某大桥桥墩双壁钢套箱围堰计算

PAGE计算模型及参数xx大桥167#墩双壁钢套箱围堰分4个节段，总高度24米，内外壁板采用δ＝6mm钢板，竖向肋板采用∠75×50×6，两壁板间平面联结系采用∠100×10，隔舱板及隔舱板处的补强钢板均为δ＝14mm钢板，围堰内支撑分别采用φ800×12和φ700×12圆钢管。图1钢围堰立面图图2钢围堰平面图计算采用MidasCivil2006建立钢围堰空间模型，围堰模型底部为待浇筑承台顶面标高位置处，围堰底部采用铰结约束，围堰顶节未考虑。图3Midas空间模型计算模型中，内外壁板及隔舱板均采用板单元；环板、竖向肋板、内支撑钢管均采用梁单元；壁板间角钢联结系采用桁架单元。内支撑钢管与内壁板连接处采用释放梁端约束来实现铰接。计算荷载主要有：钢管堰自重，由程序自动考虑；钢围堰内外水头差产生的水压力，水头差按10m计，由程序中的流体压力荷载自动施加；钢围堰入土部分主动土压力，按照郎肯主动土压力理论，上式中，为主动土压力强度，kPa；为主动土压力系统，＝；为土体重度，kN/m3；为土体内摩擦角；为计算点离土体表面深度，m在本围堰计算中，各参数分别按浮＝10，＝25，＝2.2取值，计算可得最大土压力为8.8kPa，在程序中通过压力荷载施加于围堰外壁板的相应板单元上。计算取上述荷载的叠加作为最不利荷载工况。图4荷载加载示意图计算结果及分析图5钢围堰X方向变形钢围堰在最不利荷载工况作用下，X方向即横桥向变形最大为4.9mm。图6钢围堰Y方向变形钢围堰在最不利荷载工况作用下，Y方向即纵桥向变形最大为4.9mm。图7钢围堰内外壁板应力图钢围堰在最不利荷载工况作用下，内外壁板的最大应力为80.1Mpa。图8钢围堰隔舱板应力图钢围堰在最不利荷载工况作用下，隔舱板vonmises最大应力为117.5Mpa。图9钢围堰内外壁板间联结系应力图钢围堰在最不利荷载工况作用下，内外壁板间联结系角钢最大应力为100.9Mpa。图10钢围堰竖肋应力图钢围堰在最不利荷载工况作用下，竖向加劲肋角钢最大应力为131.8Mpa，位于钢管内支撑与壁板联结处，由于模型中忽略了钢管内支撑与壁板联结处的垫座，故此处竖肋角钢应力比实际偏大。图11钢围堰内支撑钢管应力轴力图钢围堰在最不利荷载工况作用下，φ700×12钢管最大轴力为110.1t，最大应力为79.3Mpa；φ800×12钢管最大轴力为77.6t，最大应力为43.9Mpa。钢管为受压构件，按照钢结构设计规范b类截面轴心受压构件的稳定系数表，可得到考虑整体稳定系数折减后的钢管应力，如下表1：表1钢管应力表钢管类型计算长度iλ[σ][σ]组合应力φ800×1222952278.6820.675170114.8-43.9φ700×1216752243.3690.757170128.7-79.3由上表1可知，钢管应力能够满足要求。图12钢围堰内支撑钢管竖向变形图内支撑钢管最大竖向变形为14.0mm.。图13钢围堰水平环板应力图钢围堰在最不利荷载工况作用下，水平环板最大应力为63.8Mpa，由于模型中忽略了钢管内支撑与壁板联结处的垫座，及隔舱板处内环板应力存在应力集中现象，在上图中为消去应力集中处之后的应力结果。钢管内支撑整体稳定计算由于上层钢管支撑内力较大，用MidasCivil2006建立上层钢管支撑模型，将钢管内力以外荷载形式施加于一侧结点上，如下图示，计算结构的整体稳定系数。图14钢管支撑稳定计算模型图15钢管支撑整体稳定系数由程序进行屈