【正文】 ，不僅可作為鉆孔樁基礎(chǔ)的施工 輔助設(shè)施，也可作為大面積承載的直接基礎(chǔ)； (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(chǔ)。 三、主要技術(shù)指標(biāo) (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(shí)細(xì)砂 (5)圍堰設(shè)計平面形狀：方形 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) (1)劉自明編 .橋梁深水基礎(chǔ) .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(jié)構(gòu)設(shè)計 .北京：中國鐵道出版社， 2020 (4)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (GB500172020) (5)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》 (JTJ0412020) (6)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計 規(guī)范》 (JTG D632020) (7)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 (JTG D602020) 五、進(jìn)度計劃 第 1 周 — 第 2 周：查閱相關(guān)資料，完成外文翻譯；開題報告 第 3 周 — 第 8 周：畢業(yè)實(shí)習(xí)；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(gòu)件的設(shè)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(shè)計開題報告 題 目 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱圍堰設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)號 班級 土 05012 專業(yè) 土木工程 一．研究背景 ： 橋梁深水基礎(chǔ)的修建，關(guān)鍵是如何克服深水的影響。然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，解決深水施工的技術(shù)措施亦得到迅速地提高和發(fā)展。 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(shè)深水橋梁基礎(chǔ)、長度較短的碼頭和其他水中結(jié)構(gòu)物的施工。 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱圍堰設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)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。 根據(jù)承臺尺寸 (10m 10m? )及水深 (8m )擬 定圍堰結(jié)構(gòu)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(jìn)行受力分析和驗(yàn)算，若不合格重新擬定尺寸，然后運(yùn)用 MIDAS有限元分析軟件對圍堰建模進(jìn)行整體計算并將結(jié)果與手算結(jié)果進(jìn)行對比分析，最后合理確定圍堰分節(jié)下沉的施工方案。雙壁鋼圍堰同其它基礎(chǔ)施工方法和工藝相結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，也是橋梁基礎(chǔ)施工的一個重大突破。山長江大橋已使用異型雙壁鋼圍堰和矩形雙壁鋼圍堰。 圖 11 異形鋼圍堰結(jié)構(gòu)平面圖 (單位： mm) 該橋的鋼圍堰平面尺寸為 ，壁厚 (鋼殼厚 )。排水后干處挖土，工效高、速度快，井壁不用支撐。旋噴樁方案減少一節(jié) (人土 )及水下混凝土封底的費(fèi)用，可節(jié)約成本 70萬元，高壓旋噴成本 30萬元，兩項(xiàng)相抵，還節(jié)省 40萬元。采用水平刃腳，封底混凝土厚度 3m。由于 3號墩處基巖高差大。此外，圍堰不僅用于結(jié)構(gòu)物的新建，而且也經(jīng)常用于既有結(jié)構(gòu)物的修復(fù)。 先下鋼圍堰后施工鉆孔樁方案流程如圖 15所示。 鋼圍堰的受力分析包括下沉階段和承臺施工前堰內(nèi)抽水狀態(tài)。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。綜合考慮圍堰的力學(xué)性能、施工方便性及工程造價等幾方面的因素，在雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)選形時，應(yīng)首先考慮圓形方案，然后再根據(jù)承臺結(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。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。面板豎向加勁肋采用 L50 5? 角鋼，角鋼與面板共同承受外荷載。 畢業(yè)設(shè)計 12 主動土壓力系數(shù) ： 2a = tg (45 /2) = 2K ?? 。 圍堰施工誤差為 H/50+=， 且 H/50=,立模作業(yè)寬度。 隔艙板尺寸 隔艙板尺寸見圖 26。 豎向隔艙鋼板工字型組合梁加勁肋布置 y=235MPaf ， w/ = 1 2 6 4 /1 2 = 1 0 5 .3ht ， 由于隔艙板上下翼緣均與圍堰面板焊接，其扭轉(zhuǎn)受到 約束 ，根據(jù)橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，當(dāng) 0w50 / 140ht 時 ， 不需要配置縱向加勁肋，按構(gòu)造配置橫向加勁肋。 圖 210 隔艙板內(nèi)力圖 (單位： kN 選用 Q235 400400H 型鋼。 水平桁架環(huán)板為 10mm200mm。 圖 213 圍堰壁板圖示 (單位： mm) 由 (23)得 16 0 = 6 0 6 + 1 0 = 3 7 0 m mBb?? ? ?， 0 / = 0 .6 5 .2 /1 = 3 .1 2lb ? ， 查得 1=? 。 加勁肋受力驗(yàn)算 (1)計算封底混凝土面以上外壁水壓力 2=140KN/mp 。 圖 218 懸臂部分受力模式 (單位： kPa) (3)計算結(jié)果 計算結(jié)果見圖 219。 圍堰整體抗浮驗(yàn)算 圍堰下沉系數(shù)計算 計算圍堰自重 鋼材容重 3=? ，圍堰高 = 。 圖 221 拆除第二層支撐后受力模式 (單位： kPa) (3)受力結(jié)果 彎矩圖見圖 222。 面板折算應(yīng)力驗(yàn)算 外壁最大水壓 2=140kN/mp ， 面板邊長比 / =1/= ，且長邊垂直于主梁軸線方向時， 22z h m y m x o x m y m x o x( ) ( ) ( ) ( ) 1 . 1 [ ]? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?， 2 2 2 2m x y= / = 0 . 5 0 . 1 4 3 0 0 / 6 = 1 7 5 M P ak q a?? ??， m y m x= = 0 .3 1 7 5 = 5 2 .5 M Pa? ? ? ?， o x 1= ( 1 . 5 0 . 5 ) / = ( 1 . 5 0 . 7 0 . 5 ) 9 2 . 3 = 5 0 . 8 M P aMW?? ??， 22zh = 5 2 .5 + ( 1 7 5 + 5 0 .8 ) 5 2 .5 ( 1 7 5 + 5 0 .8 ) = 2 0 4 .7 M Pa [ ] = 1 .1 1 .4 1 6 0 = 2 4 6 .4 M Pa?? ? ? ? (滿足要求 )。 圖 215 水平桁架 (單位： m) (1)計算桁架節(jié)點(diǎn)上的荷載力 = 2 .6 1 1 4 0 = 3 6 4 k NF ?? 。 《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》 面板參與梁系有效寬度計算： (1)面板兼作主 (次 )梁翼緣的有效寬度 B,對于簡支梁或連續(xù)梁中正彎矩段，可按下列公式計算，取其中較小值： 1Bb?? (22) 160Bb???(Q235 鋼 ) (23) 150Bb???(16 錳鋼 ) (24) 式中， B?? 主次梁的間距， 12( ) / 2b b b?? ； 1??? 有效寬度系數(shù)，按表 21 采用； 220 = / = 25 .7 / = 41 2. 8PaWV ??? 面板寬度； 1b?? 梁肋寬度，當(dāng)梁上另有翼緣時為上翼緣寬度； 表 21 面板有效寬度系數(shù) 12,?? 0/lb 1 3 4 5 6 8 10 20 1? 2? 畢業(yè)設(shè)計 19 注： 1. 0l 為主次梁彎矩零點(diǎn)之間的距離。 x=71??? ，查得 ?? 。 內(nèi)支撐受力檢算 內(nèi)支撐反力即圖 29 受力模式， 支座反力計算結(jié)果見圖 211。 (2)工況 2荷載 工況 2 荷載見圖 28。 土體壓力合力值： 1 = 1 2 .8 1 0 .5 = 1 3 4 .4 k NE ? ， 2 = 1 / 2 6 7 .2 1 0 .5 = 3 5 2 .8 k NE ?? ， 3 = 1 / 2 2 1 8 .4 3 .5 = 3 8 2 .2 k NE ??。 圍堰分節(jié)： 4m+4m+5m+5m+(5節(jié) ),圍堰分節(jié)見圖 24。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 荷載組合 工況一：主動土壓力 +被動土壓力。 圖 21 動水壓力示意圖 (單位： m) 靜水壓力 靜水壓力見圖 22。圍堰內(nèi)外壁間設(shè)置 8個隔艙板，在平面上將圍堰分為 8塊，隔艙板將圍堰分為8個互不連通的密封隔艙，利用向 隔 艙不等高灌水來控制雙鋼圍堰下沉及調(diào)整下沉?xí)r的傾斜。當(dāng)下沉著床偏差較大時，還可減載上浮，重新著床。圍堰要為承臺和墩 (塔 )身施工創(chuàng)造無水作業(yè)條件；因此，圍堰的平面形狀應(yīng)與承臺相協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和水密性應(yīng)與施工條件相適應(yīng)。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。 圖 16 先成樁后施工鋼圍堰流程圖 本設(shè)計圍堰施工為分節(jié)下沉，雙壁鋼圍堰修建的施工程序?yàn)椋? (1)在拼船上拼裝底節(jié)鋼殼； (2)將拼船和導(dǎo)向船拖拽到墩位拋錨定位； (3)吊起底節(jié)鋼殼撤除拼裝船，將底節(jié)鋼殼吊放下水，漂浮在水中； (4)逐層 (焊接 )接高鋼 殼，并向中空的鋼殼雙壁內(nèi)灌注素混凝土，使它下沉到河床定位； (5)在圍堰內(nèi)吸泥使它下沉，直到刃腳下沉到設(shè)計標(biāo)高； 畢業(yè)設(shè)計 8 (6)潛水工下水將刃腳底空隙用墊塊填塞并清基； (7)在圍堰頂部安裝施工平臺，在底部安裝鉆孔鋼護(hù)筒； (8)灌注水下封底混凝土； (9)鉆孔嵌巖，在孔內(nèi)安裝鋼筋籠，再在孔內(nèi)灌注水下混凝土； (10)圍堰內(nèi)抽水后灌注基礎(chǔ)混凝土，再修筑墩身。 深水基礎(chǔ)施工方案主要取決于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件。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(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。考慮到上避隋況，圍堰采用高低刃腳。 10號墩圍堰采用平刃腳，圍堰高 ， 11號墩圍堰采用高低刃腳，圍堰高 (～ )m，封底混凝土厚度為 9m。有效縮短施工工期。圍堰易趨于穩(wěn)定，輔助措施少、費(fèi)用低。 該結(jié)構(gòu)在承臺施工高水位差 (圍堰內(nèi)外設(shè)計水位差為 22m)的情況下為圓形結(jié)構(gòu)受力，這樣就充分發(fā)揮了圓形鋼圍堰結(jié)構(gòu)受力條件好的特點(diǎn)。即雙壁鋼圍堰能在深水、厚覆蓋層的條件下采用； (4)雙壁鋼圈堰完全下沉就位后，不僅可作為鉆孔樁基礎(chǔ)的施工輔助設(shè)施，也可作為大面積承載的直接基礎(chǔ)； (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(chǔ)。然而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，解決深水施工的技術(shù)措施亦得到迅速地提高和發(fā)展。 三 .論文的主要工作 ： (1)結(jié)合工程實(shí)際，根據(jù)有關(guān)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(shè)計，保 證其強(qiáng)度、穩(wěn)定性方面的要求 (3)圍堰抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算及抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)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(guān)資料，依據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)及相關(guān)知識對各施工工況下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行簡化計算 (2)運(yùn)用 Midas 有限元軟件對雙壁鋼圍堰進(jìn)行精確計算 五 .預(yù)期達(dá)到的結(jié)果： (1)雙壁鋼圍堰設(shè)計任務(wù)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(guān)的外文翻譯 指導(dǎo)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(chǔ)，取得了很大的成績。 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(yù)先制作雙壁鋼圍堰，然后采用駁船浮運(yùn)就位來施工 橋墩基礎(chǔ)。 雙壁鋼圍堰施工技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢： (1)有強(qiáng)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)。 二、基本要求 (1)論文中語言要通順、書寫要規(guī)范、結(jié)構(gòu)要合理； (2)畢業(yè)設(shè)計中包括不少于 3000 字的外文翻譯 (與橋梁有關(guān) )； (3)繪制 A3 圖紙 3 張 (其中手工繪制不少于 1 張 )； (4)設(shè)計過程中嚴(yán)格按照規(guī)定時間獨(dú)立完成相關(guān)的設(shè)計任務(wù)； (5)其他未盡事宜請參照