橋梁臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2025-06-07 15:54 本頁(yè)面
【正文】 斜桿。鋼圍堰的受力分析包括下沉階段和承臺(tái)施工前堰內(nèi)抽水狀態(tài)。鋼圍堰受力的主要計(jì)算荷載有水流力、風(fēng)荷載、船舶撞擊力、施工荷載等，在冰凍地區(qū)還包括冰壓力。圍堰自重包括其本身重量、填充物重量、圍堰上搭設(shè)的工作平臺(tái)重量及其他附屬重量，有時(shí)，也要計(jì)及封底混凝土的重量。鋼圍堰的穩(wěn)定性包括抗滑、抗傾覆和抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。當(dāng)驗(yàn)算圍堰的穩(wěn)定性時(shí)，如果底面位于水中或透水性地基上，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)水位的浮力。圍堰嵌入不透水性地基時(shí)，不考慮水的浮力。封底混凝土的重量是否參與圍堰穩(wěn)定性驗(yàn)算，取決于其與圍堰結(jié)合的緊密程度。如果在澆注封底混凝土前，在圍堰封底段內(nèi)壁上焊接一些鋼筋或鐵件，使其與圍堰緊密結(jié)合，則封底混凝土應(yīng)參與圍堰穩(wěn)定性驗(yàn)算。否則，應(yīng)謹(jǐn)慎考慮。最后，還要考慮圍堰的錨碇系統(tǒng)。 第2章 雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)力學(xué)方法從受力角度看，雙壁鋼圍堰宜采用圓形，并且制作與下沉著床都易于控制。因此，圓形的雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)在早期得到了較多應(yīng)用。但是隨著橋梁建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，各種樣式的承臺(tái)不斷的產(chǎn)生，如果繼續(xù)采用圓形的結(jié)構(gòu)形式，會(huì)造成圍堰尺寸過大，造成材料的浪費(fèi)，從而提高造價(jià)，這樣對(duì)于實(shí)際應(yīng)用是很不經(jīng)濟(jì)的。因此在選擇圍堰結(jié)構(gòu)形式時(shí)應(yīng)將圍堰的平面形狀應(yīng)與承臺(tái)形狀相協(xié)調(diào)，綜合考慮圍堰的力學(xué)性能、施工方便性及工程造價(jià)等幾方面的因素，在雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)選形時(shí)，應(yīng)首先考慮圓形方案，然后再根據(jù)承臺(tái)結(jié)構(gòu)提出其他方案，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較，從而選定最佳結(jié)構(gòu)形式。大型深水雙璧鋼圍堰是焊接鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)要盡量發(fā)揮材料的承載能力，使圍堰造價(jià)降到最低。圍堰內(nèi)外壁之間應(yīng)通過設(shè)置若干隔板，使圍堰形成一個(gè)個(gè)封閉的隔艙。這樣，在圍堰施工下沉?xí)r可以采取充水、填砂或灌注混凝土等措施，分艙加載，使圍堰均勻的下沉，利于下沉過程中的糾偏。鋼圍堰高度的設(shè)計(jì)主要決定于施工區(qū)域的水深和圍堰嵌入土層的厚度?！?。圍堰頂面標(biāo)高過高，會(huì)造成費(fèi)用增加并可能導(dǎo)致樁基礎(chǔ)施工困難。圍堰的底高程應(yīng)按基礎(chǔ)受力要求和施工期穩(wěn)定等要求來確定。當(dāng)滿足施工要求時(shí)，可以在確保圍堰穩(wěn)定、具有足夠的豎向和橫向承載能力、能保證合理的封底厚度等條件下，盡可能提高其底高程。本設(shè)計(jì)中的承臺(tái)形式為圓端形，綜合考慮各種因素后選擇了圓端形的雙壁鋼圍堰，其平面尺寸如圖21。圖21 圍堰平面尺寸圖(尺寸單位：mm)圍堰高度H=16m，內(nèi)外壁板厚均為6mm，隔艙板厚度為8mm，水平環(huán)板尺寸為250mm8mm，水平桁架選用的角鋼，豎向加勁肋采用的角鋼。圍堰平面分塊：平面上共分為8塊，并且制作了四個(gè)澆筑滿混凝土的箱室，用于承受支撐反力。圍堰平面分塊見圖22。圍堰豎向分節(jié)：+5m+(3節(jié)),。圍堰分節(jié)見圖23。圖22 圍堰平面分塊圖圖23 圍堰豎向分節(jié)圖(尺寸單位：m)，動(dòng)水側(cè)壓力計(jì)算公式 (21)式中，K——形狀系數(shù)；A——阻水面積——水的重度；一般取V——計(jì)算時(shí)采用的水流速度()；代入公式(21)得。則最大動(dòng)水壓強(qiáng)動(dòng)水壓力作用見圖24。圖24 動(dòng)水壓力示意圖(尺寸單位：m)靜水壓力見圖25。，波浪力為作用于高出水面圍堰壁板的均布荷載，其大小為，波浪力見圖26。圖25 靜水壓力示意圖(尺寸單位：m)圖26 波浪力示意圖(單位：m)河底為密實(shí)細(xì)砂：飽和土容重取，摩擦角取。主動(dòng)土壓力系數(shù)：。被動(dòng)土壓力系數(shù)：。主動(dòng)土壓力：。被動(dòng)土壓力：。土壓力見圖27。圖27 土壓力示意圖(尺寸單位：m)風(fēng)荷載公式 (22)式中，——體形系數(shù)；——高度變化系數(shù)；——條件系數(shù)；——風(fēng)壓值(Pa)，；代入公式(22)得。風(fēng)荷載遠(yuǎn)小于波浪力可忽略不計(jì)。工況一：雙壁鋼圍堰在水下清基完成后封底混凝土灌注前。工況二：雙壁鋼圍堰壁腔在水下封底混凝土灌注完畢并抽出水后。在抽水過程中需要保證艙內(nèi)比圍堰內(nèi)的水位高3m。在本設(shè)計(jì)中，圍堰所用到的鋼材均采用Q235鋼，采用容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)。對(duì)于Q235鋼材取值依據(jù)《公路鋼木設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ 025—86）：軸向應(yīng)力，彎曲應(yīng)力。對(duì)于混凝土的容許應(yīng)力取值依據(jù)《鐵路橋涵混凝土及砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB —2005）：C30受壓取，C20彎曲拉應(yīng)力取。圖28 圍堰內(nèi)支撐布置圖(尺寸單位：m)圍堰內(nèi)單寬支撐內(nèi)力的計(jì)算在工況一和工況二下進(jìn)行，主要有三種狀況：狀況一：在工況一下由于未進(jìn)行混凝土封底，內(nèi)外壁的水壓力相互抵消，故只需計(jì)算土壓力的作用。荷載分布和結(jié)果如圖29。結(jié)果為。圖29 狀況一下的荷載分布及結(jié)果圖狀況二：在工況二下，封底混凝土澆筑完成后達(dá)到一定的強(qiáng)度，然后抽出圍堰內(nèi)的水。荷載分布和結(jié)果如圖210。結(jié)果為。狀況三：在工況二下，施工承臺(tái)前拆除第二層支撐。荷載分布和結(jié)果如圖211。 結(jié)果為。圖210 狀況二下的荷載分布及結(jié)果圖圖211 狀況三下的荷載分布及結(jié)果圖可見第一層支撐的最大內(nèi)力為，第二層支撐的最大內(nèi)力為選用相同的支撐，最大內(nèi)力取支撐負(fù)責(zé)范圍內(nèi)的支撐反力選用螺旋焊鋼管，直徑500mm，厚度10mm。截面特性為：，查b類截面表可知鋼圍堰設(shè)計(jì)為三節(jié)：+5m+，平面桁架豎向間距均為1m其豎向布置如圖212。圖212 水平桁架豎向布置圖(單位：m)水平環(huán)板采用250mm8mm。桁架的計(jì)算跨度取兩隔艙板間距最大值：曲線處： 直線處： 取。取封底混凝土頂面處的作用力：。按簡(jiǎn)直梁計(jì)算：則最大彎矩為 。水平環(huán)板的軸向拉壓力為 。水平環(huán)板應(yīng)力為 ，滿足規(guī)范要求。水平桁架平面如圖213所示。圖213 水平桁架(單位：mm)(1) 計(jì)算荷載取封底混凝土頂面處的作用力：?？芍饔迷阼旒芄?jié)點(diǎn)的荷載為。(2)求斜桿力斜桿計(jì)算模型如圖214。圖214斜桿計(jì)算模型(單位：mm)（壓桿），斜桿采用角鋼。其截面特性值為：慮慮彎扭屈曲控制承載力。由查b類表可知。水平桁架桿件本身無受力問題。(3)焊縫長(zhǎng)度計(jì)算，取，，則，取，取，，滿足要求。(1)計(jì)算荷載取封底混凝土頂面處的作用力。(2)豎肋的受力驗(yàn)算，；。計(jì)算跨徑取，按三跨連續(xù)梁計(jì)算得最大彎矩為：，選用角鋼，其截面特性為：慣性矩，則，不超出容許應(yīng)力的5%，滿足要求。圍堰內(nèi)抽干水后要保持隔艙內(nèi)有3m高的水頭，以保證壁板壓力不至過大，所以計(jì)算荷載取封底混凝土面以上的水壓力：。豎肋最大間距，環(huán)板間距，按單向板計(jì)算。取短邊按連續(xù)梁計(jì)算最大彎矩，可知：壁板取1m寬，截面抵抗矩為 ，滿足要求。波浪力為： 流水壓力為： 主動(dòng)土力為： 被動(dòng)土力為： 抗滑移系數(shù)： 滿足要求。圍堰外壁周長(zhǎng) 圍堰內(nèi)壁周長(zhǎng) 圍堰平均周長(zhǎng) 圍堰壁腔底面積 (1)圍堰各部分體積計(jì)算刃腳體積水中圍堰的體積(2)圍堰所受浮力計(jì)算圍堰壁內(nèi)外在土中沉降時(shí)所受到的摩阻力：砂性土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值取15kPa。由于圍堰下沉大多采用吸泥法輔助下沉，故可只考慮外壁與土之間的摩阻力。其大小為。鋼材容重，圍堰高。(1) 計(jì)算壁板自重外壁板自重，內(nèi)壁板自重，(2) 計(jì)算環(huán)板重平面桁架共15層。(3) 隔艙板重隔艙板按30個(gè)計(jì)算，豎向隔艙板重，(4) 計(jì)算豎肋重量，共計(jì)424個(gè)角鋼密度為，豎肋重量為，則鋼圍堰自重為，圍堰下沉?xí)r填充5m高的C20混凝土，其余的填水至頂面其重量估算為，圍堰下沉系數(shù)。采用C20水下封底混凝土封底。按單寬簡(jiǎn)支梁計(jì)算，跨度為兩相鄰樁間的最大距離:。，，則 滿足要求。圍堰在水中受到浮力作用，在分析中還應(yīng)進(jìn)行圍堰抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。水深取至封底混凝土底面：。(1) 圍堰內(nèi)抽出水后圍堰整體所受的浮力為：(2) 封底混凝土與鋼護(hù)筒壁摩阻力系數(shù)取，則：(3) 圍堰和封底混凝土重為：(4) 抗浮系數(shù)?？紤]土的摩阻力及護(hù)筒與混凝土的摩阻力：。，可見圍堰整體抗浮滿足要求。 第3章 雙壁鋼圍堰的有限元分析本設(shè)計(jì)采用邁達(dá)斯軟件對(duì)雙壁鋼圍堰進(jìn)行了模型的建立。模型建立的好壞會(huì)直接影響以后的分
化學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1