【正文】 力最大 2 ? (單寬 )， kNN ? ? ?。 圖 29 隔艙板受力模式 (單位： kPa) (2)計算隔艙板所受內(nèi)力 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 17 利用 MIDAS， 彎矩 計算結(jié)果 見圖 210。 則 66/ =9 68. 24 10 / 10 =9 MP a [ ] =1 60M P aMW??? ? ?滿足要求 。 在工況一，圍堰內(nèi)外均有水壓且水壓基本相同， 無需 驗算圍堰各構(gòu)件受力，僅需計算入土部分在土壓力作用下的隔艙板受力檢算 。 內(nèi)外壁板均為 6mm厚 。 摩擦角： 31??? 。由于刃腳承受土壓力及水壓力較大，故刃腳段適當加密水平桁架的豎向間距 ()，其余部分水平 桁架 豎向間距為 1m。圍堰頂面標高過高，會造成費用增加并 可能導致樁基礎(chǔ)施工困難。隨著橋梁建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，其他結(jié)構(gòu)形式也日益受到重視。封底混凝土的重量是否參與圍堰穩(wěn)定性驗算，取決于其與圍堰結(jié)合的緊密程度。 對于圍堰而言 ， 它一般是由桁架和鋼板組成的殼體結(jié)構(gòu) ,其傳力途徑如下 ： 水壓力 圍堰側(cè)板 側(cè)板角鋼 加勁肋 桁架 。 若無覆蓋層或覆蓋層很淺時宜采用先下鋼圍堰后施工鉆孔樁方案。該雙壁鋼圍堰就是上述的第一種類型。鋼圍堰外徑 ，壁厚 ，高 。內(nèi)外壁板間距 。三是成本低，效益明顯。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 3 圖 12 雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)平面圖 (單位 ： mm) 并且樁體、圍堰有效堵水后，省去了水下混凝土封底。 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。 在國內(nèi)，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。內(nèi)、外壁由鋼板圍焊而成，圓筒上、下均不設(shè)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。本設(shè)計就是對圍堰進行結(jié)構(gòu)和施工的設(shè)計。 (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。這也是為什么雙壁鋼 圍堰 技術(shù)這些年來運用越來越多的主要原因。從近代的沉井、沉箱技術(shù)措施，到現(xiàn)代的樁基礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ)、鋼板樁圍堰技術(shù)的應(yīng)用，再到當代的雙承臺鋼管樁基礎(chǔ)，甚至設(shè)置基礎(chǔ)等，核心問題都是如何去克服因深水而帶來的一系列問題。因為深水環(huán)境不僅對它產(chǎn)生許多直接影響，還對其設(shè)計理論和施工技術(shù)都會提出一些特殊問題。這不僅有利干設(shè)備的利用，還能重復(fù)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。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)。 雙壁鋼圍堰具有結(jié)構(gòu)強度高，防水性能好的特點，在橋梁深水基礎(chǔ)中得到了廣泛應(yīng)用，并且 它能承受較大的水壓力，結(jié)構(gòu)簡單，施工簡便。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(jié)構(gòu)圓筒，有自浮力，有強度更高的雙壁鋼殼，圓筒的內(nèi)、外壁形成的空間稱之鋼殼。這也是為什么雙壁鋼 圍 堰技術(shù)這些年來運用越來越多的主要原因。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。高壓旋噴樁結(jié)合鋼圍堰施工承臺的優(yōu)點，一是施工簡便，止水效果好、加固地基穩(wěn)定，一次成形，未出現(xiàn)涌砂、穿底 、漏水等意外問題，避免了為解決圍堰下沉困難而采取的其它措施。而旋噴樁方案圍堰僅下沉人土 ，旋噴樁施工同主墩樁基施工同步，縮短工期 60d。其北航道主塔采用削角矩形 (八角形 )雙壁鋼圍堰，長邊 m，短邊 m，削角 ，圍堰高 。 榆懷鐵路印家坡梅江 1號大橋為 932m+24m簡支梁橋，其 3號、 4號墩位于深水中，石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 4 基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁加雙壁鋼圍堰。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，然后采用駁船浮運就位來施工橋墩 基礎(chǔ)。 (1)先下鋼圍堰后施工鉆孔方案 先下鋼圍堰后施工鉆孔樁方案具有以下優(yōu)點： ① 鋼護筒厚度及長度減少易于準確定位； ② 節(jié)省鉆孔平臺鋼管樁鋼材也可節(jié)省加工焊接及施工樁的的費用； ③ 節(jié)省鉆孔平臺的穩(wěn)定措施費。圍堰為水工建筑物， 本設(shè)計中材料容許應(yīng)力取值和有效寬度計算所用參數(shù)均取自 《水利水電工程鋼閘門設(shè)規(guī)范》 。圍堰嵌入不透水性地基時，不考慮水的浮力。圓形結(jié)構(gòu)在早期得到較多應(yīng)用。圍堰的頂高程一般應(yīng)在水下結(jié)構(gòu)施工水位以上 ～ 。 由于水深較大，為了保證圍堰的整體剛度和 穩(wěn)定，在圍堰內(nèi)部設(shè)置兩層截面形式石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 10 為工字型內(nèi)支撐。 圖 23 波 浪力示意圖 (單位： m) 土壓力 河底為密實細砂 ： 飽和 土容重： 3sat =20kN/m? 。 圍堰總體 尺寸擬定 承臺尺寸 10103，圍堰高 H=。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 13 圖 24 圍堰豎向分節(jié) (單位： m) 圖 25 圍堰平面分塊 (單位： mm) 工況 1設(shè)計 雙壁鋼圍堰壁腔 (隔艙厚 )水下封底 混凝土 未灌注前 (不抽水 )堰內(nèi)泥土清理到封底混凝土底時驗算 。 每個隔艙板的抗彎能力計算 設(shè)計中隔艙板將圍堰平面上分為 8塊，圍堰每個邊長被兩個隔艙板均分成 3塊，兩個隔艙板間距為 ，將面板上的承受的均布荷載向隔艙板上 簡化 成線荷載 ： 則每個隔艙受到彎矩 =( 35 67 .2 33 81 ) 5. 2= 96 8. 24 kN mM ??。 (1)受力模式 受力模式見圖 29。 其中 R R2分別表示第一層、第二層支撐的內(nèi)力 。 則隔艙板所受彎矩 =2 8 6 .5 5 .2 =1 4 8 9 .8 k N mM ??。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 16 由 公式 (21)得 h 1 2 3 0= = 1 .4 1 1 .1 5 0 .4 1 2 = 0 .6 6 k P aW K K K W? ? ? ? ? ?。 土壓力計算 土壓力形式見圖 27。 鋼圍堰隔艙厚擬為 。 計算工況 工況一： 雙壁鋼圍堰壁腔在水下封底混凝土未灌注前 。 設(shè)計荷載 荷載種類 流 水壓力 水流流 速 ，動水側(cè)壓力 , 2= 1. 47 15 .6 8 10 1. 5 /( 2 9. 8) = 21 0. 6k N21P = KA gV / 2g ? ? ? ? ?， 則 動水壓強 2m a x 1 2 = 2 21 0. 6/15 .6 8= 3. 51 kN /mq = 2P / B h ??。 本設(shè)計中深水承臺尺寸為 10m 10m? ，圍堰平面形狀為正方形，外壁尺寸為 ? ，內(nèi)壁尺寸為 13m 13m? ， 內(nèi)外壁板均為 6mm， 壁腔厚 。圍堰內(nèi)外壁之間的空間，應(yīng)通過設(shè)置若干隔板，組成相互封閉的隔艙。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 9 第 2章 圍堰 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 —— 結(jié)構(gòu)力學方法 圍堰構(gòu)造 從力學角度來說，雙壁 鋼圍堰的形狀以圓 形最優(yōu)，且制作與下沉著床都易于控制。圍堰自重包括其本身重量、填充物重量、圍堰上搭設(shè)的工作平臺重量及 其他附屬重量。 因此，先成樁后施工鋼圍堰方案常被用于覆蓋層較厚，且覆蓋層較軟、承載能 力較小，工期和造價有要求的工程中。 本設(shè)計 承臺基礎(chǔ) 平面圖 如圖 13所示 ，鋼圍堰 平 面圖 如圖 14所示 。 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。其 2號 ～ 5號墩采用外徑 28 m、壁厚 、高 。因此，只要我們因地制宜，廣開思路，雙壁鋼圍堰再結(jié)合其它的地基基礎(chǔ)處理方法會有新的收獲。施工對環(huán)境不產(chǎn)生污染、無噪音。 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，也是橋梁基礎(chǔ)施工的一個重大突破。由于橋面很寬，對于索塔基礎(chǔ)的設(shè)計方案，若按常規(guī)設(shè)計，鋼圍堰的直徑將達到 44m。圍堰易趨于穩(wěn)定，輔助措施少、費用低。因為深水環(huán)境不僅對它產(chǎn)生許多直接影響，還對其設(shè)計理論和施 工技術(shù)都會提出一些特殊問題。 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。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。 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(jié)構(gòu)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。2020 屆 土木工程 分院 專 業(yè) 土木工程 學 號 20200068 學生姓名 王松 指導教師 張慶芳 完成日期 2020 年 6 月 2 日 畢業(yè)設(shè)計成績單 學生姓名 王松 學號 20200068 班級 土 05012 專業(yè) 橋梁工程 石家 莊 鐵道學院畢業(yè) 設(shè)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(shè) 計 畢業(yè)設(shè)計 任務(wù)書 題 目 橋梁深水承臺施工雙壁鋼吊 (套 )箱圍堰設(shè)計 畢業(yè)設(shè) 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 張慶芳 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 專業(yè) 土木工程 班級 土 05012 姓名 王松 承擔指導任務(wù)單位 土木工程分院 導師 姓名 張慶芳 導師 職稱 副教授 一、 設(shè)計 內(nèi)容 (1)結(jié)合工程實際，確定鋼吊 (套 )箱圍堰的結(jié)構(gòu)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(shè)計； (4)圍堰整體穩(wěn)定計算； (5)圍堰加工及下沉施工工藝。內(nèi)、外壁由鋼板圍焊而成，圓筒上、下均不設(shè)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。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