XX大桥水中墩基础辅助设施施工方案(同名41258)

docdocdocPAGEdocPAGE17docdocPAGE目录一、工程概况 2二、钢围堰设计方案 2三、结构计算 43.1钢围堰结构分析 53.1.1电算模型： 53.1.2横肋、竖肋——梁单元应力水平 63.1.3腹杆——桁架单元应力水平情况 73.1.4面板——板单元应力分布情况 83.1.5钢围堰变形情况。 83.2钢围堰抗浮性能分析 93.3钢围堰渡洪安全分析 103.3.1钢围堰抗滑移性能分析 103.3.2钢围堰抗倾覆性能分析 113.3.3钢围堰抗撕裂性能分析 123.3.4钢围堰抗大块漂石撞击性能分析 12四、结论 12

石梯巴河特大桥水中墩基础辅助设施施工方案一、工程概况石梯巴河特大桥中心里程为DK90+723，桥跨布置：1×24+10×32+(48+2×80+48)连续刚构+25×32+1×24m，采用2×80m主跨跨越巴河主航道，桥梁全长1462.94m。12#、13#、14#三个主墩位于水中，主墩墩高为69m，3个主墩承台平面尺寸均为15.8m×19.3m，高度4m，承台底面设计高程均为244.748m。基础为梅花形布设的17根2m桩基础构成，其中12#墩桩基深22m，13#墩桩基深19m，14#墩桩基深16m。根据大桥施工图结构布置情况以及墩位处水文地质情况，12#、13#、14#墩采用双壁钢围堰方案进行基础施工。二、钢围堰设计方案钢围堰设计方案如下：围堰壁厚采用I10工字钢作为竖肋，∠100×100×6㎜等边角钢作为横肋，∠75×75×6㎜等边角钢作为腹杆新城空间框架结构，双侧附以δ6㎜厚钢板形成组品快件，整个围堰分为三节制作。单节分为14块，其中一号快10件，2号块2件。2号块对称件2件。块件间采用δ10㎜厚连接板焊接连接。平面尺寸设计为18.8m×22.412m，围堰内外壁间距为1m，内壁承台边线最小距离为50㎝。结构如下列图示：平面布置图1号块结构图2号块结构图三、结构计算若不能再枯水期完成基础施工，汛期水位上涨，水流量、流速增加，对钢围堰较容易造成滑移、倾覆、撕裂、漂石撞击等安全风险。力学计算分为两部分。包括钢围堰结构最不利工况抗力分析与验算及整体渡洪安全性分析。3.1钢围堰结构分析本工程采用midas-civil有限元分析软件对钢围堰进行力学分析，力学模型建模思路，竖肋及横肋按量单元考虑。横竖肋交点按分离式节点设置，交叉节点间采用刚度较大的弹性连接。弹性连接类型考虑两节点间相对位移接近完全约束。不考虑横肋竖肋间相互传递力矩。腹杆按桁架单元考虑，即忽略腹杆杆端焊接对力矩的传递。壁板按板单元考虑。壁板与竖肋间连接视为节点刚接。边界条件设置：围堰刃脚底面节点仅约束竖向位移自由度，封底混凝土顶面的围堰内壁板节点约束水平方向的两个位移自由度。由于围堰结构关于承台纵横轴线对称，故模型可简化为实际结构的四分之一进行分析即可。对称轴位置设置相应轴向位移自由度约束及三轴扭转自由度约束。验算最不利工况：堰内水抽空，堰外水位达到253m高程时围堰漫顶前最大水压力电算情况如下：3.1.1电算模型：平面模型三维模型3.1.2横肋、竖肋——梁单元应力水平横肋竖肋最大应力为σmax=162.7Mpa，出现在第二层角支撑的支点位置，另外围堰拐角及封底顶面横桥向对称轴位置也出现σ=137MPa左右的应力。但作为临时结构，相对于永久结构其容许应力[σ]可适当增大通常控制在1.3[σ]=1.3×140=182MPa。因此σmax=162.7MPa<[σ]=182MPa。结构安全。3.1.3腹杆——桁架单元应力水平情况腹杆（桁架单元）应力最大为σmax=162.37MPa，同样出现在第二层角支撑的支点位置，σmax=162.37MPa<[σ]=182MPa，结构安全。3.1.4面板——板单元应力分布情况面板应力云图显示最大应力仅为σmax=40MPa，远小于[σ]=140MPa，结构满足受力要求。3.1.5钢围堰变形情况。围堰在最不利工况下，最大变形发生在横桥向下层支撑与封底砼之间结构对称轴附近。最大位移为5.04㎜，变形量较小满足施工要求。根据上述电算结果可认为当水位超过2533.2钢围堰抗浮性能分析石梯巴河特大桥实测河床面高程约245m左右。承台底面设计高程均为244.748m。当前施工水位约249到251之间，河床覆盖层极少，大部基岩裸露。具体结构形式如下图所示。在钢围堰就位前对河床进行爆破处理，处理之后河床高程约为立面图平面布置图1钢围堰自重计算1.1计算钢钢围堰自重钢钢围堰材料总质量为M=230t则钢钢围堰材料的总自重为G1=Mg=230×10=2300（kN）。1.2计算封底混凝土重量混凝土容重为γ=23kN/m3封底混凝土平均厚度h=2.10m，根据实测经过计算得。钢围堰内层宽为a=16.8m，长为b=20.4m则封底混凝土的重量为G2=γ×h×a×b=16553kN1.3计算钢围堰内水重考虑到洪水季节不施工，为防洪要求钢围堰内应注满水水容重取γ=10kN/m3水头为9.63m，即钢围堰顶到封底混凝土顶面的高差7.53。钢围堰宽a=18.8m，长b=22.4m钢围堰内水自重G3=a×b×7.53×γ=31710kN。1.4为增加钢围堰自重，拟往钢围堰壁内灌砂4m，可增加重量：G4=（18.8+22.4）*2*4*(14-10)=1318KN（为安全起见，河砂容重取14KN/m3。）1.5封底后钢围堰体系的自重G=G1+G2+G3+G4=2300+16553+31710+1318=51881kN2.浮力计算钢钢围堰受到的浮力为：F1=γ×a×b×9.63=40554kN3.抗浮力计算安全系数K=G/F1=51881/40554=1.28>K0=1.1结论：钢围堰整体能够满足抗浮要求3.3钢围堰渡洪安全分析3.3.1钢围堰抗滑移性能分析3.3.1.1钢钢围堰流水压力计算作用于钢钢围堰上的流水压力可按下式计算：取K=1.47，g=10m/s2,v=4.76m/s（为洪水时的最大流速）,则：A=9.63×18.8=181P=1.47×181×10×4.762/(2×10)=3014kN3.3.1.2抗滑移验算钢围堰所受总竖直力为：G-F1=51881-40554=11327kN,所受总水平力为P=3014KN。根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10002.5-2005的规定，钢围堰滑动稳定系数Kc=μ(G-F1)/P=0.4*11327/3014=1.5>1.2注：河床底为泥岩，按照《规范》规定，软质岩的基地摩擦系数为0.4-0.6，计算中μ取0.4。结论：钢钢围堰能满足抗滑移要求。3.3.2钢围堰抗倾覆性能分析经分析，最有可能沿下游侧刃脚倾覆，此时竖向力对其提供的稳定力矩为：（G-F1）*a/2=11327*18.8/2=106473KN.m水平推力对其提供的倾覆力矩为：P*h/2=3014*9.53/2=14361KN.m由此可见，钢围堰的稳定力矩远大于倾覆力矩，完全能够满足抗倾覆性要求。3.3.3钢围堰抗撕裂性能分析面板的极限抗拉强度为140MPa。最大洪水时，其水平推力对面板产生的应力为：p/A=3014/18.8/9.53/1000=0.017MPa由此可见，最大洪水对面板产生的撕裂应力远小于面板的极限抗拉强度，钢围堰完全可以满足抗撕裂要求。3.3.4钢围堰抗大块漂石撞击性能分析从卫星地图上我们可以看出，石梯巴河特大桥上游约3km，下游约1.2km处各有一处河滩。经现场测量，巴河经过两处河滩时水深约1m，而石梯巴河特大桥钢围堰处目前最大水深约10m。由此可以推断，两处河滩间为一水槽，钢钢围堰所在位置相对上游河滩的最大高差约9m。经现场调查，石梯巴河特大桥上游3km范围内，两侧河岸稳定，大块岩石滑落河道的可能性极低。大块漂石通常来自上游。当漂石通过钢围堰上游3km处的河滩时，其可能的最大速度为最大洪水流速4.76m/s。从河滩至钢围堰的距离约3000m，需用时至少3000/4.76=630秒。考虑到洪水时，水面标高还将上涨约20m，钢围堰处的最大水深约30m。通过计算，岩石在30m深的水里，从水面到水底的沉底时间约3.2秒。即洪水时，钢围堰上游3000m处水面出现的漂石，3.2秒时间内即已