沉箱内力计算
与胸墙连接的沉箱外墙及隔墙内力计算模式探讨
与胸墙连接的沉箱外墙及隔墙内力计算模式探讨对于大型沉箱重力式码头,沉箱外墙及隔墙的内力计算非常重要,而内力计算结果与计算模式选择有关。
现行规范不考虑上部胸墙对沉箱的约束,但构造要求上符合固接处理条件。
本文在考虑胸墙约束的模式下,对沉箱外墙及隔墙的内力按不同模式进行了对比分析,得出了相关结论和建议。
关键词:沉箱内力;计算模式;1.概述现行规范不考虑上部胸墙对沉箱外墙及隔墙约束, 但构造要求上符合固接处理条件。
本文在考虑胸墙约束的模式下,对沉箱外墙及隔墙的内力按不同模式进行了对比分析,以期优化结构设计。
文中沉箱内力计算采用国际大型通用有限元软件ANSYS,采用shell43单元模拟沉箱构件。
2.规范计算模型沉箱外壁及隔墙计算模型参照相关规范,规定如下[1]:(1) 底板以上1.5L区段,按三边固定一边简支板,L为内隔墙间距;(2) 1.5L以上区段,多于两跨按两端固定的连续板,等于或少于两跨时按框架或两端固定的单垮板。
(3) 隔墙与外壁的连接按轴心受拉构件,当相邻箱格顶面高差大于1m,隔墙尚应按受弯构件计算。
3.构造要求规范要求当胸墙直接坐落在箱顶部时,箱顶部宜嵌入胸墙内300mm~500mm。
沉箱外墙和隔墙的外伸钢筋升入胸墙的长度也求满足相应的锚固长度要求。
外壁和隔墙与胸墙连接处的构造处理,满足构件间的固接模式要求。
4.推荐计算模式对于1.5L以上的区域,借鉴规范沉箱底板对外墙及隔墙1.5L以上区域的固结处理模式,可以认为胸墙对于1.5L以上区域的顶部为固结模式。
(A).沉箱外墙 (B).规范模式 (C).推荐模式图1. 计算模式对比5.案例分析(1)工程概况:码头面标高4.0m,港池低标高-15.5m ,沉箱顶标高1.3m,码头后方回填开山石,码头局部断面图如图1所示,沉箱结构具体尺寸见图2。
图1.码头局部断面图 (单位:mm) 图2. 沉箱结构图 (单位:mm) (2)设计荷载条件1)该港区掩护良好,不考虑波浪作用;2)沉箱内回填砂,φ=300, ,沉箱顶部回填块石 ;3)码头面堆载: 30kpa。
基于ANSYSAPDL沉箱内力参数化求解模型
收稿日期:2008-04-17作者简介:肖仕宝(1982—),男,硕士,工程师,主要从事港航工程研究。
20087Aug.1概述基于常规查表法的沉箱内力求解过程繁琐,在外荷载复杂、计算构件多的情况下,重复工作较多,效率较低,对于异型沉箱结构往往爱莫能助。
而基于ANSYSAPDL二次开发平台建立内力参数化求解模型,可适用于异型沉箱的特殊结构处理,为结构计算提供了可靠、有效的分析手段。
而且计算参数开放,可适用于不同计算规范要求。
2计算模型参照相关规范,沉箱外壁及底板计算模型规定如下[1]:1)矩形沉箱外壁的计算图示:①底板以上至1.5L区段,按三边固定一边简支板,L为内隔墙间距。
②1.5L以上区段,多于两跨时按两端固定的连续板;等于或少于两跨时按框架或两端固定的单跨板。
2)沉箱底板按四边固定板计算,外趾板按悬臂板计算。
3常规方法[1-2]目前求解不同边界条件下双向板内力的常规方法主要是借助于《建筑结构静力计算手册》中给出的几种既定边界下既定荷载情况下的泊松比为0时的查表系数法,所适用的荷载相对简单,结果只给出了几个既定位置的内力值。
对于相对复杂的荷载如梯形分布荷载,需分解成均布和三角形分布模式进行叠加求解,而且还需要根据不同材料泊松比进行修正。
当不同模式内力最值位于不同区域时,内力最值往往只能进行简单叠加获得,计算结果偏保守。
在外荷载复杂、计算构基于ANSYSAPDL沉箱内力参数化求解模型肖仕宝,吴遵奇(中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230)摘要:介绍基于ANSYSAPDL二次开发平台,沉箱内力参数化求解模型,综合分析模型中荷载处理、工况和结果处理方法,结合工程实例进行ANSYS沉箱内力求解。
关键词:沉箱内力;数值计算;ANSYSAPDL中图分类号:U656.1+11文献标志码:A文章编号:1002-4972(2008)08-0010-04ParametricModelforSolvingCaisson′sInternalForceBasedonANSYSAPDLXIAOShi-bao,WUZun-qi(CCCCFourthHarborConsultantsCo.,Ltd.,Guangzhou510230,China)Abstract:Theparametricmodelforsolvingcaisson′sinternalforceestablishedbasedonANSYSAPDLsecond-developmentplatformisintroduced;Thetreatmenttoloads,combinationsandresultsbythemodelisanalyzed;andcomputationofcaisson′sinternalforceiscarriedoutcombiningtheengineeringpractice.Keywords:caisson′sinternalforce;numericalcomputation;ANSYSAPDL年8月第8期总第418期2008No.8SerialNo.418水运工程Port&WaterwayEngineering第8期肖仕宝,吴遵奇:基于ANSYSAPDL沉箱内力参数化求解模型件多的情况下效率往往偏低。
沉箱稳定计算
第1页SheΒιβλιοθήκη t12。 设计高水位自重作用:
设计高水位自重作用计算表:
目 胸墙1 胸墙2 胸墙3 卸荷板 混凝土路面 沉箱上填石1 沉箱上填石2 沉箱上填石3 沉箱内填石 沉箱前后面板,纵隔墙 沉箱侧板,横隔墙 沉箱底板 S 每延米自重作用 项 计算式 (1,77x24+0,23x14)x3,8x7,7 3,8x3x7,7x14 1/2x1,2x3x7,7x14 11,15x1,5x7,7x15 0,5x24x7,35x7,7 (1,27x18+0,23x11)x7,35x7,7 1/2x1,2x3x7,7x11 6,15x3x7,7x11 4abx12,6x11 (c+d+e)x12,6x7,7x15 (2f+d)xax12,6x2x15 l1xl2x0,5x15 11473/7,7 Gi(KN) 1337.18 1228.92 194.04 1931.74 679.14 1436.95 152.46 1562.72 7082.46 1237.01 965.79 470.663 18279.1 2373.9 Xi(m) 2.6 2.6 4.9 6.275 8.175 8.175 5.3 8.775 4.975 4.975 4.975 4.975 GiXi(KN.m) 3476.673 3195.192 950.796 12121.653 5551.970 11747.042 808.038 13712.824 35235.239 6154.100 4804.805 2341.546 100099.877 12999.984
l1 = l2=
8.15 m 7.7 m
(一) 结构自重力(永久作用) 1。 极端高水位自重作用:
极端高水位自重作用计算表:
沉箱模板计算汇总
A港池沉箱模板计算书编制单位:第六项目部编制日期:2005.6.7沉箱模板计算一、外模板设计资料:沉箱外侧模板长9.24m,高4.55m,自重7t(包括下平台)。
面板厚5mm,横肋为8#槽钢,间距420mm,竖肋为-6*80扁钢,间距为420mm,立围令采用10#槽钢,桁架结构,桁架宽650mm间距800mm,上下均设M24对穿螺栓,间距为4760mm。
(详见外侧模板布置图)1、模板侧压力计算:模板的侧向压力主要是由新灌筑的砼对模板产生的侧压力P1和倾倒砼时对模板产生的水平动力荷载P2两部分组成。
根据规范推荐的公式,采用插入式振捣器时,砼最大侧压力为:P max=P1 + P2P max=8K S+2.4K t V1/2 + P2砼侧压力除了和振捣方式有关外,同时还和砼自重、浇注速度、砼的温度、外加剂的应用、砼的下灰方式有关。
式中:K S——外加剂波动修正系数,砼坍落度大于80mm时取2.0;砼坍落度小于60mm时取1.0。
泵送砼坍落度选定为120-140mm。
K t——温度校正系数(见下表)每年施工期为3月初-10月末,气温均在5 o C以上。
根据现场拌和站50m3/h的供灰能力计算,浇筑一段沉箱的时间为4h,平均每小时浇筑高度1.10m。
砼采取泵送方式下灰,对模板产生的水平动力荷载P2为 2 KN/m2。
∴P max=8K S+2.4K t V1/2 + P2P max=8*2+2.4*1.53*1.11/2 +2=21.85 KN/m2根据有关资料介绍,在墙板工程施工中,浇筑速度不超过2m/h 时,侧压力可按下式计算:P max=0.8+80V/(T+18)+ P2式中:V—砼浇注速度T—砼的温度P2—0.2 tf/m2P max=0.8+80V/(T+18)+0.2=0.8+80*1.1/(5+18)+0.2=4.63+0.2=4.83 tf/m2=0.4830kg/cm22.面板计算:为保证砼的外观质量,根据使用要求,大片模板的面板计算应由刚度控制。
沉箱内力计算
六、墙后土压力计算已知信息水的重度γ:10.25KN/m 39.8N/kg α0码头后填料:块石17KN/m 3填料水下重度104.445mKan ==0.172沉箱顶面以下考虑δ=φ/3=15°tg δ=0.267949Kan =Kax ==0.15455Kay ==0.04141E H=(e n1+e n2)h n /2cos αE V =E H tg δcos α=1<1>码头后填料土压力1.极端高水位e 4.5=0.00e 3.68= 2.39kpa0.98061e 1.4= 6.30kpa 9.91266e 1.4’=5.68kpae -18=32.14kpa366.804土压力引起的水平向作用E H =377.70KN/m M EH =2951.605825E V=101.20KN/m M EV=1862.1472582.设计高水位e 4.5=0.00e 2.64= 5.43kpa 5.04537e 1.4=7.55kpa 8.04622e 1.4’=6.80kpae -18=34.87kpa404.222土压力引起的水平向作用E H =417.31KN/m M EH =3308.788109E V=111.82KN/m M EV =2057.4660532.设计低水位e 4.5=0.00E He 1.4=9.04kpa14.0149矩形仓的横截面内缘的最大边长L:tg 2(45°-φ/2)0.16Kancos(δ+α)重力加速度g:填料重度γ:e n2=e n1=(一)码头后填料土压力e 1.4’=8.14kpa e 0.2=11.30kpa11.6653e -18=39.43kpa461.577土压力引起的水平向作用E H =487.26KN/mM EH =3929.227519E V=130.56KN/mM EV=2402.305048e 4.5~1.4=8.578644kpae 1.4~-18=7.727407kpa 水平作用176.5055KN/M26.59379566149.9116882竖向作用Eq V =47.2945KN/M 倾覆力矩M EH =3465.427KN.m M EV =870.2188KN.m(二)堆货荷载土压力Eq H=(三)门机荷载土压力°KN/m3填料内摩擦角φ:45°KN.mKN.mKN.mKN.mKN.m KN.m。
沉箱码头稳定验算和内力计算
2013 届港口航道与海岸工程毕业设计(论文)
言就是圆弧通过岸壁后趾的总半径)画出圆弧,圆弧中包括建筑和一部分土的体 积,用垂线将圆弧分成6个条体。每个条体的自重力连同作用于其上的垂直荷载 为g。整体稳定安全系数为: 计算图示见图,计算结果见表
土坡稳定计算表
土条编号
1
2
3
4
5
6
bi (m)
8.58 4.99
悬臂形心高度:
yv
y1 S三角形 y2 S矩形 S梯形
(0.7 0.8 0.3)0.50.4 0.70.7 2 0.5(0.7 1.1)1
0.487m
沉箱浮心高度:
yw
(V
v)T / 2 vyv V
1190.6 31.86 5.89 / 2 31.86 0.487
1190.6
2.88m
结 论
0
E
M EH
M EqH
P
M PB 结果 d G
MG
M EV
M Eqv
u
组合 1
1
1.35 3834 1027.9 0.7 1.3 2361.6 8713 1.35 1 21118.4 1439.1 271.96 1.3
M PBu
结果
稳
0
17354.3 定
组合 项目
波浪力为主导可变作用时 o E M EH PM PB E M EqH
0.487m
沉箱浮心高度: yw
(V
v)T / 2 vyv V
1431 31.86 7.12 / 2 31.86 0.31 3.48m
1431
a yc yw 4.9 3.48 1.41m
LB3 l1l23
沉箱计算书
围囹起吊时各部件的力学计算作者:马哥1、吊点处力学分析围囹、套箱总重G=140t ,吊绳与垂直方向夹角θ=10.02°,5/75.6tan =a 吊绳与杆件3水平夹角α=53.47°,结合右图(吊点力学分析图)对吊点进行力学分析有:GF z 41==35t ; θc o s /F z F ==34.47t ;θtan z xy F F ==6.18t ; ,t a F xy 97.4sin F x == aF F xy y cos ==3.68t ;由以上力学分析可知,由沿吊绳的拉力F 所分解出来的三个分力Fz 、Fx 、Fy 中,Fz 、Fx 均可对杆件3产生弯矩,而Fy 则可视为杆件3的轴向力,不对杆件3产生弯矩。
2、对杆件3抗弯、抗扭能力验算 1)、杆件3抗弯能力验算根据杆件3受力特征,可对其受力示意图进行以下简化:根据公式可得:m KN F MMxz BAAB .06.167115.05.105.105.0222=⨯+⨯=-=FxyFxKNF F F XZ SBA sAB 03.350===则作用力处弯矩为:mKN F MMM SAB AB.955.75.021-=-==杆件3弯矩图为:Ma MbM2M1AB杆件3选用的材料为2个36c 工字钢槽钢中间加缀板连接,抗弯截面系数W=964.0cm 3*2,截面面积A=90.84cm 2*2,则MPa MPa cm m KN cm KN WM A F y 145][7.902*0.964.06.1672*84.908.36321=≤=+=+=δδ符合钢材抗弯设计要求。
2)、杆件3抗扭能力验算选用2工 36c ,A=90.84cm 2*2,4614cmI y =; 417351cmI x = cmi y 6.2=; cm i x 82.13=32203.2555)(*2cm i i I I W yx y x xy =++=mKN m KN m KN l F h F Mp zx .39.25214.0350236.097.422=⨯+⨯=+=MPa MPa cmm KN W Mp xy85][94.903.2555.39.253max =≤===ττ符合抗扭设计要求。
(完整版)沉箱浮游稳定计算(例子)
计算项目
体积V(m3)
重力G(kN)
重心高度y(m)
重力矩Gy(kNm)
沉箱
255.78
6394.5
4.7
30054.15
前排舱加水
81.192
832.218
0.9
748.9962
后排舱加水
81.192
832.218
0.9
748.9962
总计
418.164
8058.936
31552.1424
沉箱排水体积及浮心高度
总排水体积
前、后趾排水体积
沉箱吃水:
浮心高度:
定倾半径:
重心到浮心的距离为:
。
定倾高度为:
。
满足要求。
干舷高度:
式中F——沉箱的干舷高度(m)
H——沉箱高度(m)
T——沉箱吃水(m)
干舷高度满足要求。
砼容重(kn/m3)
25.00
前趾前高(m)
0.40
沉箱高度(m)
9.50
沉箱仓格尺寸(m)
横
3.60
前趾后高(m)
0.70
墙内加强角尺寸(m)
0.20
纵
3.80
前趾宽(m)
1.00
底加强角(m)
0.20
水容重(kn/m3)
10.25
2、沉箱材料体积和体积矩计算表(对前趾前端求矩)
编号
名称
体积
重量
形心位置(m)
体积矩(m4)
Vi(m3)
Gi(kN)
xi
yi
Vixi
Viyi
1
前壁
41.29
1032.30
1.15
关于方沉箱构件内力计算的建议
件 ;当相 邻 箱 格 填 料 顶 面 高 差 大 于 lm 时 ,隔墙 尚 应按 照受 弯 构 件 计 算 ;沉 箱 底 板 应 按 四边 固定
K e o ds c is n itr a re rc mme d t n v w r : aso ;nen l oc ;e o f n ai o
目前 ,国 内进 行 方 沉 箱 构 件 内力 计 算 除 了应
底 板 以上 1 L区段 ,按三 边 固定 一边 简支 板 , 为 . 5 内 隔墙 间距 ;1 L以上 区段 ,多 于 两 跨 时 按 两 端 . 5 固 定 的 连续 板 ,等 于 和少 于 两 跨 时 按 框 架 或 两 端 固 定 的单 跨 板 ;隔墙 与 外 壁 的连 接 按 轴 心 受 拉 构
较 ,供 规 范修 编 人 员和 工 程 设 计 人 员参 考 。
关 键 词 : 沉 箱 ; 内 力 ;建 议
中 图分 类 号 :U 6 55 5. 4
文 献标 志 码 :B
文 章 编 号 :10 — 9 2 2 1 ) 10 4 — 3 0 2 4 7 (0 0 O — 0 7 0
Re o m e a i n e a di a c a i n fi t r l o c so e t ng l rc is n o po nt cm nd to sr g r ng c l ul to o e na r e fr c a u a a s o c m n f ne s
C N J f g LU G o b o L h— in S Y -u HE i e I u- a U Z iqag, I u jn —n, ,
沉箱模板结构受力计算书【范本模板】
沉箱模板结构受力计算书一、分析计算内容1、沉箱模底层、标准层面板的强度、刚度分析2、沉箱模底层、标准层横助强度、刚度分析3、沉箱模底层、标准层背楞桁架强度、刚度分分析4、沉箱模对拉栓强度分析二、分析计算依据1、钢结构设计规范:GB50017-20032、建筑工程大模板技术规程:JGJ74—20033、建筑施工模板安全技术规范:JGJ162-20084、全钢大模板应用技术规程:DBJ01-89—20045、建筑施工计算手册三、模板设计构件规格及布置1、面板:—5mm2、横助:【8槽钢布置间距300mm3、背楞桁架:双【8槽钢,桁架连接在竖助上,底层单节模板内模高3800mm,外模高4500mm,标准层单节模板内外模高4700mm,背楞桁架标准层外模从上到下布置:490mm,1860mm,1860mm,490mm 标准层内模从上到下布置:490mm,2300mm,1910mm底层外模从上以下布置:490mm,1760mm,1760mm,490mm底层内模从上到下布置:490mm,2300mm,1010mm4、边框:【8槽钢5、竖助:-5*60 扁铁布置间距300mm6、对拉栓:M30四、荷载分析1、基本荷载(1)、沉箱底层每次浇注高度为4.5m,标准层每次浇注高度为4。
7m,混凝土的初凝时间t0=5h(2)、水平侧压力标准值:F1=52KN/m2=0.052N/mm2(3)、水平荷载:查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162—2008第16页表4。
1.2得q水平=6KN/m2(4)、荷载组合:查《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162—2008第16页表4.2。
3得K活=1.4 K恒=1。
2q侧= K恒*q max+K活*q水平=1.2*52+1.4*6=70.8KN/m2=0.071N/mm2五、沉箱模刚度分析1、面板分析(底层、标准层外模和内模一样)(1)、计算单位选取,在最大侧压力区选得1mm宽度分析I面=1*53/12=10。
沉井或气压沉箱的计算与验算方法
沉井或气压沉箱的计算与验算方法一、一般规定(一)沉井施工前应对垫层厚度、下沉系数、接高稳定性、封底混凝土等内容进行计算与验算,计算和验算时所取的作用力均采用标准值。
(二)气压沉箱施工计算应符合下列规定:1、在下沉阻力计算中,除箱壁侧摩阻力、刃脚反力外,尚应包括气压浮托力;2、工作室顶板的计算荷载应根据不同工况确定,应取配重、自重、地基反力、水浮力和气压浮托力的最不利工况,且不应计入封底混凝土的作用。
3、水域沉井与沉箱在溜放、拖运以及沉放施工时,应对沉井与沉箱的倾斜稳定性进行验算;水域沉井与沉箱的前后两面水平作用不均衡时,尚应验算抗滑移及抗倾覆稳定性。
4、钢筋混凝土沉井与气压沉箱在分节制作时,每节井(箱)壁上端水平钢筋应加强。
5、沉井与气压沉箱首节制作时的基底压力不应大于下卧层地基承载力特征值,以后各节接高制作时应符合地基极限承载力的要求。
6、沉井与气压沉箱地基承载力及软弱下卧层验算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定执行。
二、混凝土垫层及砂垫层(一)开挖工作坑遇有暗塘、暗沟、旧河道等不良地质时应进行加固处理,工作坑的开挖应符合现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120的规定。
(二)砂垫层的厚度应根据沉井与气压沉箱的重量和地基土的承载力按下列公式计算确定,且不宜小于600mm。
p=G0/(2*hs*tanα+BL)+γs*hsp≤fa式中:p——基底压力标准值(kN/m2);hs——砂垫层厚度(m);G0——沉井与气压沉箱第一节沿井壁单位长度重量(kN/m);γs——砂的天然重度(kN/m3),可取15kN/m3;BL——素混凝土垫层的宽度(m),BL=B+2bl,计算时取bl=hc;b1——素混凝土外挑宽度(m),可取b1≥hc(hc为素混凝土垫层厚度);α——砂垫层的压力扩散角(°),可取30°;fa——修正后的地基承载力特征值(kPa);b——刃脚踏面宽度(m);B——刃脚宽度(m)。
港口码头沉箱计算
一、沉箱前面板、后面板波浪力极端高水位情况波谷作用时p's0p'd24.75P0.624.75p1.5l24.75设计高水位情况波谷作用时p's0p'd20.86P0.620.86p1.5l20.86设计低水位情况波谷作用时p's0p'd11.22P0.611.22p1.5l0极端低水位情况波谷作用时p's0p'd8.97P0.68.97p1.5l01.承载力极限状态前面板受由外向里的荷载作用1.5l以下前面板受力p26.835 1.5l以上26.835前面板受由里向外的荷载作用贮仓压力作用 +波谷作用1.5l以下p148.832 1.5l以上48.832p248.832l0214.364112.88812.正常使用极限状态前面板受由外向里的荷载作用短暂状况1.5l以下前面板受力p 22.362 1.5l以上22.362前面板受由里向外的荷载作用持久状况贮仓压力作用波谷作用时1.5l以下p123.522 1.5l以上23.522p223.522l 0214.364112.88811.5l以下fc 15151515Y向fy310310310310配筋计算M 35.999 6.26719.78311.404a s 60606060h 0340340340340αs =M/(α1f c bh 02)0.020*******.0036140540.0114086030.006576651ξ0.020*******.0036206080.0114744340.006598421Y s0.9895095860.9981896960.9942627830.99670079A s =M/(f y Y s h 0)345.16846459.56484533188.7729457108.5546616每延米6根fc 15151515fy3103103103101.5l以上配筋计算X向M 63.76627.53335.04150.102a s 60606060h 0340340340340αs =M/(α1f c bh 02)0.0367742180.0158780770.020*******.028894028ξ0.037476460.0160061760.020*******.029323976Y s0.981261770.9919969120.9897915570.985338012A s =M/(f y Y s h 0)616.5482161263.3274141335.8907161482.426701支座跨中支座跨中受弯构件验算最大裂缝宽度内侧钢筋内侧钢筋外侧钢筋外侧钢筋Mk30.71622.94429.20124.134As13357701335770 X向ωmax=α1α2α3σsl/E s(c+d)/(0.30+1.4ρte)1.5l以上α11111α21111α3 1.511 1.5σsl=M k/(0.87h0A s)77.7823982100.734182173.94718985105.9586751E s200000200000200000200000c50505050d1*******ρte=A s/A te0.01110.00640.01110.0064ωmax0.116461010.1026590390.0738124530.161975045支座跨中支座跨中内侧钢筋内侧钢筋外侧钢筋外侧钢筋Mk17.340 5.22216.485 5.493As11305651335565 Y向ωmax=α1α2α3σsl/E s(c+d)/(0.30+1.4ρte)α11111α21111α3 1.511 1.5σsl=M k/(0.87h0A s)51.8780140831.2475411141.7465764532.86816836E s200000200000200000200000c50505050d1*******ρte=A s/A te0.00940.00470.01110.0047ωmax0.0768257210.0308494830.0416705110.048674198四、沉箱侧板1.承载力极限状态侧板受由外向里的荷载作用1.5l以下侧板受力p26.835 1.5l以上26.835侧板受由里向外的荷载作用贮仓压力作用 +波谷作用1.5l以下p148.832 1.5l以上48.832p248.832l0221.622519.80252.正常使用极限状态前面板受由外向里的荷载作用短暂状况1.5l以下前面板受力p 22.362 1.5l以上22.362前面板受由里向外的荷载作用持久状况贮仓压力作用1.5l以下p123.522 1.5l以上23.522p223.522l 0221.622519.80251.5l以下fc 15151515Y向fy310310310310配筋计算M 55.3129.62930.39617.522a s 60606060h 0290290290290αs =M/(α1f c bh 02)0.0438465670.0076328650.024*******.013889857ξ0.0448524380.007662220.024*******.013987684Y s0.9775737810.996168890.9878037950.993006158A s =M/(f y Y s h 0)629.3809803107.5182458342.2806043196.2787947fc 15151515fy3103103103101.5l以上配筋计算X向M 95.98941.44552.74875.420a s 60606060h 0290290290290αs =M/(α1f c bh 02)0.0760909080.0328539230.0418140840.059785713ξ0.079229570.0334121080.0427268770.061688446Y s0.9603852150.9832939460.9786365620.969155777A s =M/(f y Y s h 0)1111.769778468.847316599.5545639865.6281877支座跨中支座跨中受弯构件验算最大裂缝宽度内侧钢筋内侧钢筋外侧钢筋外侧钢筋Mk46.23734.53843.95736.329As154077018371272 X向ωmax=α1α2α3σsl/E s(c+d)/(0.30+1.4ρte)1.5l以上α11111α21111α3 1.511 1.5σsl=M k/(0.87h0A s)119.0009091177.780969294.84232435113.2005503E s200000200000200000200000c50505050d1*******ρte=A s/A te0.01280.00640.01530.0106ωmax0.1796428440.1811780580.0958952050.183370222支座跨中支座跨中内侧钢筋内侧钢筋外侧钢筋外侧钢筋Mk26.6438.02425.3308.440As11305651335565 Y向ωmax=α1α2α3σsl/E s(c+d)/(0.30+1.4ρte)α11111α21111α3 1.511 1.5σsl=M k/(0.87h0A s)93.453460356.2895649575.2026093259.20897555E s200000200000200000200000c50505050d1*******ρte=A s/A te0.00940.00470.01110.0047ωmax0.1383944560.05557250.0750655850.087682082。
沉箱底板结构的有限元计算分析
学术ACADEMIC沉箱底板结构的有限元计算分析◎ 徐军 魏志民 武汉中交交通规划设计有限公司摘 要:采用ABAQUS有限元方法,对长宽比较大的沉箱的底板受力进行了计算,所得结果与规范方法进行了比较分析。
计算表明,长边较长的沉箱底板的应力分布仍较好满足规范线性分布的假定;基顶应力在隔墙附近局部出现非线性特征从而导致支座剪力比规范算法偏大,工程中应引起重视。
关键词:ABAQUS 底板强度 非线性 支座剪力1.前言重力式码头是我国分布较广、使用较多的一种码头结构形式。
近年来,随着经济的快速发展,港口建设的速度和规模也逐渐增大,目前在建和建成的大型码头工程,有很大一部分是采用重力式沉箱结构。
船舶的尺度及吨位逐渐加大,对码头的水深要求越来越高,作为重力式沉箱码头的主体构件,矩形沉箱的尺寸也在不断加大。
而随着水深的加大,沉箱所受的水平荷载增加的较多,为了维持沉箱的稳定,势必要增加沉箱的垂直荷重,从而使得沉箱的地基反力既大且更不均匀。
在大吨级码头设计中经常会出现沉箱底板混凝土抗剪能力不足的现象,即大吨级沉箱底板的抗弯及抗剪能力的要求更高了。
本文以某10万吨级重力式海港码头为案例,采用ABAQUS有限元分析的方法,对其底板应力及内力进行计算,并与规范计算方法的计算结果进行对比分析。
2、工程实例计算与分析某10万吨级重力式海港码头,前沿水深-16.2m,沉箱高18.0m,平面尺寸为30.20m×16.5m,底板厚0.6m,前后墙0.45m,前后趾长1.1m。
沉箱设计为6×3仓格,仓格回填中粗砂,外海侧现浇钢筋混凝土挡浪墙,内海侧现浇混凝土胸墙。
如图1所示。
鉴于沉箱长边较长,在外荷载作用下底板的应力分布是否能满足规范假定的线性分布,有必要通过有限元软件进一步分析确定。
图1 标准段码头剖面图79学术ACADEMIC采用ABAQUS通用有限元软件对沉箱进行建模,其中沉箱结构的前后墙、侧墙、纵横隔墙、底板等均采用板单元。
关于方沉箱构件内力计算的建议
关于方沉箱构件内力计算的建议陈际丰;刘国宝;芦志强;司玉军【摘要】国内目前进行方沉箱构件内力计算主要依据<重力式码头设计与施工规卉£>中的相关规定,该规范中对构件的计算图示进行了简化处理.根据结构的实际受力情况,对结构内力和配筋情况进行了计算,并与根据规范计算的结果进行比较,供规范修编人员和工程设计人员参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2010(000)001【总页数】3页(P47-49)【关键词】沉箱;内力;建议【作者】陈际丰;刘国宝;芦志强;司玉军【作者单位】中交水运规划设计院有限公司,北京100007;中交水运规划设计院有限公司,北京100007;中交水运规划设计院有限公司,北京100007;曹妃甸港口有限公司,河北唐山063000【正文语种】中文【中图分类】U655.54目前,国内进行方沉箱构件内力计算除了应用计算软件外,主要依据JTJ 290—1998《重力式码头设计与施工规范》[1]中的相关规定。
该规范对方沉箱构件内力计算图示进行了规定并已成功应用多年,对我国港口建设起到了良好的指导作用。
不过,从结构受力角度而言,该规范对方沉箱构件内力计算的规定尚存在不够准确之处,对部分工程影响较大。
本文拟对此举例作以分析,供规范修编和工程设计时参考。
1 现行规范中的相关规定《重力式码头设计与施工规范》[1]中6.2.7条和6.2.9条对构件内力的计算图示主要有以下规定:底板以上1.5L区段,按三边固定一边简支板,L为内隔墙间距;1.5L以上区段,多于两跨时按两端固定的连续板,等于和少于两跨时按框架或两端固定的单跨板;隔墙与外壁的连接按轴心受拉构件;当相邻箱格填料顶面高差大于1 m时,隔墙尚应按照受弯构件计算;沉箱底板应按四边固定板计算,外趾应按悬臂板计算。
2 现行规范规定的由来《重力式码头设计与施工规范背景材料》中提到,“沉箱的结构计算图示源自JTB 2001—1962规范第57条~第62条规定。
沉井或气压沉箱的计算与验算方法
沉井或气压沉箱的计算与验算方法沉井或气压沉箱是一种常用的地下开挖工程辅助施工技术,广泛应用于深基坑开挖、管道铺设、桥梁基础施工等工程中。
正确的计算与验算方法对保障工程施工质量和安全具有重要意义。
下面将详细介绍沉井或气压沉箱的计算与验算方法。
1.计算方法(1)沉井计算方法:沉井开挖通常采用土钻、连续墙护壁或钢板护壁等方式进行支护。
计算沉井抗浮力,可按照以下公式进行:F=γw*H其中,F为沉井抗浮力,γw为水的单位重量,取10kN/m³,H为地下水位以上的开挖高度。
计算沉井侧面稳定性时,可通过计算土壁的稳定性来评估。
根据土力学原理,稳定性主要考虑土壁的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性。
根据具体施工条件和土壤性质选择相应的计算方法,常用的方法有平衡法、极限平衡法和有限元法等。
(2)气压沉箱计算方法:气压沉箱是在地下施工时由于开挖土体抗不住水压而引起坍塌的问题,采用压力来抵消水压差,以有效地保障施工安全。
对于气压沉箱的计算,主要包括以下几个方面:a.确认开挖地层的性质和室内外压力差。
b.计算所需的压力。
假设沉箱所处地层的土体饱和,根据悬浮力和水压对开挖土体的作用力进行计算。
c.计算所需厚度。
假设沉箱具有一定的最低厚度约束,根据所需的压力和相关参数计算所需的最小厚度。
2.验算方法(1)沉井验算方法:沉井支护结构的验算主要涉及抗浮力和侧面抗滑稳定等方面。
a.沉井抗浮力的验算需要核对计算结果和实际情况是否一致,保证沉井在施工过程中不会浮升或发生其他异常情况。
b.侧面抗滑稳定的验算可以通过现场观察和监测等方式来进行。
施工中应定期检查土壁的变形情况,如有异常情况应及时采取相应的处理措施。
(2)气压沉箱验算方法:气压沉箱的验算主要包括判断沉箱的稳定性和对积水的控制等方面。
a.沉箱的稳定性通过监测沉箱周围土体的变形情况,并根据施工过程中的实际情况进行评估。
b.对积水的控制要保证沉箱内部的水压小于外部水压,避免沉箱进入过高的水压状态。
沉箱计算书
沉箱计算书一.结构平安品级码头结构平安品级为二级。
二.自然条件1.设计水位(以xx港理论最低潮面为基础)设计高水位:2.64m 极端高水位:3.64m设计低水位:0.20m 极端低水位:-1.02m2.波浪要素码头50年一遇设计高水位时的波要素H1%=2.5m H13%=1.7m T=三.工艺荷载38#泊位1.均载:码头前沿53m范围30KN/m2,53m以后60KN/m2;2.箱角荷载:二层20'箱120KN/角;二层40'箱153KN/角;四层20'箱240KN/角;四层40'箱305KN/角;3.机械荷载:1)集装箱装卸桥:轨距26m,最大轮压600KN;2)正面吊运机:满载轴压前轴940KN;后轴112KN;空载轴压前轴329KN;后轴308KN;3)集装箱拖挂车最大轴压330KN;39#泊位1.均载:码头前沿53m范围30KN/m2,53m以后60KN/m2;2.机械荷载:1)16t-33m门机:轨距10.5m,最大轮压250KN;2)持续式卸船机:轨距10.5m,最大轮压300KN;3)正面吊运机:满载轴压前轴940KN;后轴112KN;空载轴压前轴329KN;后轴308KN;5)集装箱拖挂车最大轴压330KN;考虑码头的通用性,码头前沿按通长三根轨进行荷载设计,即38#泊位知足集装箱装卸桥和16t门机荷载要求;39#泊位知足集装箱装卸桥、16t门机及散粮卸船机荷载要求。
四.船舶荷载1.设计船型2.船舶撞击力按靠泊时的法向速度V n=0.1m/s计算,波浪引发的船舶撞击力按横浪作用H4%=1.2m、T=及H4%=0.8m、T=7s计算。
3.船舶系缆力按船舶在港的最大风速V=22m/s计算。
五.地震荷载xx地域地震大体烈度为7度,地震设计烈度取大体烈度,即7度。
六.码头稳固计算(一)码头断面尺度码头面设计高程 4.5m,码头前沿设计水深-14.0m,码头总长度630m。
四、沉箱结构内力结构
四、沉箱结构内力结构(一)承载能力极限状态下的内力计算 1.沉箱前面板:1)前面板受由外向里的荷载作用时(短暂状况):经计算比较,沉箱施工期下沉中,当箱内灌水1.5l ( 3.7)l m =沉箱吃水12.9T m =时,所受的荷载最大。
根据()29098JTJ -第3.7条规定,面板所受水压力的分项系数取永久作用中静水压力的分项系数,取1.2,根据图1-3-6计算前面板的受力情况68.68 1.282.46()P kPa =⨯=根据()29098JTJ -第6.2.7条规定,面板以上1.5l 区段按三边固定一定简支板计算,1.5l 区段以上按两端固定的的连续板计算,其前面板的计算简图见图1-3-8,、图1-3-9。
2)前面板受由里向外的荷载作用时(持久状况):根据图1-3-4,使用期前面板在设计低水位受波谷压力和贮仓压力作用时计算的前面板受力情况:图中贮仓压力的分项系数取1.35; 波谷压力的分项系数取1.5.()()12 5.69 1.3510.53 1.523.4813.92 1.35 3.64 1.523.64P kPa P kPa =⨯+⨯==⨯+⨯=其计算简图见图1-3-10,图1-3-11。
区段划分及计算图式同上。
2.沉箱前地板计算:设计高水位、短暂状况,在永久作用与波峰压力、地基反力等共同作用时,底板所受作用效应最大。
根据()29098JTJ -第6.2.8条和6.2.9条的规定,底板按四边固定板计算。
底板的受力图式见图1-3-7.根据()29098JTJ -第3.7.1条规定,底板计算的分项系数分别取: 贮仓压力取1.35;动水浮托力取1.5; 底板自重取1.3;基床反力取1.35; 底板受力情况:()()1247.50 1.357.5 1.39.35 1.559.8547.50 1.357.5 1.316.73 1.548.78P kPa P kPa =⨯+⨯-⨯==⨯+⨯-⨯=其底板的计算简图见图1-3-12。
有隔墙大型圆沉箱内力计算方法探讨
有隔墙大型圆沉箱内力计算方法探讨方爱东;陈际丰;刘国宝【摘要】钢筋混凝土圆沉箱由于受力合理,在外海开敞式码头中得到广泛应用.而其内力计算方法在现行港口相关规范中规定的计算方法尚不全面,结合工程实践,以靠船墩沉箱为例,采用Staad有限元程序计算或校核,并作了一些探索,可为类似工程提供参考.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2006(000)010【总页数】5页(P220-224)【关键词】有隔墙;圆沉箱;设计【作者】方爱东;陈际丰;刘国宝【作者单位】中交水运规划设计院,北京,100007;中交水运规划设计院,北京,100007;中交水运规划设计院,北京,100007【正文语种】中文【中图分类】工业技术2006年 10 月水运工程Oct.2006 o.10Serial No.394第10期总第 394 期Port&WaterwayEngineering 有隔墙大型圆沉箱内力计算方法探讨方爱东,陈际丰,刘国宝(中交水运规划设计院,北京 100007 )摘要:钢筋混凝土圆沉箱由于受力合理,在外海开敞式码头中得到广泛应用。
而其内力计算方法在现行港口相关规范中规定的计算方法尚不全面,结合工程实践,以靠船墩沉箱为例,采用Staad 有限元程序计算或校核,并作了一些探索,可为类似工程提供参考。
关键词:有隔墙;因沉箱;设计中图分类号: U656.2+4文献标识码: B文章编号:I 002-4972 (2006) I0-0220一05Internal Force Calculation for Large C ylindrical Caissonswith Partition Wall-FANG Ai-dong, CHEN Ji-feng, LIU Guo-bao - (China Communications Planning & Design Institute for Water Transportation, Beijing 100007, China)Abstract:Duetoreasonablebearingforce,R.C.cylindricalcaissonhasbeenwidely usedinopenwharf.Since the calculation method for the internal force stipulated in current codes does not cover all situations, this paperprobes into the calculation method with Staad finite element programme to calculate or check in combination with anexample of berthing dolphin.The result may serve as a reference for similar projects.Key words: wi出partition wall; cylindrical caisson;design 1工程概况某 30 万吨级原油码头{ II ,前沿设计底高程为-27.00 m(大连筑港零点起算,下同),共设置1个工作平台(由 4 个沉箱基础组成)、 2 个靠船墩、 6 个系缆墩、 4 个引桥墩,均为钢筋混凝土圆沉箱基础、上部安装预制块体结构,沉箱直径分别为18.00 m和 16.75 m ,沉箱最大高度为 29.20 m。
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六、墙后土压力计算已知信息
水的重度γ:10.25KN/m 3
9.8
N/kg α
0码头后填料:块石
17KN/m 3
填料水下重度10
4.445
m
Kan ==
0.172沉箱顶面以下考虑δ=φ/3=
15
°
tg δ=0.267949
Kan =
Kax ==0.15455Kay ==
0.04141
E H
=
(e n1+e n2)h n /2cos α
E V =E H tg δcos α=1
<1>码头后填料土压力1.极端高水位
e 4.5=0.00e 3.68= 2.39kpa
0.98061e 1.4= 6.30kpa 9.91266e 1.4’=
5.68kpa
e -18
=32.14kpa
366.804
土压力引起的水平向作用
E H =377.70KN/m M EH =2951.605825E V
=101.20KN/m M EV
=
1862.147258
2.设计高水位
e 4.5
=0.00e 2.64= 5.43kpa 5.04537e 1.4=7.55kpa 8.04622e 1.4’=
6.80kpa
e -18
=34.87kpa
404.222
土压力引起的水平向作用
E H =417.31KN/m M EH =3308.788109E V
=111.82KN/m M EV =
2057.466053
2.设计低水位
e 4.5
=0.00E H
e 1.4
=
9.04kpa
14.0149
矩形仓的横截面内缘的最大边长L:tg 2(45°-φ/2)0.16Kancos(δ+α)重力加速度g:填料重度γ:e n2=
e n1=(一)码头后填料土压力
e 1.4’=8.14kpa e 0.2=
11.30kpa
11.6653e -18
=39.43kpa
461.577
土压力引起的水平向作用
E H =487.26KN/m
M EH =3929.227519E V
=
130.56KN/m
M EV
=
2402.305048
e 4.5~1.4=8.578644kpa
e 1.4~-18=7.727407kpa 水平作用176.5055KN/M
26.59379566149.9116882
竖向作用
Eq V =47.2945KN/M 倾覆力矩
M EH =
3465.427KN.m M EV =
870.2188KN.m
(二)堆货荷载土压力Eq H
=
(三)门机荷载土压力
°
KN/m3填料内摩擦角φ:45°
KN.m
KN.m
KN.m
KN.m
KN.m KN.m。