基础双壁钢吊箱施工设计计算

PAGEPAGE8中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部 xxx大桥工程基础双壁钢吊箱施工设计计算目录一、工程概述 2二、设计基本资料 2三、计算依据 3四、计算内容 3五、围堰结构模型参数 31、单元建立 32、边界条件 33、施工荷载 34、模型建立 4六、结构设计计算 41、围堰侧板壁板计算 42、围堰侧板竖向角钢计算 53、围堰侧板水平斜撑角钢计算 64、围堰侧板水平环板计算 65、围堰隔舱板工字梁计算 66、围堰钢管内支撑计算 77、围堰封底计算 78、围堰整体模型变形计算 8TC一、工程概述10#、11#墩为xx大桥主墩基础，承台均为矩形结构，承台顶标高为-1.5m，承台底标高为-5.5m。整个承台基础由12根直径2.5m的钻孔桩组成，承台轮廓尺寸为20.3m×14.8m。以10#墩为例设计。根据现场项目部来文，要求10#墩基础施工水位+1.3m，浪高2.0m，考虑涌高50cm，故围堰抽水水位取值为+3.8m。10#墩基础采用双壁吊箱围堰结构型式施工，围堰内轮廓每边尺寸比承台尺寸大100cm，围堰端部预留承台防装设施施工操作空间。围堰总布置如下图所示：图1：围堰总布置图二、设计基本资料1、xxx大桥《施工图设计》2、《焊接标准汇编1996》三、计算依据1、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）四、计算内容1、围堰侧板壁板计算2、围堰侧板竖向角钢计算3、围堰侧板水平斜撑角钢计算4、围堰侧板水平环板计算5、围堰钢管内支撑计算6、围堰封底计算7、围堰整体模型变形计算五、围堰结构模型参数1、单元建立根据实际建立双壁套箱围堰模型，加劲角钢、斜撑角钢、内支撑钢管均为梁单元，壁板采用6mm厚板单元，隔舱板采用10mm厚板单元，封底混凝土、钻孔桩均为实体单元。2、边界条件根据实际连接情况设置边界条件。3、模型建立根据上述条件，建立模型如下图所示：图2：围堰整体模型4、设计参数名称承台底标高承台顶标高设计高水位设计低水位吊箱底标高数量（m）-1.5-5.5+1.3-1.44-6.0名称承台面积底板面积护筒面积底板净面积侧板面积数量（m3）300.44374.6458.88315.76860.445、施工荷载1、浮力高水位浮力：10×9.8＝98kN/㎡低水位浮力：10×4.56＝45.6kN/㎡2、侧板的水侧压力10hkN/㎡3、承台混凝土的自重26×4=104kN/㎡4、封底混凝土的自重24×0.5=12kN/㎡5、混凝土浇筑产生对侧板压力砼浇筑时产生的荷载砼供应量V=75m/h，则砼浇筑速度75/315.76＝0.24m/h查《公路桥涵施工技术规范》侧压力；γ—砼的容重，γ=24KN/m；t0—新浇混凝土的初凝时间，这里取：—外加剂影响修正系数，掺外加剂时为1.2；—坍落度影响修正系数，当其为110～150mm时，取1.15。则P=0.22×24×8×1.2×1.15×0.24=28.6KPa自《公路桥涵施工技术规范》P附表D，可以查到混凝土对底板所产生的水平荷载值很小，且底板尺寸很大，对底板的受力没有什么影响，故由此产生的冲击荷载可以忽略。混凝土有效压头高度h＝28.6/24＝1.2m6、水流力长江水流流速按照2.2m/s计算。根据《公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)》，水流力按下式计算： Fw——流水压力标准值（KN）， K——桥墩形状系数，矩形桥墩取1.3V——设计流速（m/s），取2.0m/s——水的重力密度（10KN/m3）A——与水流方向垂直平面上的投影面积（m2）流水压力合力的着力点，假定在设计水位线以下0.3倍水深处。即在水位线以下7.3×0.3＝2.19m处。6、施工工况1、工况一：围堰整体吊挂下放围堰整体起吊，此时仅靠吊挂承受自重。工况二：围堰抽水围堰下放到位后，撑杆与护筒焊接进行第一次体系转换。浇筑封底混凝土后抽水。此时侧板内外壁均承受水压力，底板承受高水位浮力。工况三：浇筑承台浇筑承台前进行第二次体系转换，焊接龙骨与护筒，割除撑杆。此时底板与侧板受力同工况二，但是支撑方式有变化。工况四：拆除工况围堰拆除时需将井壁内的水抽出，此时侧板仅外壁承受水压，底板不利荷载为低水位浮力与承台自重。根据以上工况分析，侧板仅验算工况二，底板对四个工况分别验算。六、侧板结构设计计算1、围堰侧板壁板计算围堰壁板采用δ=6mm，L75×75×6mm等边竖向角钢加劲。竖向角钢间距为350mm，则壁板允许最大水头为:1/16×1×h×0.352=1/6×0.0062×1.2×10000(壁板按Mmax=1/16qL2计算)h=0.0062×1.2×10000×16/6/0.352=9.4m大于对应最大水头9.3m，满足要求。根据工况分析，侧板最不利情况为工况二。工况二下侧板计算如下。程序计算得外壁板最大应力为30.68MPa，内壁板最大应力为48.63MPa，满足要求。图3：外壁板应力图图4：内壁板应力图2、围堰侧板竖向角钢计算竖向角钢为L75×75×6mm不等边角钢，底部跨度为1000mm，上部跨度为1200mm。最不利工况同侧板。程序计算得竖向角钢最大应力为126.4MPa。图5：竖向角钢应力图3、围堰侧板水平斜撑角钢计算围堰侧板水平斜撑角钢采用L75×8mm角钢。程序计算得水平斜撑角钢最大应力为128.45MPa，满足要求。图6：水平斜撑角钢应力图4、围堰侧板水平环板计算围堰侧板水平环板采用L180×10mm角钢。程序计算得水平环板最大应力为158.75MPa，满足要求。图7：水平环板应力图5、围堰隔舱板工字梁计算围堰隔舱板板厚为10mm，对应隔舱板的壁板加劲板板厚为10mm。程序计算得隔舱板最大应力为47.27MPa，满足要求。图8：隔舱板应力图6、围堰钢管内支撑计算围堰纵桥向采用直径600x6mm钢管支撑，围堰横桥向采用直径600x6钢管加强内支撑的整体性。程序计算得钢管最大应力为103.97MPa，满足要求，如下图所示：图9：钢管内支撑应力图七、底板结构设计计算1、工况一工况一为吊装工况，龙骨最大应力为59.26MPa，底板最大应力为5.39MPa，满足要求，如下图所示：图10：龙骨应力图图11：底板应力图工况一下整体受力验算如下，各构件最大应力120.91MPa，满足要求。图12：吊装时侧板应力图图13：吊装时侧板应力图图14：吊装时吊挂应力图最大吊挂反力为740.6KN。2、工况二工况二已经浇筑封底混凝土，考虑部分混凝土受力后，龙骨最大应力为34.99MPa，底板最大应力为19.4MPa，满足要求，如下图所示：图15：龙骨应力图图16：底板应力图各撑杆反力如下，最大反力为374.2KN，撑杆最大应力73.3MPa。图17：撑杆反力图图18：撑杆应力图3、工况三工况二作用下龙骨最大应力为