【正文】 然而，這些土木工程師們欠了在決定土木工程職業(yè)發(fā)展時(shí)代的那些為發(fā)展土木工程知識(shí)而付出的工程師們的一個(gè)人情債。它的跨度是一百五十英尺并且遠(yuǎn)較達(dá)比橋輕。拱橋。這種材料的潛力在造船業(yè)得到充分的實(shí)現(xiàn)，但過(guò)了好長(zhǎng)時(shí)間才進(jìn)入土木工程師們的視線。因此，在1838年切斯特和克魯鐵路公司委托喬治斯蒂芬森開(kāi)展了一項(xiàng)調(diào)查。他最初的設(shè)計(jì)方案是鑄鐵拱橋。眾所周知埃萊橋建設(shè)的故事，這座橋就像放風(fēng)箏的線一樣穿過(guò)了峽谷，并于1848年七月成功的通過(guò)了馬車，然而，由于與通行費(fèi)相關(guān)的法律糾紛 ，緊接著埃萊被遣散了，沒(méi)有進(jìn)一步在橋梁工作。如果兩線可以被加入，游客從自己的國(guó)家可以更容易訪問(wèn)另一國(guó)家而不用忍受一個(gè)不舒服渡船旅程?；魻栐?824年制作了一個(gè)計(jì)劃，在紐約州興建一個(gè)聯(lián)通上加拿大和路易斯頓的昆斯頓吊橋。盡管他的工作幾乎完全是在美國(guó)，但約翰羅布林在橋梁設(shè)計(jì)上的影響已到了國(guó)際上。在此，謹(jǐn)向艾老師致以最衷心的感謝!另外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不僅加快了畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，更重要的是學(xué)會(huì)以上軟件將對(duì)我們未來(lái)的工作和學(xué)習(xí)將大有裨益。盡管有限元軟件能夠方便的對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)建立模型并快速得出結(jié)果，但是應(yīng)用有限元軟件必須理解有限元分析的基本概念，需要自己能夠?qū)Y(jié)果作出準(zhǔn)確的判斷。在圍堰錨碇系統(tǒng)布置時(shí)，要考慮流速和流向的變化，采用定位船、導(dǎo)向船等設(shè)備，不僅在圍堰結(jié)構(gòu)的上下游，也在兩側(cè)設(shè)置錨纜，同時(shí)要有錨纜受力調(diào)節(jié)裝置，確保圍堰的平衡和穩(wěn)定。(5) 雙壁鋼圍堰接高或下沉加載時(shí)，要加強(qiáng)纜風(fēng)繩固位，防止圍堰傾斜；圍堰頂面要高出水面2m。(1) 開(kāi)盤(pán)前嚴(yán)格檢查各環(huán)節(jié)是否按擬定方案落實(shí)，否則不準(zhǔn)開(kāi)盤(pán)，待消除隱患后，方能開(kāi)盤(pán)。、拼裝質(zhì)量控制(1)制造鋼圍堰的鋼料、焊條、焊絲、焊劑等主要材料均應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求并附有出廠合格證，必要時(shí)應(yīng)作力學(xué)、化學(xué)及可焊性試驗(yàn)?；炷翝沧⑴R結(jié)束時(shí)，全面測(cè)出混凝土面標(biāo)高，重點(diǎn)檢測(cè)導(dǎo)管作用半徑相交處、護(hù)筒周邊，圍堰內(nèi)側(cè)周邊等部位，根據(jù)結(jié)果對(duì)標(biāo)高偏低的測(cè)點(diǎn)附近導(dǎo)管增加澆注量，力求封底混凝土頂面平整，并保證封底厚度達(dá)要求，當(dāng)所有測(cè)點(diǎn)均符合要求后，終止混凝土澆注，上拔導(dǎo)管，沖洗堆放。圖41 封底混凝土導(dǎo)管布置圖在封口前，用測(cè)深錘從導(dǎo)管內(nèi)測(cè)出導(dǎo)管下口與封底混凝土底面的距離，依靠葫蘆調(diào)整至15～20cm。鋼圍堰下沉到位后，采用泥漿泵對(duì)稱吸泥整平鋼圍堰內(nèi)河床，使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。將檢查合格后的第二節(jié)鋼圍堰用浮船龍門(mén)吊運(yùn)至首節(jié)圍堰處，以首節(jié)為拼裝平臺(tái)、利用導(dǎo)向船上的起重設(shè)備將分塊吊人組拼接高，兩節(jié)鋼圍堰精確對(duì)位后，節(jié)與節(jié)之間采用內(nèi)法蘭聯(lián)接。測(cè)量割除余量，然后用起吊設(shè)備配合導(dǎo)鏈拉攏，其余分塊依次類推進(jìn)行吊裝。(2) 支腿設(shè)置。制作時(shí)先將內(nèi)、外壁板，水平環(huán)板、隔艙板平面分段制作，然后在胎架上依次安裝外壁板→隔艙板→豎肋→水平環(huán)板→內(nèi)壁板。由于雙壁鋼圍堰塊體較大，基本上都采用船運(yùn)或浮運(yùn)。，滿足臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。圖322 水平桁架應(yīng)力分析結(jié)果水平桁架應(yīng)力最大為206MPa，在實(shí)體單元接觸的幾個(gè)桿件出現(xiàn)了應(yīng)力集中，其余的桿件只有。圖315 鋼圍堰變形三維視圖。圖310 外壁環(huán)板應(yīng)力分析結(jié)果圖311 內(nèi)壁環(huán)板應(yīng)力分析結(jié)果。圖31模型1的三維視圖圖32 模型2的三維視圖由于圍堰取的是1/4模型，因此在對(duì)稱軸上的約束要按照結(jié)構(gòu)力學(xué)上的方法進(jìn)行添加，圍堰的約束情況見(jiàn)圖33和34。此外，在分析計(jì)算過(guò)程中，可以進(jìn)一步優(yōu)化模型，這是組合有限單元計(jì)算分析中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。，，則 滿足要求。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。(2)豎肋的受力驗(yàn)算，；?？芍饔迷阼旒芄?jié)點(diǎn)的荷載為。圖212 水平桁架豎向布置圖(單位：m)水平環(huán)板采用250mm8mm。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。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。主動(dòng)土壓力系數(shù)：。圍堰平面分塊見(jiàn)圖22。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。最后，還要考慮圍堰的錨碇系統(tǒng)。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。（3）下沉到位的鋼圍堰，其鋼殼的刃腳應(yīng)全部穩(wěn)妥的支立于基巖面上，以保證清基和順利鉆孔。該雙壁鋼圍堰就是上述的第一種類型。蚌埠市朝陽(yáng)淮河公路大橋利用高壓旋噴樁豎直帷幕止水技術(shù)加固地基，減少大型雙壁鋼圍堰人土深度進(jìn)行水中承臺(tái)施工的技術(shù)就是一個(gè)成功的范例。內(nèi)壁結(jié)構(gòu)形式與外壁相同。其中，10號(hào)、10號(hào)墩鋼圍堰總高度52m，總質(zhì)量862t；，總質(zhì)量727t。即雙壁鋼圍堰能在深水、厚覆蓋層的條件下采用；當(dāng)巖面傾斜時(shí)，還可做成高低刃腳以防止其傾斜。堰壁底端設(shè)刃腳，以利于切土下沉。鋼圍堰形式多樣，在國(guó)內(nèi)主要有拉森型鋼板樁圍堰、鋼吊箱圍堰和雙壁鋼圍堰。圍堰的發(fā)展主要經(jīng)歷了土石圍堰、木板樁圍堰和鋼圍堰這樣的過(guò)程。雙壁鋼圍堰就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生的。(2) 采用雙壁鋼殼其強(qiáng)度更高，可受更大的內(nèi)外水位差產(chǎn)生的壓力。在我國(guó)，雙壁鋼圍堰的施工方法，以浮運(yùn)施工和纜索吊機(jī)吊運(yùn)施工最為常見(jiàn)，尤其是浮運(yùn)法施工。于是采用了異形高低刃腳鋼圍堰方案，鋼圍堰設(shè)計(jì)為矩形結(jié)構(gòu)。鋼圍堰鋼結(jié)構(gòu)自重1709t，比原設(shè)計(jì)節(jié)約鋼材552t。國(guó)外使用的雙壁鋼圍堰類型主要有兩種，一是我們國(guó)內(nèi)普遍采用的用鋼板圍焊的雙壁鋼圍堰，只是使用的比較少而已；另一種是鋼板樁雙壁鋼圍堰，就是將打入水中平行的兩列鋼板樁進(jìn)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。施工要點(diǎn)說(shuō)明：（1）制造雙壁鋼圍堰時(shí)立面分若干層，平面分若干塊，其大小要根據(jù)制造設(shè)備、運(yùn)輸條件和安裝起吊能力而定。各種荷載的選取要參考相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范。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。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。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24 動(dòng)水壓力示意圖(尺寸單位：m)靜水壓力見(jiàn)圖25。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。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。 結(jié)果為。水平環(huán)板應(yīng)力為 ，滿足規(guī)范要求。水平桁架桿件本身無(wú)受力問(wèn)題。(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)?？梢?jiàn)圍堰整體抗浮滿足要求。由于雙壁鋼圍堰尺寸較大，并且為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間和計(jì)算內(nèi)存，因此只建立了1/4模型。. 2豎肋應(yīng)力外壁豎肋應(yīng)力分析結(jié)果見(jiàn)圖38，內(nèi)壁豎肋應(yīng)力分析結(jié)果見(jiàn)圖39。混凝土應(yīng)力分析結(jié)果見(jiàn)圖314。外壁環(huán)板位移應(yīng)力結(jié)果見(jiàn)圖320，內(nèi)壁位移分析結(jié)果見(jiàn)圖321。但較大的應(yīng)力均在模型的邊上和支撐處，可見(jiàn)是由于應(yīng)力集中引起的，可采取構(gòu)造措施避免這種情況。去除應(yīng)力集中的影響，大部分桿件的結(jié)果比手算的要小，這是因?yàn)殡娝銢](méi)有進(jìn)行桿件的穩(wěn)定性計(jì)算。鋼圍堰構(gòu)件在下料前制作樣品，凡構(gòu)件中不能確定尺寸的零件或組合連接關(guān)系復(fù)雜的構(gòu)件，通過(guò)制做實(shí)樣來(lái)確定尺寸。雙壁鋼圍堰分塊加工完成后，按拼裝順序編號(hào)，并依次運(yùn)至試拼場(chǎng)進(jìn)行出廠前的試拼，試拼廠設(shè)在施工臨時(shí)碼頭附近。測(cè)量上部開(kāi)口尺寸，準(zhǔn)確無(wú)誤后固定。鋼圍堰下沉順序：首節(jié)拼裝下沉到位→依次分節(jié)組拼下沉鋼圍堰→圍堰下沉完畢后將其固定。適當(dāng)放慢下沉速度，確保鋼圍堰垂直正位下沉。為了在混凝土灌注過(guò)程中保持圍堰內(nèi)外水頭平衡，在鋼圍堰上設(shè)置排水孔道，因?yàn)榇竺娣e封底不能一下把圍堰刃尖封死，隨著混凝土的下灌，圍堰內(nèi)的水要高于江水位，排水孔可調(diào)節(jié)內(nèi)外水頭差，防止刃角出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。為保證封底混凝土的順序進(jìn)行，在每根導(dǎo)管封底完成后，按45～60分鐘控制同一導(dǎo)管兩次灌入混凝土的間隔時(shí)間。在圍堰內(nèi)抽水過(guò)程中要始終保持隔艙內(nèi)的水位比堰內(nèi)水位高