钢围堰设计计算书

=
112MPa
≤
145MPa
故腹杆强度满足要求。
稳定性复核如下： N φA = 357000 0.899 × 2460 = 161MPa ≤ 190MPa
稳定性满足要求。 腹杆与弦杆连接计算： 按最大轴力-357KN 控制焊缝，焊缝采取 3 面围焊，取焊脚尺寸 6mm，有效高度 4.2mm： 取焊缝强度：抗剪强度[б]=125Mpa, 抗拉强度[б]=190Mpa .
第三部分
钢围堰设计及计算书
一、计算依据
1、《淮海大桥施工图》 2、《淮海大桥地质水文资料》 3、《第一部分：淮海大桥钢围堰施工方案》 4、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
二、计算参数及荷载
1、基本原则
钢围堰的设计以可实施性和安全性为基本原则，施工设计阶段按 5％频率（20 年一遇）
取用有关设计参数。
+16.5
3、主要荷载
1)水压力：按γwh 计算，与水深成正比。
2)土压力 ：按主动土压力计算，透水层取γ’h（γ’为土层浮容重）
3)土侧摩阻力：按τ×A 计算
4)围堰底土层阻力 ：σ×A 计算
5)砼侧压力：按γch 计算
6）上游迎水面水流压力：
按公式
F1
V2 = ξ1γ 1 A1 2g
，
式中：F1——钢吊箱所受的水流作用力，kN；
+12.928m
立杆
86.5kn/m
+12.928m
腹杆
86.5kn/m
最大轴力(KN) -615 -357 -81 -454 -77
-286（343）
最大弯矩（Knm） 4.74
4.0
杆件截面 δ=10mm,b=30cm 2∠80×80×8
∠63×63×6 δ=10mm,b=20cm
∠63×63×6 2∠70×70×8
板肋共同作用有效宽b 内壁板：b=28cm
80 6
单位：mm
7
50 加劲肋受力截面（考虑板肋共同受力）
外面板最大弯矩：0.085 KNm（取 10cm 板条）, 面板应力为: σ=M/ω=85000/（100×62/6）=142MPa＜190MPa 内面板最大弯矩：0.0686 KNm, 面板应力为: σ=M/ω=68600/（100×62/6）=114MPa＜190MPa 外面板加劲肋最大弯矩：4.82 KNm, 最大应力为: σ=M/ω=4820000/（39712）=121MPa＜190MPa 内面板加劲肋最大弯矩：3.8KNm, 最大应力为: σ=M/ω=3800000/（39712）=96MPa＜190MPa 该工况下，壁板结构强度满足要求。
则[T]=[400×125+80×190]×4.2×2×0.7=548KN>357KN 所以焊缝强度满足要求。 标高+12.928m 处桁架： 弦杆：弦杆截面及其特性如下：
A=37.4cm2 Wmin=112cm3
根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》，强度复核采用公式 1.2.15-3 计算，稳定性复
Y 下部钢箱
A=0.058m2 W=0.0284m3
单位：mm
Y 上部钢箱
A=0.04832 m W=0.0171m3
单位：mm
钢箱承受水平桁架传递的侧压力（即水平桁架受力的支反力），钢箱支点自左向右依次为 为四道内支撑和封底砼，受力最不利的钢箱为拐角处。
受力图示如下： （单位 10knm）
则[T]=[240×125+70×190]×4.2×2×0.7=364KN>343KN 所以焊缝强度满足要求。 3）竖向钢箱 竖向钢箱为围堰受力主龙骨，取允许应力 145Mpa 控制计算。 标高+3.0m 以下的钢箱内浇筑了砼予以加强，刚度较大，该部分竖向钢箱不做计算，仅对 +3.0 以上的钢箱进行强度复核： 钢箱受力截面如下：
核采用公式 1.2.16-3 计算：
强度复核
N / A+ M W
=
4000 112
+
454000 3740
= 157MPa ≤ 190Pa
弦杆强度满足要求。
腹杆：采用 2∠70×70×8 角钢，截面面积 A=2×10.7=21.4cm2,
5
典尚设计-路桥效果图、三维动画
σ
=
N
/A+ M γW
=
4930
128.7
+
8.8 ×106 1.15 ×1289000
=
44.5MPa ≤ 145MPa
稳定性复核： 按《钢结构设计手册》关于钢管构件稳定性计算公式
N + M x ≤ ϕ[σ ]
ϕx A γWx
42+6.8=48.8≤0.95×145=138Mpa 所以，钢管强度及稳定性满足抽水工况受力要求。 3、首层承台施工完成，割除最下一道内支撑工况 经计算，该工况下，面板体系、水平桁架及钢箱受力较第 2 工况内力更小，不做计算，仅 对内支撑进行复核： 该工况下： 第三道内支撑φ1020×10mm 钢管： Nmax=3975KN Mmax=92KNm 同上计算： σ=135.3Mpa≤145Mpa σ稳=137≤0.95×145=138Mpa 第二道内支撑φ820×10mm 钢管： Nmax=2956KN Mmax=26KNm
2
M W
= MPA = 113.8MPa ≤ 145×1.1 = 160MPa
上部钢箱，最大弯矩 M=668KNm，对应剪力 210kn
σ=
3τ 2
+
σ
2 1
=
(
M W
)
2
+
3(
Q A
)
2
M W
= MPA = 42.1MPa ≤ 145 ×1.1 = 160MPa
竖箱钢箱在抽水阶段满足受力要求，且作为龙骨有一定的安全储备。
ψ=0.95。
强度复核：
按《钢结构设计手册》关于钢管构件强度计算公式：
σ
=
N/A+ M γW
=
27930
254.3
+
22.4 ×106 1.15 × 5088000
= 113.6MPa ≤ 145MPa
稳定性复核： 按《钢结构设计手册》关于钢管构件稳定性计算公式
N + M x ≤ ϕ[σ ]
ϕx A γWx
2、设计参数取值
1)承台底（封底顶）标高： -3.872m
2)承台顶标高 ：
+2.128
3)围堰顶面标高 ：
+19.0
4)围堰底面标高 ：
-6.872m
5)封底底标高：
-6.872m
6)河床标高：
+3.0m
7)单壁防浪板高：
1.5m
8)封底混凝土厚：
3.5m
9)设计高水位：
+18.0m
10)设计低水位：
2、封底后抽水工况
2
典尚设计-路桥效果图、三维动画
此工况下为围堰整体结构受力最不利状态，对壁板的面板、加劲肋、水平桁架、竖向钢箱 （围堰龙骨）、内支撑均作强渡验算和稳定性分析。
此工况下，围堰受力图式如下： +19.0m
流水压力 8KPa
静水压力
+18.0m 内支撑
ξ1——挡水形状系数,矩形采用 1.0，流线型采用 0.75； γ1——水的容重，10kN/m3；
A——钢吊箱入水部分在垂直于水流方向上的平面投影，取 1m2 计算。
V——水的流速，V=2.89m/s；
g——重力加速度，g=9.81m/s2。
7)风荷载、波浪力不计
三、计算工况
1、分节下沉工况 2、封底浇筑工况 3、抽水工况 4、首层承台施工完成，割除最下一道内支撑工况 5、第二层承台施工完成，割除第二道内支撑工况 6、首节墩身施工完成割除第三道内支撑工况（回灌 6m 水头） 7、第二节墩身施工完成，割除最后一道内支撑工况(回灌 8m 水头)
=
130.4MPa
≤
145MPa
稳定性复核： 按《钢结构设计手册》关于钢管构件稳定性计算公式
N + M x ≤ ϕ[σ ]
ϕx A γWx
121+6.2=131≤0.95×145=138Mpa
B、对于φ820×10mm 钢管：
Nmax=2793KN
Mmax=22.4KNm A=254.3cm2,W=5088cm3,δ=10mm，L=5m，λ=18，稳定系数φx=0.976 , 管口局部失稳系数
内支撑
σ=M/ω=4700000/（39712）=118MPa＜190MPa 2）水平桁架 水平桁架自上向下构造相同，通过竖向间距的调整，使各层受力基本相同，受力相对较大 的为标高+2.928m、+14.628m 处的桁架（底部桁架虽受力更大，但仓壁内浇筑了砼，截面大大 加强，不作控制验算）。 简化后的受力图式分别如下：
112.5+3.8=116≤0.95×145=138Mpa
C、对于φ420×10mm 钢管：
Nmax=493KN
Mmax=8.8KNm A=128.7cm2,W=1289cm3,δ=10mm，L=5m，λ=18，稳定系数φx=0.918 , 管口局部失稳系数
ψ=0.95。
强度复核：
按《钢结构设计手册》关于钢管构件强度计算公式：
面板加劲肋计算图示
流水压力 8KPa
围堰外侧
静水压力
+h(仓 壁 内 控 制水头)
土压力
静水压力
+3.0 (河 床 标 高 )
+
-
-5.832m(套 箱 底 )
外面板体系：
流水压力 8KPa
静水压力