板最大應(yīng)力為48.63MPa，滿足要求。圖3：外壁板應(yīng)力圖圖4：內(nèi)壁板應(yīng)力圖2、圍堰側(cè)板豎向角鋼計(jì)算豎向角鋼為L75×75×6mm不等邊角鋼，底部跨度為1000mm，上部跨度為1200mm。最不利工況同側(cè)板。程序計(jì)算得豎向角鋼最大應(yīng)力為126.4MPa。圖5：豎向角鋼應(yīng)力圖3、圍堰側(cè)板水平斜撐角鋼計(jì)算圍堰側(cè)板水平斜撐角鋼采用L75×8mm角鋼。程序計(jì)算得水平斜撐角鋼最大應(yīng)力為128.45MPa，滿足要求。圖6：水平斜撐角鋼應(yīng)力圖4、圍堰側(cè)板水平環(huán)板計(jì)算圍堰側(cè)板水平環(huán)板采用L180×10mm角鋼。程序計(jì)算得水平環(huán)板最大應(yīng)力為158.75MPa，滿足要求。圖7：水平環(huán)板應(yīng)力圖5、圍堰隔艙板工字梁計(jì)算圍堰隔艙板板厚為10mm，對(duì)應(yīng)隔艙板的壁板加勁板板厚為10mm。程序計(jì)算得隔艙板最大應(yīng)力為47.27MPa，滿足要求。圖8：隔艙板應(yīng)力圖6、圍堰鋼管內(nèi)支撐計(jì)算圍堰縱橋向采用直徑600x6mm鋼管支撐，圍堰橫橋向采用直徑600x6鋼管加強(qiáng)內(nèi)支撐的整體性。程序計(jì)算得鋼管最大應(yīng)力為103.97MPa，滿足要求，如下圖所示：圖9：鋼管內(nèi)支撐應(yīng)力圖七、底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算1、工況一工況一為吊裝工況，龍骨最大應(yīng)力為59.26MPa，底板最大應(yīng)力為5.39MPa，滿足要求，如下圖所示：圖10：龍骨應(yīng)力圖圖11：底板應(yīng)力圖工況一下整體受力驗(yàn)算如下，各構(gòu)件最大應(yīng)力120.91MPa，滿足要求。圖12：吊裝時(shí)側(cè)板應(yīng)力圖圖13：吊裝時(shí)側(cè)板應(yīng)力圖圖14：吊裝時(shí)吊掛應(yīng)力圖最大吊掛反力為740.6KN。2、工況二工況二已經(jīng)澆筑封底混凝土，考慮部分混凝土受力后，龍骨最大應(yīng)力為34.99MPa，底板最大應(yīng)力為19.4MPa，滿足要求，如下圖所示：圖15：龍骨應(yīng)力圖圖16：底板應(yīng)力圖各撐桿反力如下，最大反力為374.2KN，撐桿最大應(yīng)力73.3MPa。圖17：撐桿反力圖圖18：撐桿應(yīng)力圖3、工況三工況二作用下龍骨最大應(yīng)力為