钢套箱设计计算方案

钢套箱设计计算方案

一、 工程概况

XX 大桥XX 线X 号、X 墩为水中基础，桩基为X 根Φ2.2m 钻孔灌注桩，横桥向2排，每排3根。承台顶面设计标高为XXXXm ，底面设计标高为XXXm ，承台平面尺寸为14.40×10.9×4m 。

按项目部施工组织设计X#、X#墩承台围堰采用单壁钢套箱施工，钢套箱尺寸为承台尺寸放大100mm ，作为承台的模板。钢护筒外径2.4m 。

根据项目实测的地质情况后研究决定，X 号墩钢套箱施工设计水位为XXXm ，封底砼标高为XXXm ，钢套箱顶面标高为：XXXm ，钢套箱共分两节加工，（2m+5.5m ）,最下层按不拆除考虑,钢套箱设计示意图如下：

二、荷载取值

荷载的取值依据为《公路桥涵设计通用规范》荷载组合V 考虑钢吊箱围堰设计组合。

水平荷载：静水压力+流水压力+风力+其它

三、Q235钢材许用应力

轴向应力：

[]Mpa z 140=σ 容许应力提高系数1.3 []Mpa z

1823.1140=⨯=σ 弯曲应力：

[]Mpa 145=σ 容许应力提高系数1.3 []Mpa 5.1883.1145=⨯=σ 剪应力：

[]Mpa 85=τ 容许应力提高系数1.3 []Mpa 5.1103.185=⨯=τ

四、具体结构设计

（一）、封底砼设计

封底砼按1.5m 厚设计，用C30砼。

1、抗浮校核

浮力：131.1371917.91t ⨯⨯=

封底砼自重：131.13 2.3 1.5452.4t ⨯⨯=

钢护筒握裹力：1.5 3.14 2.4610678.24t ⨯⨯⨯⨯=

钢套箱自重:52t

抗浮安全系数: 452.4678.2452 1.29 1.1917.91

K ++=

=> 满足要求 2、封底砼强度校核

取封底混凝土板计算。封底混凝土板由钢护筒与混凝土的握裹力和封底混凝土板自重抵抗作用于封底砼板的静水压力。为便于计算偏于安全地将封底混凝土板简化为空间梁格，钢套筒中心连线作为支点。简化模型梁宽按钢套筒间净距

4.1m 和1.6m 计算，梁高与混凝土板厚相同，取1.5m 计算。计算模型如下图所示。 水压力：271023 1.53

5.5/p KN m =⨯-⨯=

2136 4.1147.6/g KN m =⨯=

2236 2.693.6/g KN m =⨯=

内力计算结果：

最大计算弯矩：max 344.71M KN m =⋅

最大计算剪力：max 396.45Q KN =

最大支座反力：792.9KN

砼梁强度校核：

30#封底混凝土容许拉应力为：[]0.75Mpa σ= [] 1.65Mpa τ=

6max max 2

6344.71100.220.7541001500M Mpa Mpa W σ⨯⨯===<⨯ 满足要求 图1 封底砼计算模型

max max 2396.4510000.043 1.65341001500

Q Mpa Mpa A τ⨯⨯===<⨯⨯满足要求 一根钢护筒的粘结力：2.4 1.51001131792.9KN KN π⨯⨯⨯=>满足要求

（二）、钢套箱结构设计

钢套箱按单壁结构设计，内支撑设两道。

1、 壁板厚度校核

壁板承受水压：

① 静水压：设计水位271m ，封底砼厚1.5m

271264 1.5 5.5m --=

21 5.51055/P KN m =⨯=

② 动水压：由于设计文件中说明流速较小，取 1.5/V m s =

2

2

2210 1.51.33 5.58.39/229.81

V P KA KN m g γ⨯==⨯⨯=⨯ 212558.3963.39/P P P KN m ∑=+=+= 26163.394501000/10802.2816

M =

⨯⨯⨯=N.mm 2221115 4.1766

W bh mm ==⨯⨯= 802.28192.39188.54.17M Mpa Mpa W σ===> 超限3.89%5%<许可。 竖肋横向间距450l mm ≤，壁板用5mm 。

2、竖肋及纵向间距确定

竖肋选用[8，横向间距按450mm 计算。

36(100045063.39)10/(101000)28.52/q N mm =⨯⨯⨯⨯=，最大荷载处竖肋布置竖向间距为1m 。

计算弯矩：220.128.5210002852000M kql N mm ==⨯⨯=⋅，由于弯矩值较小，可不算竖肋的组合惯性矩。

2852000112.6218225325

Mpa Mpa σ==< 满足要求 计算剪力：0.628.52100017112B V Kql N ==⨯⨯=

[]21711242.78110.5/805400V Mpa N mm ττ=

==<=⨯ 满足要求

3、 大横肋

大横肋Ⅰ28a ，间距按1m ～1.4m 布置，具体布置示意见图2。

2max 558.3963.39/P KN m =+=

1max 63.3947.833031.94q KN =⨯=

计算出各横向肋在封底砼灌注后抽水时的受力： 从底部往上：

第一道横肋：11246.81/47.8326.07/p KN m == 第二道横肋：22937.02/47.8361.41/p KN m == 第三道横肋：32431.26/47.8350.83/p KN m == 第四道横肋：41628.66/47.8334.05/p KN m == 第五道横肋：51197.64/47.8325.04/p KN m == 取第二道横肋计算荷载最大，计算结果如下： max 41.06M KN m =⋅ max 158N KN = 36max 1581041.0610109.325537508214

N M Mpa A W σ⨯⨯=+=+= 满足要求 4、竖向大梁计算（由2根36a 工字钢组成） 受力最大的竖梁受横肋所传的力如下： 168.23R KN = 2160.71R KN = 3133.02R KN = 489.11R KN = 565.53R KN =

竖大梁力学模型见图3。

计算结果如下：

max 287.67M KN m =⋅ max 218.42Q KN = 286.65A R KN = 229.95B R KN = 最大位移1mm 。

图

3 图2