双壁钢围堰计算书

州河特大桥5#、6#墩

双壁钢围堰计算书

编制人：

复核人：

审核人：

中铁建工集团州河特大桥项目经理部

二O一O年八月

目录

1 双壁钢围堰设计概况 (1)

2 检算内容 (2)

2.1双壁钢围堰施工检算内容 (2)

2.2力学性能参数 (2)

3 检算过程 (2)

3.1加工阶段 (2)

3.2浮运阶段 (2)

3.3 壁内砼浇筑阶段 (18)

3.4 下沉阶段 (19)

3.5 承台施工阶段 (19)

州河特大桥

5#、6#墩双壁钢围堰计算书

1 双壁钢围堰设计概况

1.1双壁钢围堰结构设计

州河特大桥5#、6#墩双壁钢围堰采用圆形双薄壁钢结构，钢围堰内直径为25.4m（较承台对角线每侧大100cm），外径27.4m，壁间厚度100cm。钢板厚度为6mm，竖向主龙骨采用∠75×50×8角钢，横向主龙骨采用∠63×6角钢，横向主龙骨间采用10mm扁钢加强，壁间斜撑采用∠75×8角钢。平面分八块，块间用6mm厚钢板设置隔仓板，底节预制高度为3m，以上节预制高度为4.5m。单块钢围堰吊装最大重量约7.5t。块与块之间、节与节之间相连均采用焊接。

州河特大桥5#、6#墩双壁钢围堰统计表

为保证双壁钢围堰有足够的钢度和下沉重量，5#、6#墩双壁钢围堰内壁填充河砂。

1.4施工方法

由于5#、6#墩承台位于州河河道中，河沙覆盖层厚度为0.5-2米，根据水下摸底情况得知地势较为平坦，方便了钢围堰的下沉。

2 检算内容

2.1双壁钢围堰施工检算内容

(1)加工阶段

(2)浮运阶段结构强度、刚度、稳定性和围堰的整体稳定性

(3)就位后壁内填筑阶段

(4)下沉阶段

(5)承台施工阶段

2.2力学性能参数

本方案中所选用钢材钢号均为A3（Q235A），力学性能按以下规定计算：

（1）弹性模量E=210GPa

]=1.3x145=188.5MPa

（2）抗弯容许应力1.3[σ

w

（3）抗剪容许应力1.3[τ]=1.3x85=110.5MPa

（4）轴向容许应力1.3[σ]=1.3x140=182MPa

3 检算过程

3.1加工阶段

双壁钢围堰在岸边加工场制作加工，并设四座胎模，以保证加工精度。钢围堰底节在临时码头上拼装焊制成形后，采用2台浮吊和2台汽车吊整体起吊下水。不需进行检算。

3.2浮运阶段

钢围堰壁内为8块空腔，围堰下水后，利用其自身浮力悬浮在水面上，其在水中的受力状态如下图所示：

图1浮运阶段受力图

3.2.1工况分析

考虑到5#、6#墩均采用围堰分节拼装法施工，钢围堰浮运可分为 3种工况：

➢工况一：3m底节双壁钢围堰浮运至设计墩位处，即3m底节围堰浮运计算；

➢工况二：3节双壁钢围堰拼装完毕开始浮运，即13.5m高双壁钢围堰浮运计算；

➢工况三：4节双壁钢围堰在基坑中漂浮状态，即16.5m高双壁钢围堰浮运计算；

下面就这三种工况分别进行检算。

3.2.2 3m底节钢围堰浮运计算

设围堰内壁内注水高度ｈ，围堰壁内外水位差为h1,重心离底边的距离为h2，浮心离底面的距离为h3，如下图所示：

(1)

①壁内外水位差计算：

底3m 节钢围堰自重为：554.27KN F 浮＝G ，即：ρg ｖ排＝G ρg(π（R 2－ｒ2）ｈ1)＝G 上式中：

R ：围堰外壁半径，r 为围堰内壁半径，ｈ1为围堰壁内外水位差 经计算得ｈ1＝0.69m ②重心位置计算

围堰的平均密度333

1kg/m 10083.0179.82

10427.55⨯=⨯=

=V m ρ 假设围堰厚度为b,则重心高度为:

32

/1.5b 3112a

h a h a h h ⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=水水ρρρρ

经过计算其重心高度为：h

h h ++=924.05.01.3862

2

③浮心位置计算 浮心高度为：345.02

1

3+=+=h h h h ④定倾半径计算：

围堰的定倾半径计算，围堰排开水的体积如下图所示：

定倾半径1m .555.15

279.2===

V J ρ J ：围堰浮正位置的吃水线包围的面积对其纵轴的惯性矩， V ：围堰排开水的体积 ⑤整体稳定性计算

根据浮体的稳定条件，需满足以下条件：

32h h ->ρ

将以上结果代如上式可得： h 2+12.074h+5.384>0

解上述方程得，h>-0.60m (x=a

ac

b b 242-±-)

即当底节围堰壁内不注入水都可保证其稳定。 所以底节双壁钢围堰整体稳定性完全可以满足要求。 (2)结构计算：

围堰悬浮于水中时，其受力如图一所示，围堰壁内水面以下受水的均布压力，内外壁上的压强为P ＝ρgh ＝0.69×104Pa

围堰结构如下图：

A-A

断面

图二 围堰结构示意图

①竖肋N2计算：

竖肋N2受两侧钢板的水压力，如右图： 压力F ＝PS ＝0.47×104×0.5×0.582＝2.01 kN N2杆件为∠75×50×8角钢 计算模型如右图：

ｑ＝F/L=2.01/0.5＝4.02kN/m

跨中弯矩为：