【正文】 ..................................................................................... 51 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 52 致謝 ..................................................................................................................................... 53 附錄 ..................................................................................................................................... 54 畢業(yè)設(shè)計 1 第 1章 緒論 國內(nèi)外現(xiàn)狀 橋梁深水基礎(chǔ)的修建，關(guān)鍵是如何克服深水的影響。本設(shè)計就是對圍堰進(jìn)行結(jié)構(gòu)和施工的設(shè)計。橋梁深水基礎(chǔ)往往處于水深流急，地質(zhì)條件極其復(fù)雜的環(huán)境，修建深水基礎(chǔ)時采用的防水技術(shù)一般就是圍堰和鋼吊箱。杭州下沙大橋即是如此。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。 (2)國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 雙壁鋼圍堰的施工方法，仍以浮運(yùn)施工和纜索吊機(jī)吊運(yùn)施工最為常見，尤其是浮運(yùn)法施工。該雙壁鋼圍堰就是上述的第一種類型。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(yīng)用最為廣泛?，F(xiàn)在的雙壁鋼圍堰的高度累計可達(dá) 25m，寬度可達(dá) 30m，甚至更多。這也是為什么雙壁鋼圍堰技術(shù)這些年來運(yùn)用越來越多的主要原因。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(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)。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。橋梁基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工技術(shù)就是深水施工中的一種新技術(shù)。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(dāng)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。 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。 2020 屆 土木工程 分院 專 業(yè) 土木工程 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2020 年 6 月 2 日 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)計成績單 學(xué)生姓名 學(xué)號 班級 土 05012 專業(yè) 橋梁工程 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(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 副教授 評 定 成 績 指導(dǎo)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(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 專業(yè) 土木工程 班級 土 05012 姓名 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 土木工程分院 導(dǎo)師 姓名 導(dǎo)師 職稱 副教授 一、 設(shè)計內(nèi)容 (1)結(jié)合工程實(shí)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。 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畢業(yè)設(shè)計有關(guān)要求； (6)本設(shè)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(jìn)行計算。因?yàn)樯钏h(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。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。 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(qiáng)度更高的雙 壁鋼殼，筒的內(nèi)、外壁形成的空間稱之鋼殼。 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)。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。 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。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。 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)。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)。 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。 現(xiàn)在有些 做法已改成先施工鉆孔樁，用鉆孔樁的鋼護(hù)筒，作為雙壁鋼圍堰定位下沉的導(dǎo)向、支撐裝置， 最后再做混凝土封底、抽水施工樁基承臺。 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。雙壁鋼圍堰具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，防水性能好的特點(diǎn)，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。 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。因?yàn)樯钏h(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。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。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(qiáng)度更高的雙壁鋼殼，圓筒的內(nèi)、外壁形成的空間稱之鋼殼。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。圍堰易趨于穩(wěn)定，輔助措施少、費(fèi)用低。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)。這也是為什么雙 壁鋼圍堰技術(shù)這些年來運(yùn)用越來越多的主要原因。山長江大橋已使用異型雙壁鋼圍堰和矩形雙壁鋼圍堰。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(dá)到 44m。 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)?，F(xiàn)在有些做法已改成先施工鉆孔樁，用鉆孔樁的鋼護(hù)筒，作為雙壁鋼圍堰定位下沉的導(dǎo)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。 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 )。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。圍堰易趨于穩(wěn)定，輔助措施少、費(fèi)用低。高壓旋噴樁結(jié)合鋼圍堰施工承臺的優(yōu)點(diǎn)，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。排水后干處挖土，工效高、速度快，井壁不用支撐。施工對環(huán)境不產(chǎn)生污染、無噪音。有效縮短施工工期。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。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。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。 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。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 。采用水平刃腳，封底混凝土厚度 3m。 其 2號 ～ 5號墩采用外徑 28 m、壁厚 、高 。考慮到上避隋況，圍堰采用高低刃腳。 榆懷鐵路印家坡梅江 1號大橋?yàn)?932m+24m簡支梁橋，其 3號、 4號墩位于深水中，畢業(yè)設(shè)計 4 基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁加雙壁鋼圍堰。由于 3號墩處基巖高差大。 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