【正文】 2020 屆 土木工程 分院 專 業(yè) 土木工程 學 號 學生姓名 指導教師 完成日期 2020 年 6 月 2 日 畢業(yè)設計 The Design of Steel Cofferdam Crane(Sets) Box for Construction of Pile Caps in Deep Water 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱 圍堰設計 畢業(yè)設計成績單 學生姓名 學號 班級 土 05012 專業(yè) 橋梁工程 畢業(yè)設計題目 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱圍堰 指導教師姓名 指導教師職稱 副教授 評 定 成 績 指導教師 得分 評閱人 得分 答辯小組組長 得分 成績： 院長 (主任 ) 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計任務書 題 目 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱圍堰設計 專業(yè) 土木工程 班級 土 05012 姓名 承擔指導任務單位 土木工程分院 導師 姓名 導師 職稱 副教授 一、 設計內(nèi)容 (1)結合工程實際，確定鋼吊 (套 )箱圍堰的結構形式及主要尺寸； (2)各施工工況荷載計算； (3)鋼圍堰面板、豎肋、環(huán)板、橫向桁架及封底混凝土設計； (4)圍 堰整體穩(wěn)定計算； (5)圍堰加工及下沉施工工藝。 二、基本要求 (1)論文中語言要通順、書寫要規(guī)范、結構要合理； (2)畢業(yè)設計中包括不少于 3000 字的外文翻譯 (與橋梁有關 )； (3)繪制 A3 圖紙 3 張 (其中手工繪制不少于 1 張 )； (4)設計過程中嚴格按照規(guī)定時間獨立完成相關的設計任務； (5)其他未盡事宜請參照畢業(yè)設計有關要求； (6)本設計可以手算，也可以利用大型有限元軟件 (ansys、 midas 或橋梁博士 )進行計算。 三、主要技術指標 (1)承臺尺寸 :長 10m寬 10m厚 3m,樁徑 (2)水 深： 8m；水流速度： (3)河床面到承臺底深： (4)河床面以下土質(zhì)：密實細砂 (5)圍堰設計平面形狀：方形 四、應收集的資料及參考文獻 (1)劉自明編 .橋梁深水基礎 .北京：人民交通出版社， 2020 (2)交通部第一公路工程公司編 .公路施工手冊 (橋涵 ).北京：人民交通出版社， 2020 (3)陳偉編 .橋梁臨時結構設計 .北京：中國鐵道出版社， 2020 (4)《鋼結構設計規(guī)范》 (GB500172020) (5)《公路橋涵施工技術規(guī)范》 (JTJ0412020) (6)《公路橋涵地基與基礎設計 規(guī)范》 (JTG D632020) (7)《公路橋涵設計通用規(guī)范》 (JTG D602020) 五、進度計劃 第 1 周 — 第 2 周：查閱相關資料，完成外文翻譯；開題報告 第 3 周 — 第 8 周：畢業(yè)實習；初步擬定圍堰各主要尺寸；各施工工況內(nèi)力計算； 第 9 周 — 第 14 周：完成圍堰各組成構件的設計計算；整理計算書；完成圍堰的施工工藝； 第 15 周：答辯 教研組主任簽字 時 間 年 月 日 畢業(yè)設計開題報告 題 目 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱圍堰設計 學生姓名 學號 班級 土 05012 專業(yè) 土木工程 一．研究背景 ： 橋梁深水基礎的修建，關鍵是如何克服深水的影響。因為深水環(huán)境不僅對它產(chǎn)生許多直接影響，還對其設計理論和施工技術都會提出一些特殊問題。從近代的沉井、沉箱技術措施，到現(xiàn)代的樁基礎、管柱基礎、鋼板樁圍堰技術的應用，再到當代的雙承臺鋼管樁基礎，甚至設置基礎等，核心問題都是如何去克服因深水而帶來的一系列問題。然而隨著科學技術的發(fā)展，解決深水施工的技術措施亦得到迅速地提高和發(fā)展。橋梁基礎雙壁鋼圍堰施工技術就是深水施工中的一種新技術。 雙壁鋼圍堰是一個帶有單斜面刃腳的圓形雙壁全焊水密鋼結構圓筒，有自浮力，有強度更高的雙 壁鋼殼，筒的內(nèi)、外壁形成的空間稱之鋼殼。內(nèi)、外壁由鋼板圍焊而成，圓筒上、下均不設底板或蓋板，鋼殼下口以環(huán)形單斜面刃腳封閉，鋼殼上口敞開，以方便施工時往鋼殼內(nèi)灌注混凝土或注水。 雙壁鋼圍堰施工技術有著明顯的優(yōu)勢： (1)有強度更高的雙壁鋼殼，可受更大的圍堰內(nèi)外水位差； (2)施工時，在圍堰混凝土封底以前的工序簡單；抽水及渡洪均不受施工水位限制，任何季節(jié)都能施工； (3)雙壁鋼圍堰施工基本上不受墩位處水深的限制，若配合使用空氣幕下沉工藝，還可將圍堰下沉到更深的覆蓋層內(nèi)。即雙壁鋼圍堰能在深水、厚覆蓋層的條件下采用； (4)雙壁鋼圍堰完全下沉就位后，不僅可作為鉆孔樁基礎的施工 輔助設施，也可作為大面積承載的直接基礎； (5)在同一座橋上，在不同地質(zhì)條件情況下，也可以用相同的施工方法修建深水基礎。這不僅有利干設備的利用，還能重復使用雙壁鋼圍堰的上部，可充分發(fā)揮材料的利用率，降低成本，也便于施工管理。這也是為什么雙壁鋼圍堰技術這些年來運用越來越多的主要原因。 二 .國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ： (1)國外 研究 現(xiàn)狀： 在國外，越來越多的施工業(yè)者采用雙壁鋼圍堰來建設深水橋梁基礎、長度較短的碼頭和其他水中結構物的施工?，F(xiàn)在的雙壁鋼圍堰的高度累計可達 25m，寬度可達 30m，甚至更多。使用的類型有兩種，一是我們國內(nèi)普遍采用的即上述介紹的用鋼板圍焊的雙壁鋼圍堰， 只是使用比較少而已；另一種是鋼板樁雙壁鋼圍堰，即將打入水中平行的兩列鋼板樁進行橫向以及縱向連接和鎖定，并在兩層之間的間隙填人砂石或其他合適的材料就成了雙壁鋼圍堰。鋼板樁雙壁鋼圍堰作為雙壁鋼圍堰的一種類型在歐洲和美洲，以及亞洲的日本和中國的臺灣地區(qū)應用最為廣泛。 如位于美國加利福尼亞州的海峽大橋 (Carquinez StraitBridge)采用了在陸地上預先制作雙壁鋼圍堰，然后采用駁船浮運就位來施工 橋墩基礎。該雙壁鋼圍堰就是上述的第一種類型。此外，圍堰不僅用于結構物的新建，而且也經(jīng)常用于既有結構物的修復。 (2)國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 雙壁鋼圍堰的施工方法，仍以浮運施工和纜索吊機吊運施工最為常見，尤其是浮運法施工。 畢業(yè)設計開題報告 題 目 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱圍堰設計 學生姓名 學號 班級 土 05012 專業(yè) 土木工程 雙壁鋼圍堰的截面形式已不僅僅局限于圓形，像武漢軍山長江大橋已使用異型雙壁鋼圍堰和矩形雙壁鋼圍堰。同時，雙壁鋼圍堰的使用方法有了新的變化，已不局限 于先將雙壁鋼圍堰下沉就位 封底混凝土，接著施工鉆孔樁，最后再抽水施工樁基承臺這一傳統(tǒng)施工工藝了。 現(xiàn)在有些 做法已改成先施工鉆孔樁，用鉆孔樁的鋼護筒，作為雙壁鋼圍堰定位下沉的導向、支撐裝置， 最后再做混凝土封底、抽水施工樁基承臺。杭州下沙大橋即是如此。 三 .論文的主要工作 ： (1)結合工程實際，根據(jù)有關規(guī)范規(guī)定，確定雙壁鋼圍堰的主要尺寸各施工工況荷載計算 工況一：雙壁鋼圍堰壁腔在水下封底混凝土未灌注前 工況二：雙壁鋼圍堰壁腔在水下封底混凝土灌注完畢后 (2)鋼圍堰面板、豎肋、環(huán)板、橫向桁架及封底混凝土設計，保 證其強度、穩(wěn)定性方面的要求 (3)圍堰抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定性驗算及抗浮穩(wěn)定性驗算 (4)圍堰加工及下沉施工工藝 四 .論文采用的方法手段： (1)查閱相關資料，依據(jù)有關規(guī)范進行設計運用結構力學及相關知識對各施工工況下的結構構件進行簡化計算 (2)運用 Midas 有限元軟件對雙壁鋼圍堰進行精確計算 五 .預期達到的結果： (1)雙壁鋼圍堰設計任務書一份 (2)雙壁鋼圍堰總體布置圖 A3 圖紙一張及施工圖 3 張 (3)各節(jié)圍堰施工工藝一份 (4)不少于 3000 字與橋梁有關的外文翻譯 指導教師簽字 時 間 年 月 日 摘 要 近年來我國修建了不少跨越大江大河甚至跨越海灣的深水基礎，取得了很大的成績。橋梁深水基礎往往處于水深流急，地質(zhì)條件極其復雜的環(huán)境，修建深水基礎時采用的防水技術一般就是圍堰和鋼吊箱。雙壁鋼圍堰具有結構強度高，防水性能好的特點，在橋梁深水基礎中得到了廣泛應用，并且它能承受較大的水壓力，結構簡單，施工簡便。本設計就是對圍堰進行結構和施工的設計。 根據(jù)承臺尺寸 (10m 10m? )及水深 (8m )擬 定圍堰結構尺寸，在不同的施工工況荷載作用下對圍堰的刃腳、壁板、豎肋、隔艙板、水平桁架等圍堰各組成部分進行受力分析和驗算，若不合格重新擬定尺寸，然后運用 MIDAS有限元分析軟件對圍堰建模進行整體計算并將結果與手算結果進行對比分析，最后合理確定圍堰分節(jié)下沉的施工方案。 關鍵詞： 深水基礎 雙壁鋼圍堰 有限元分析 施工方案 Abstract In recent years many deep water foundations overcrossing great rivers even the bay are constructed in China and reach great deep water foundation is usually in the environment of deep water, torrent and plicated geographic the general situation cofferdam and steel hanging box are used to construct the deep water foundations with the function of waterproof performance . The doublewall steel cofferdam is widely applied in bridge deep water foundation due to that it is of characteristics of high structural strength and good waterproof performance and the doublewall steel cofferdam can bear major water pressure with simple structure and convenient content of this paper is the design of structure and construction of confferdam. The structural dimension of confferdam is decided according to the cap size (10m 10m? )and the depth of water( 8m ).The stress of ponent of cofferdam including edge foot , wainscot, vertical stiffening rib,partment ,horizontal truss are analyzed and checked up under the action of different construction behaviour loads. The dimension must be study out again if the stress is cheked up to be ineligible. The finite element analysis software MIDAS is used to model the confferdam for holistic putation,then the result is pared with the result of manual calculations for contrastive the construction scheme of stepped subsiding is determined in reason. Key words: deep water foundations doublewall steel confferdam finite element analysis construction scheme 目 錄 第 1 章 緒論 ....................................................................................................................... 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀 ..........................................