钢套箱设计计算书范例.docx
水中承台施工方案一一经调查分析，桥位处施工水位确定是为5.0m。围堰的顶标高为施工水位+0.5安全高度+0.2m波浪高约5.7m.如下图所示：5.7m1/2三z5.0m 4.5m2 07n承台 O.Otn限酒封灰层 -L2m -2.3m 1.5m面板厚b=6mm横向肋为：10500竖向肋为：I14a500面板四面设L140X140×10角钢与相邻面板连接，连接螺栓开孔中22mm,孔距150mm单排，螺栓M2065mm钢套箱拟设三层围令，上层围令设置标高V4.5m处为内围令；中层围令设置标高V2.5m处为外围令，下层围令设置标高V0.7m处为外围令。两层外围令意在以便承台时施工。尽量缩短承台工期，且两道外围令均在河床面上，后来由潜水工切割，将其回收。一、设计根据1、仪扬河大桥施工图设计;2、实测河床断面图;3、历年的水文资料；4、多种桥涵设计、施工规范和设计计算手册；二、方案可行性研究及其对策1、筑岛围堰：根据施工图设计，主墩承台顶面在河床面以上，墩位处水深5.0m左右。如采用土围堰（包括草袋土围堰或木桩土围堰），则围堰较高，必须将围堰做得很大。这样压缩航道不仅对航运产生不利影响，且工程量很大，费工费时，土壤又缺乏，无论是从工期还是造价上均不够合理，同步在施工过程中还存在巨大风险，故此方案不能采纳。2、钢套箱围堰：运用钢管桩脚手平台拼装，下沉钢套箱比较以便，并且钢套箱仅需下沉2.5m左右是完全也许的。在本桥的地质条件下,下沉2.5m最佳采用单壁钢套箱，由于自身自重虽较小，但下沉较浅,这完全是也许的。且单壁钢围堰待承台浇筑后又能回收运用，经济上及工期上均是合理日勺。综上，最终研究决定，采用单壁钢围堰施工承台。三、套箱围堰平面尺寸及标高确实定1、套箱围堰的标高确定顶标高：根据历年水文资料及一般以十年一遇日勺水位作为施工水位，故将施工水位定为V5.0m,因流速不大，只考虑0.7m安全高度，因此套箱围堰顶标高为5.7m；底标高：承台底标高为0.0m,封底混凝土厚度确定为1.2m,围堰吸泥下沉后用蛇皮袋装粘土铺平的处理高度约为0.3m,再考虑套箱的底脚切入河床表面0.8m,则底脚标高应为2.3m。套箱围堰总高度为h=5.7(-2.3)=8.0m2、套箱围堰平面尺寸的确定套箱围堰下沉至设计标高后封底抽水，变水中施工为陆上施工，同步套箱又兼作浇筑承台的外模。为了保证承台轴线的精确，故在承台外缘放出5cm,作为钢套箱在下沉时的偏差余量，因此在设计钢套箱围堰时,平面净尺寸为：净(16.5+2×0.05)×(7.7+2X0.05)=16.60×7.8mo套箱围堰总高8.0m,拟分为上下两层。底层高3m,上层高5m。四、承台施工流程图:整修五、钢套箱设计计算1、面板设计计算1）重量分块计算按目前的25T吊机和8m左右的吊距，宜将板块重量控制在5.0T以内。钢围堰平面尺寸如下图所示：609寸O寸9 寸 CD 寸ILL-lmJLJLJPQA41501厂A41501A4150-IA415016600钢套箱总高度8.0m,上层套箱高度5.0m.块件估重：按保守估计，每平方最多不超过180Kg,G=4.15×5.0×0.18Tm2=3.74T<5.OT。2）面板的强度和刚度验算钢套箱面板在拼装过程中及吸泥下沉过程，只需控制好内外水头，使之相等，面板日勺受力很小，在上述工况下可以不作验算，只是在封底抽水后，内外形成压力差，在此工况下，对面板需进行强度和刚度的验算。（1）套箱面板强度验算：套箱的纵横向加劲肋间距均为50cm,面板厚度=8mm,最大水深h=5.0m,面板上水侧压力只有在封底抽水后形成，其最大水头差h=5.00.7=4.3m。视面板为四面固结:上层密箱 O.7h下层套箱P=r×h=1.0*4.3=43Kpa将面板压力简化为阶梯荷载时：P=r×(h-0.52)=40.5Kpa/IIIIIIIImOxM-=I1 5 OC 1三三三三三X50面板Ll=L2=50Cm1.L2=1<2应按双向板计算运用建筑构造静力计算手册表4-4当口=0时，（为泊桑比）G=My=00176XqP=0.0176×4.05×0.52=0.0178tmM=M=0.0513×ql2=0.0513×4.05×0.52=0.0519tm=M=Mx+My=1.3MxX1780=2314kgcmW=-×b×h2=-×50×0.62=3cm266bma=MlW=2314÷3=771kgcm211m=M2W=5190÷3=1730kgcm2<1.3=1885kgcm2注：临时构造取1.3的容许应力增大系数（2）下层套箱面板强度验算下层套箱3.0m高，在封底火笔雪抽水后，除了顶部0.7m高，受到水侧压力外，下面的2.3m则V25nH埋入地下或是在封底混凝土的v°'7n高度范围内不受力。如图所示：5.74.5n3.0m承合OQm>v-v7_15nV23r最大水头差：h=5.00.2=4.8m,将面板上压力简化为阶梯荷载O45时：P=r×(h")=4.58tm22面板Ll=50cm;Ll=45cm;LlL2=0.9查表可得:Mx=0.022lqL22=0.02051mfv=0.0165qL22=0.0153tmMi=-0.0588qL22=-0.0545tmM=Mx+uMj=0.0205+1.3×0.0153=0.0404tmmaxM/W=4040/3=1347kgcm2<1.3=1885kgcm2CrmaX=M°W=5450/3=1816kgcm2<1.3=1885kgcm2(3)面板时刚度验算查表4-4：f=0.0127BC式中：Bc =班312×(1-/2)2.1X d X Od12×(l-0.32)=0.0415 XlO650600=0.83cmr4.05×101×504,mLf=0.0127X-=0.77cm<f=0.0415×IO6600综上计算，面板采用6=6mm是安全日勺，经济的。3、竖向龙骨的强度和刚度验算D受力分析钢围堰在制造、安装、下沉的过程中，竖向龙骨除了受围堰自身自重荷载外，基本不受力，只是在封底后，抽水的工况下，外面的水头差形成的压力，通过面板和横向肋传给竖向龙骨。竖向龙骨作为简支梁一头由封底混凝土撑着，另一头由围堰内的)钢围令支撑着。为简化计算作如下假定：(1)、面板的水压，只传给横向肋；(2)、横向肋作为集中荷载作用在竖向龙骨上；(3)、面板不参与竖向龙骨的共同作用。2）内力计算（1）横向肋的支点反力：0.5mq列1川而叫Il题R横0,5mPi=R横=l2ql=0.25q式中q与该横向肋处的水头压力X0.5（2）竖向龙骨内力计算P9P8P7P6P5P4P3PSPl7米 05 = 3,5n 0.30.23.8mPl=2×0.25X0.5×0.15=0.0625TP2=2×0.25X0.5×0.75=0.1875TP3=2×0.25×0.5×1.25=0.3125TP4=2×0.25X0.5X1.75=0.4375TP5=2×0.25×0.5X2.25=0.5625TP6=2×0.25X0.5X2.75=0.6875TP7=2×0.25P0.5P3.25=0.8125TP8=2×0.25X0.5X3.75=0.9375T；=0.5义8=4TP9=2×0.25×0.5×4.25=1.0625TR,=(0.1875×0.3+0.3125×0.8+0.4375×1.3+0.5625×1.8+0.6875×2.3+0.8125×2.8+0.9375×3.3-0.0625×0.2)=2.322TRr=EP8-R=4.0-2.322=1.678TR=R,+P9=3.3845TM6=R'×1.5-0.9375×1.00.8125×0.5=2.139tmM7=R'×1.0-0.8125×0.5=1.825tm由此可得：MmaX=M6=2.139tmQmaX=R=3.385t3)竖向龙骨强度验算拟采用14a为竖向龙骨W=80.5cm3=2.139×IO5/80.5=2657kgcm2>1.3=1885kgcm2,不安全，需选更强大的截面作为龙骨拟选用114为竖向龙骨，W=101.7cm3；1=712cm4；A=21.5cm2,=2.139×105/101.7=2103kgcm2>1.3=1885kgcm2现假定部分面板参与龙骨共同受力，考虑到剪力滞的影响，只假定15Cm宽的面板与竖向龙骨共同作用。140.6×15×0.3+21.5×(-÷0.6)截面重心求算：X=2=5.44cm9+21.5el=5.440.3=5.14cm；e2=7.6-5.44=2.16cm；组合截面惯性距I=9X5.142+712+21.5×2.162=l050cm4Y=14.6-5.44=9.16cm“2.139×105×9.16=1866kgcm2<1.3=1885kgcm2=504.8 kgcm2<1.3 = 1.3X850=Q-S_3.385x1()6x58.4b7120.551105kgcm2通过上述验算，钢套箱面板采用=6mm;横肋：1050cm；竖向肋I1450cm；四边联结L140X140X102、钢围令设计计算1）钢围令的布设（1）平面布设（顶层）如下右图所示（2）立面布设如N0.7页中图所示（3）钢围令受力分析从钢围令立面布设图中,可以看出底层钢围令在封底混凝土顶面标高0.0m以上70cm。抽水浇筑承台时，底层套箱面板上水的侧压力基本上由封底混凝土承受，底层钢围令受力很小，可忽视不计，它的作用是使底层套箱具有一定的刚度，在套箱下沉的过程中，保持底层套箱形状而已。抽水后，唯有中层和顶层钢围令受力，现作如下分析计算。（1）围令所受荷载计算q下=rh=4.3tmq中=rh=2.5tmq上=rh=0.5tm_ （29中+夕下） 中=6XLq=4.613 t m=(22.5+4.3)X8=2.79tm6p11_4中X/X2-2.5/322=1.823t m2.5X2.5、，(2-2.5/3)X22R.=R,+R,.=2.79+1.823=4.613tmR=(q×L)2×(L3
