教育资料（2021-2022年收藏的）株洲湘江钢围堰计算书

1、一、设计条件1、围堰顶标高： +34.0m2、围堰底标高： +20.5m3、承台顶标高： +30.5m4、承台底标高： +26.5m5、承台厚度： 4.0m6、封底混凝土顶标高： +23.0m7、封底混凝土底标高： +20.5m8、封底砼厚度： 2.50m9、施工(抽水、浇注承台)水位：+32.5m10、设计最大流速： 2.0m/s11、河床覆盖层标高： +21.0m12、河床岩面标高： +20.5m13、护筒直径： 2.6m14、混凝土干容重： 24kN/m315、混凝土浮容重： 14kN/m316、钢筋混凝土容重： 26kN/m317、钢材容重： 78.5kN/m319、封底砼强度等级：

2、C20二、设计依据1、株洲市湘江四大桥主墩钢围堰设计委托书2、港口工程荷载规范（JTJ21598）3、钢结构设计规范（GBJ 50017-2003）4、港口工程混凝土结构设计规范（JTJ 26798）5、混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)6、水利水电工程钢闸门设计规范（DL/T 503995）7、建筑结构静力计算手册三、钢围堰基本尺寸及重量1、基本尺寸：壁体厚度： 0.754m 壁底外周长： 63.3m壁体内周长： 58.0m围堰外面积： 224.5m2 围堰内面积： 179.0m2 夹壁内面积： 45.5m2护筒的总面积： 护筒的总周长： 2、围堰重量：a.第一节自重：壁体高度

3、：6.5m壁体自重：101t钢管支撑：6.9t吊 耳：2.8t第一节钢围堰总重：111tb.第二节自重：壁体高度：7.0m壁体自重：102t钢管支撑：6.9t连 通 器：0.4t吊 耳：2.8t第二节钢围堰总重：112t四、钢围堰下沉计算1、第一节下沉 刃脚部分的体积为 围堰第一节下沉时，夹壁排水面积，自浮时下沉，则得 干舷3.6m2、第二节接高拼装后下沉下沉，则得 干舷1.15m为保证1. 0m干舷，须注水0.65m。第二节拼接完后，浇筑注水使钢套箱下沉至岩面标高+20.50m，需再注水5.85m，因此钢套箱内共需注水6.50m。五、荷载计算1、水流力 式中水流力标准值(kN)； 水流设计流

4、速(m/s)；水流阻力系数；水的密度(t/m3)；计算构件在与流向垂直平面上的投影面积(m2)。查得六、钢套箱抗倾覆验算抗倾覆最不利情况出现在钢围堰下沉到位浇筑夹壁混凝土至浇筑封底混凝土完成后的这段时间在+32.5m水位出现v=2.0m/s的最大流速。经分析，钢围堰会出现如图所示对AB边的倾覆。抗倾覆力矩：倾覆力矩：流速时水流力为钢围堰抗倾覆能满足要求七、钢套箱工况分析工况一、钢套箱下沉到位工况二、浇筑水下封底混凝土2.5m工况三、在+32.5m水位下抽水八、封底混凝土计算1、封底混凝土厚度计算株洲湘江四桥工程地质勘察报告中强风化岩层中，混凝土与岩层间的极限摩阻力为。考虑到钢板与砂岩间的摩擦系

5、数为0.40.45（见桥梁施工工程师手册P22），取0.4。则在封底混凝土中，混凝土与钢护筒间的极限摩阻力按钢板与砂岩间的极限摩阻力考虑，取将钢围堰抽水工况作为计算工况，抽水时，根据封底混凝土底板处受力平衡，计算如下：F1=G1+G2+G3+G4+G5+F2见图1、钢围堰构造及株洲市湘江四大桥钢围堰设计施工图F1水对封底混凝土底板处的浮力，F1=S1×H×1S1钢围堰外围面积，为 (25.084-1.94)×9.704=224.6m2H 封底混凝土底板处的水头, 为32.5-20.5=12m1水的比重,取10kN/ m3G1封底混凝土自重，G1=S2×h

6、×2S2封底混凝土截面积,为 (23.468-1.64) ×8.2-10×2.62/4×=125.9m2h 封底混凝土厚度,2混凝土的比重,取24kN/ m3G2砂自重, G2=S2×h1×3h1回填砂厚度,为5.5-h3砂的比重,取18kN/ m3G3钢围堰自重,取2223 kNG4钢围堰箱壁混凝土重量,为96×24=2304 kN (96m3为混凝土体积,24kN/ m3为混凝土比重)G5钢围堰箱壁水重量, G3=S3×h2×1S3钢围堰截面积,为(25.084-1.94)×9.704-(2

7、3.468-1.64) ×8.2=45.6 m2h2钢围堰箱壁水高度,为29.5-23.0=6.5mF2护筒与混凝土间的握裹力, F2=n×D××h×,n 钢护筒数量,取10,D 钢护筒直径,取2.6m封底混凝土底板处受力平衡计算为:224.6×12×10=125.9×h×24+125.9×(5.5-h)×18+2223+2304+45.6×6.5×10+10×2.6××h×40h=1.74 m取1.3倍的安全系数,则封底混凝

8、土有效高度为2.26m,考虑到封底混凝土允许偏差为+0，-200mm,封底混凝土高度取2.5m2、封底砼底板抗弯验算抽水时封底砼所受力为简化计算，封底砼板按最不利位置，采用四点支撑砼板(4.40m×4.40m)。根据港口工程砼结构设计规范 JTJ267-98附录F，素砼结构构件计算，对素砼受弯构件的正截面承载力按下式计算：Mu构件受弯承载力设计值，d素砼结构系数，对受弯计算，取2.0；m截面抵抗矩的塑性影响系数，取1.55ft砼抗拉强度设计值；按C20混凝土计算，；b混凝土单位宽度，b=1000mm此时封底混凝土有效厚度按2.3m取，抗弯强度满足。九、壁体结构计算 1、壁体材料面板：

9、t=8mm次梁：L75×50×6A=7.26cm2 Ix=41.1cm4 z0=24.4mm环板： t=12mm水平横撑：2L75×6A=17.60cm22、荷载计算计算工况二（浇筑封底混凝土）外壁最大面荷载：内壁最大面荷载：计算工况三（抽水完毕）外壁最大面荷载：内壁最大面荷载：3、纵向次梁计算次梁间距450mm，最不利布置如下图示：次梁线荷载：按五跨连续梁计算面板参与次梁工作，其有效宽度按水利水电工程钢闸门设计规程DL/T 5039-95 G.0.2条规定查表 又，取二者中较小值B=237mm L75×50×6：A=7.26cm2Ix=41.1cm4z0=24.4mm4、面板计算按水利水电工程钢闸门设计规程DL/T 5039-95 G.0.1条规定：，或面板长边方向与主梁轴线垂直时，需按下式验算面板A点的折算应力。故5、计算平面桁架取在+23.7m处平面桁架联系撑计算：外壁水压：30.9kPa内壁水压：30.0kPa壁体结构： 水平横撑：2L75×6A=17.60cm2应用SAP 93程序计算：最大位移：水平横撑最大应力：环板最大应力：6、组合箱梁及支撑计算翼缘板宽度翼缘板厚度取为腹板厚度按经验公式翼缘板外伸宽度与厚度之比，满足局部稳定要求。考虑面板兼作梁翼缘板，其有效宽度为：梁：A=317cm2 I=