鹰潭市信江大桥工程9墩基础围堰施工设计计算

鹰潭市信江大桥工程PAGEPAGE5中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部 鹰潭市信江大桥工程9#墩基础围堰施工设计计算计算：复核：室主任：总工程师：中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部2009年04月目录一、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9#墩为信江大桥主塔墩基础，9#墩承台为哑铃型结构，承台顶标高为+23.75m，承台底标高为+19.5m。整个承台基础由31根直径2.5m的钻孔桩组成，承台轮廓尺寸为60m×20.5m。根据现场项目部来文，要求9#墩基础围堰顶标高为+28.0m，考虑涌高50cm，故围堰抽水水位取值为+27.5m。结合本桥基础施工条件及工期安排，9#墩基础拟采用双壁套箱围堰结构型式施工，围堰内轮廓每边尺寸比承台尺寸大10cm，围堰端部预留承台预应力张拉施工操作空间，其它倒角处需设置承台模板，围堰总高12m。围堰总布置如下图所示：图一：围堰总布置图二、设计基本资料1、鹰潭市信江大桥工程《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12mm厚板单元，封底混凝土、钻孔桩均为实体单元。双壁模型建至封底顶面处。2、边界条件双壁底内侧采用铰接约束，外侧只约束Z方向。3、施工荷载围堰施工过程控制工况为：封完底后围堰抽水时，围堰双壁内水灌满，水头差为7.3m，围堰外侧水位为抽水水位+27.5m，与双壁内水头差为1m。4、模型建立根据上述条件，建立模型如下图所示：图二：围堰整体模型图三：围堰荷载模型六、结构设计计算1、围堰侧板壁板计算围堰壁板采用δ=6mm，L75×50×6mm不等边竖向角钢加劲。竖向角钢间距为400mm，则壁板允许最大水头为:1/16×1×h×0.42=1/6×0.0062×1.7×10000(壁板按Mmax=1/16qL2计算)h=0.0062×1.7×10000×16/6/0.42=10.2m大于对应最大水头7.5m，满足要求。程序计算得外壁板最大应力为118.3MPa，内壁板最大应力为125.2MPa，满足要求。图四：外壁板应力图图五：内壁板应力图2、围堰侧板竖向角钢计算竖向角钢为L75×50×6mm不等边角钢，底部跨度为1000mm，上部跨度为1200mm，按1000mm跨度控制计算，考虑50倍δ6mm板参与共同受力。则对应L75×50×6mm截面特性为：A=25.2cm2I=188.6cm4W=30.1cm3竖向角钢允许最大水头为:1/10×0.4×h×1.02=30.1×1.7/100h=30.1×1.7×10/100/0.4/1.02=12.8m(竖向角钢按Mmax=1/10qL2计算)大于对应最大水头7.5m，满足要求。程序计算得竖向角钢最大应力为174.5MPa，局部应力较大，可忽略。图六：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L100×10mm角钢。程序计算得水平斜撑角钢最大应力为140.3MPa，满足要求。图七：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□240x12+□80x10板组成。程序计算得水平环板最大应力为130.9MPa，满足要求。图八：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12mm，对应隔舱板的壁板加劲板板厚为10mm。程序计算得隔舱板工字梁最大应力为153.6MPa，满足要求。图九：隔舱板工字梁应力图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500x6钢管加强内支撑的整体性。程序计算得龙骨最大应力为81.8MPa，满足要求，如下图所示：图十：钢管内支撑应力图7、围堰封底计算7.1围堰封底混凝土抗浮计算围堰封底厚度为2.2m，考虑不均匀性，取2.0m计算粘结力。围堰抽水水位为+27.5m，围堰封底混凝土底标高为+17.0m，则围堰封底混凝土底面承受最大水头h=27.5-17.0=10.5m。封底混凝土上下压力差为q=2.4×2.2-1×10.5=-5.22t/m2双壁侧板对封底混凝土的荷载为q1=2.4×0.8+6.5+（499+16）/250-5.22=5.26t/m2程序计算得单桩最大反力F=161.6t；则护筒粘结力，满足要求。7.2围堰封底混凝土强度计算程序计算得混凝土最大有效应力为521.7KPa，应力图如下图所示：图十一：封底混凝土应力图根据《铁路混凝土与砌体设计规