金溫雙壁鋼圍堰計算書0831

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1、金溫鐵路大溪大橋9號橋墩雙壁鋼套箱設(shè)計計算書中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司技術(shù)研究院2011年9月20金溫鐵路大溪大橋9號橋墩雙壁鋼套箱設(shè)計計算書計算：復(fù)核：審核：中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司技術(shù)研究院2011年9月20一、設(shè)計依據(jù)4二、套箱結(jié)構(gòu)5三、荷載工況8四、計算模型：8五、下沉過程分析8六、抽水工況計算11七、整體抗浮驗(yàn)算1420一、設(shè)計依據(jù)1.任務(wù)來源：《金溫鐵路大溪大橋基礎(chǔ)施工技術(shù)咨詢合同》；2.采用規(guī)范：《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017━2003《鐵路橋梁搶修（建）規(guī)程》《鐵路橋涵施工規(guī)

2、范》TB10203-2002《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》JGJ81-2002《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50205-2001；3．采用圖紙：《金溫鐵路大溪大橋施工圖》4.水文數(shù)據(jù)：施工水位：48.71m，承臺底標(biāo)高34.700m；5.承臺數(shù)據(jù)：承臺平面尺寸20.3m（線路方向）×9.6m（垂直線路方向）;底承臺底標(biāo)高34.700m，底承臺頂面標(biāo)高38.200m；6.鉆孔樁數(shù)據(jù)：2#墩墩基礎(chǔ)鉆孔樁直徑2.0m，數(shù)量11根；7.鋼材數(shù)據(jù)：鋼Q235，容許軸向應(yīng)力160MPa；容許彎曲應(yīng)力170MPa；容許剪

3、應(yīng)力95MPa；8.封底混凝土數(shù)據(jù)：20封底混凝土采用標(biāo)號C20水下混凝土，單位重量2.3T/m；彎曲受壓容許應(yīng)力=7.0MPa，彎曲受拉容許應(yīng)力=0.4MPa，彎曲受壓容許應(yīng)力=0.67MPa；4.地質(zhì)資料：雙壁鋼套箱位置范圍內(nèi)主要為卵石土。20二、套箱結(jié)構(gòu)在進(jìn)行相關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后建議對9#墩深水基礎(chǔ)施工采用雙壁鋼套箱方案，以保證9#深水基礎(chǔ)施工質(zhì)量和安全，達(dá)到經(jīng)濟(jì)技術(shù)最優(yōu)化施工。1.鋼套箱基本結(jié)構(gòu)鋼圍堰為雙壁套箱，內(nèi)外壁板之間用水平桁架連接。圍堰平面為矩形，承臺尺寸(20.3×9.6m)，內(nèi)壁比承臺四

4、周各加大15cm，圍堰內(nèi)側(cè)尺寸(20.6×10.2m)。圍堰內(nèi)側(cè)尺寸(20.6×10.2m)，之間相距1.4m。共設(shè)12道隔倉板，轉(zhuǎn)角處各設(shè)一道隔倉板，長邊設(shè)2道隔倉板，短邊設(shè)2道隔倉板。圍堰全高16.7m。圍堰沿高度分為三節(jié)，自下而上依次為第1節(jié)6.1m（含刃腳1.4m高）、第2節(jié)4.9m、第3節(jié)5.6m。依據(jù)現(xiàn)場水上起重工具起重能力限制在2×10t以內(nèi)的技術(shù)資料，在雙壁鋼套箱平面分塊上，將每節(jié)套箱設(shè)為8塊，最大塊重量基本控制在20t以內(nèi)，保證水上作業(yè)安全。2.壁板根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果和經(jīng)濟(jì)性要求，鋼套

5、箱內(nèi)外壁板厚度δ=6mm。壁板的具體結(jié)構(gòu)尺寸和位置參考相應(yīng)部分圖紙。3.水平弦桿根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果和經(jīng)濟(jì)性要求，并考慮施工方便，水平斜撐在立面上根據(jù)不同深度，不同的位置而為兩種形式：桁架斜桿主要為∠80×8，∠125×8兩種形式，直桿為∠80×8mm。204.豎肋根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果，鋼套箱在立面上根據(jù)不同深度內(nèi)受力的不同,豎肋分為兩種形式：分別為∠70×45×7、∠90×56×7,在施工過程中應(yīng)注意區(qū)分；5.水平肋板根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計算結(jié)果，在第一節(jié)和第三節(jié)段采用TN200×200-8×13，在第二個節(jié)段

6、采用TN250×200-9×14。6.隔倉板豎向隔艙板厚度δ＝6mm和δ＝12mm兩種，δ＝12mm隔艙板共四塊，設(shè)置在內(nèi)支撐對應(yīng)區(qū)域，δ＝12mm隔艙板還采用了豎向斜桿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。20圖1套箱整體立面圖20圖2套箱整體平面圖7.刃腳鋼板厚δ＝6mm20。頂面順坡度方向布置加勁肋角鋼，加勁肋角鋼兩端與內(nèi)壁板水平桁架弦桿及外壁板加勁角鋼焊接，加勁肋中部焊接斜桿及水平桿支撐到外壁板加勁角鋼,刃腳區(qū)域的桁架和底板加勁肋均采用∠70×45×7mm。8.封底混凝土：在考慮先做鉆孔樁后做鋼套箱和封底混凝土工況下，經(jīng)計算

7、取雙壁鋼套箱封底混凝土厚度為2.1m。9.內(nèi)支撐：圍堰在沿短邊方向設(shè)置3道內(nèi)支撐，采用Φ529×14鋼管，內(nèi)支撐與圍堰連接處的細(xì)部構(gòu)造按設(shè)計圖處理。在圍堰的角部設(shè)置鋼管Φ529×14形成支撐體系。三、荷載工況圍堰設(shè)計時考慮壁倉內(nèi)填充了6.3m壁艙混凝土，有壁倉混凝土區(qū)域圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計較弱。因此計算主要包括兩種計算工況：1．圍堰懸浮下沉圍堰懸浮下沉?xí)r的圍堰結(jié)構(gòu)受力（主要是驗(yàn)算底節(jié)圍堰結(jié)構(gòu)受力）；2．圍堰下沉到位圍堰下沉到位且封底混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后抽水工況（主要驗(yàn)算圍堰結(jié)構(gòu)整體受力）。四、計算模型：利用MID

8、AS有限元軟件建立封底混凝土以上鋼套箱1/4模型，內(nèi)外壁板采用板單元，其余結(jié)構(gòu)采用梁單元，底部施加固定約束，2側(cè)施加位移對稱約束。整體模型如圖3-圖5。201.板殼單元離散和模擬內(nèi)、外殼板、底板、隔艙板以及套箱支撐結(jié)構(gòu)。單元大小以殼板垂向加勁肋間距為依據(jù)，形狀盡量接近正方形。2.梁單元離散和模擬豎向加勁角鋼（∠70×45×7、∠90×56×7）、水平桁架弦桿（TN249×199、TN200×200）、3.桁架單元水平桁架直桿（