04-围堰施工方案解析

国道主干线哈尔滨绕城公路东北段(秦家至东风)松花江大桥

双壁钢围堰施工方案

中铁十三局集团第四工程有限公司

松花江大桥项目部

二零零四年十二月十日

松花江大桥 号、 号墩双圆形

双壁钢围堰施工方案

双圆形双壁钢围堰设计

围堰的设计本着受力条件好、稳定性强、方便施工、节约材料和可回收的原则进行设计，松花江大桥 号及 号墩承台为条形 × × ，顶面水深 。根据结构尺寸设计成内径 米、外径 米的双圆形结构（如图），即充分发挥了圆形结构受力条件好的特点，又最大限度的节省了材料。围堰利用自身浮力进行回收。

因素的确定

根据承台形状和结构受力分析 将围堰平面布置成双圆组合形 如图 。

根据面板的局部和自重确定面板厚度为 。

依据

20

1

50001100005≤

==R t 确定为薄壳筒状无盖无底结构。 壳体满足以下三方面条件 适用无矩理论。

几何方面 沿壳中面光滑连续无斜率和曲率的突变 壳体的厚度也无突变。 载荷方面 沿壳面连续分布而无突变。 边界条件 挠度与转角不受约束。 设计采用的理论

以薄壳筒状体线性理论设计结构。 以轴心受压稳定设计加强圈、支撑桁架。 荷载

以承台底标高为最大压力计算位。 最大水深为 其中土深为 。

因有较密定位桩及防冲桩，不考虑水流和浪击等横向不均匀载荷。 因有施工平台，围堰轴向荷载不计。

因为采用浮沉工艺，堰底与地面不均匀接触、构件吊装等受力状态，不予计算。 在最大抽水深度下，考虑了壁间有水 米深，以减少壁板局部计算荷载。 规范有关采用 《 》

强度设计 2/215mm N f = 钢 稳定

（ ） 轴心受压

f A

N

≤ϕ （ ） 轴心受压构件腹板参与受力的宽度 的确定

y

w f t h 235

40

0≤。 （ ） 格构式双肢组合构件缀件为缀条时，换算长细比按 x

x ox A A 1227+=λλ计算。 分肢长细比 ox λλ7.01≤ 时，不必验算分支稳定。

（ ） 缀条计算 剪力确定 235

85

y f Af

V =

。

（ ） 最大长细比 []150max =≤λλ 圆形双壁钢围堰受力计算 结构设计

双圆形双壁钢围堰结构设计如图，共分为 个部分，即刃脚段、双壁加强段、单壁段、内部横向支撑梁。刃脚部分面板采用 钢板，角度为 度；双壁加强段内外面板及隔板均采用 钢板，内部为空间桁架结构，水平主桁加强圈采用 × × 或 × × 角钢，缀条用 × × 角钢，竖向间距按不同的高度荷载计算求得；竖向加劲肋采用 × × 或 × × 角钢，周向间距按不同的高度荷载计算求得；围堰中支撑桁架用 × × 或 × × 角钢相扣成方管，空间用 × × 做缀

条组成桁架，竖向间距与加强圈相同。

计算简化

为简化圆形钢围堰的受力计算，采用如下方法：（ ）对环板和水平斜撑计算时考虑壁板 倍板厚的宽度参与受力；（ ）竖向加劲肋按多跨连续梁计算，同时考虑壁板 倍板厚的宽度参与受力；（ ）壁板按支撑在竖向加劲肋上的多跨连续板计算。

受力工况

浇筑承台前钢围堰最大抽水状态为最不利工况。钢围堰受力主要计算荷载有静力压力、土压力、施工荷载以及壅水所产生的压力等。浇筑承台时钢围堰外设计施工水位采用 ，土埋置深度 ，壁仓内的水位 ，计算水流流速 。根据以上简化计算方法，壁板、竖肋按简化公式进行局部计算。水平加强圈及水平斜撑可采用简化公式计算。

双圆形双壁钢围堰空间分析计算

结构分析模型

用空间模型进行分析计算，外壁板、内壁板、水平加强圈采用空间板壳单元，竖肋采用空间梁单元，水平斜撑采用空间桁架单元，即两端与水平加强圈采用铰接连接。

计算分析

主要计算荷载：静水压力、土压力、浪击力与风荷载（处作用较小此处可忽略不计）、施工荷载。

计算过程 加强圈设计计算

（ ）壁板参与受力的宽度 的确定

y

w f t h 235

40

0≤ 采用 钢 w t h 400≤

（ ）依据无矩理论，均匀外压力作用下的筒壁内力只有周向力，无弯矩。周向力按公式 计算。

式中 ——外压（ ） ——外圆半径

（ 共同承受，合将成为

双肢格构轴心受压结构（如图示）。 （ ）每个双肢格构的承压能力 A f N ⋅⋅=ϕ1 式中 钢

ϕ——以换算长细比ox λ确定的折减系数。

——加强圈与壁板组合后的总面积。 换算长细比的计算

加强圈采用 × × 角钢， x λ 缀条用 × × 角钢

x A 1

4.866

.12286852

275.8527

212=⨯+=+=x x ox A A λλ 查表（ 类截面）

A f N ⋅⋅=ϕ1

加强圈采用 × × 角钢， x λ 缀条用 × × 角钢

x A 1

856

.12284606

274.8427

212=⨯+=+=x x ox A A λλ 查表（ 类截面）ϕ

A f N ⋅⋅=ϕ1

（ ）竖向间距S L 确定

01

01R P N N N L S ⋅==

在围堰上沿高度变化，最大为刃角顶面 最小间距mm L S 45611200

186.0950201

≈⨯=

取

（ ） 缀条计算 缀条用 × × 角钢

α

[]15024.1225

.1215280=≤===

λλy i L 查表 折减系数 λ

剪力确定 N f Af

V y 1733285

215

6852235

85

max

=⨯=

= σ

≤ 竖向加劲肋的计算

采用 × × 或 × × 角钢 根据受力和加工条件将截面布置成如图 所示