【正文】 品，凡構件中不能確定尺寸的零件或組合連接關系復雜的構件，通過制做實樣來確定尺寸。組裝壁板、環(huán)板、水平桁架等構件按由外壁逐漸組拼到內壁的順序進行組裝。雙壁鋼圍堰焊接所有焊縫除豎肋及隔艙板加勁肋采用間斷焊接外，其余均為連續(xù)滿焊，焊接施工前對所有類型焊縫均需進行焊接工藝評定試驗。 (5)試拼出廠。 雙壁鋼圍堰的錨碇系統布置 根據施工水域水文條件和通航要求，圍堰錨碇系統可以采取靈活多變的布置方式。一般情況下，如果水流是單流向的，可以只在上游設置定位船，并同時設置導向船；如果施工區(qū)域受潮汐等因素影響，水流速度、方向時而發(fā)生變化，應同時在上下游設置定位船。導向船和定位船自身應有較強的穩(wěn)定性及調解能力，以抵抗圍堰所受的外力。武漢軍山長江大橋錨碇系統布置即采用這種形式。 “鋼堰 ”在深水施工中，由于體積大、沉放時間長，本身的定位及穩(wěn)定主要依靠錨錠系統承擔。確保施工期鋼圍堰的安全，是錨錠系統布 置的首要出發(fā)點和歸宿。海軍錨屬于有干錨，橫桿在錨桿上部，并與其垂直。海軍錨的特點是抓力大，一般為錨重的 4～ 8倍，最高可達 12～ 15 倍，但突出水底地面的錨爪，有絞纏繩鏈的危險，使用中應予注意。 航 運部門的鑄鐵錨屬于定型產品，每種錨的自重 :海軍錨 ～ 30kN霍爾錨 ～ 50kN。其特點 :對各種土質 (淤泥、砂性土、礫石、粘性土 )均適合，但對巖石效果較差。在黃石大橋施工中，我們用了 150kN， 250kN， 450kN 三種重量。 對鋼筋砼蛙式錨 :設錨在空氣中的重量為 W，蓋層為砂土時， W=(～ )P；覆蓋層為卵石時， u＇ =(～ )P；淤泥質量覆蓋層， W=； 式中 P 所用錨承受的拉力 從錨的受力均勻性考慮，錨的數量不宜過多，對主錨 4～ 6 個為宜，最多不超過 10個；對邊錨每邊 2～ 3 個。橋址建于彎曲河道，流向與橋軸線成的夾角， 5號主墩上游因有沉船，采用了短錨纜 4 號主墩采用了長錨纜。 圖 31 黃石大橋 5 號墩錨錠系統布置 圖 32 是武漢軍山長江公路大橋 B 標主墩施工錨纜系統的布置圖。預計下沉著床時間短 ，故錨錠系統的布設極其簡化，利用打樁船 f 仍趕位船，有效地利用其上的鉸車和錨纜設施；導向船利用一艘船型較大的起重船在主航道一側導向，用鋼絲纜將 “鋼堰 ”繞系在起重船的系樁上，岸側設有三條岸纜。 “鋼堰 ”下沉、著床時間短，施工組織實施順利的特定條件下成功的典型實例。圖 33 是浙江溫州大橋主墩施工的錨碇系統布置圖。根據承臺設計的幾何形狀， “鋼堰 ”按削角長方形 ( m，削角 )制作。為此取消了導向船組，將錨纜直接錨系在 “鋼堰 ”上。 圍堰接高 “鋼堰 ”首節(jié)就位后，就以自身的浮力形成接高平臺。 三種方法中，方法 (1)是先進的施工工藝，接高時節(jié)間僅一條水平焊縫，節(jié)段工期短，焊接質量有保證，惟一的缺點就是需要大型水上 起重船； (2)是國內橋梁主墩 “鋼堰 ”施工的常用工藝，它可以充分利用導向船上的桅桿吊、起重機吊拼塊體，具有較合理的綜合效益；方法(3)是過時的施工工藝，施工質量與施工進度都不能與現代化建設形勢相適應，惟一可取之處，就是設備簡單，施工投人少。還要根據水流與接高情況，及時安設下兜纜，控制 “鋼堰 ”的垂直度。 當 “鋼堰 ”著床于砂、土層時，應根據要求的下沉深度計算下沉系數。再不能滿足要求時，則需采取外部助沉措施。 空氣幕助沉的氣龕制作困難，每次加氣的連續(xù)時間不能超過 5min，且氣量耗用大，水中助沉應用甚少。 當 “鋼堰 ”著床范圍的覆蓋層較薄，其下的巖面高差在 以內，著床時其覆蓋層可能被沖光，也可能殘留無幾，著床時 “鋼堰 ”的垂直度能保持在施工規(guī)范允許范圍，著床后稍作處理即可達到下沉的設計要求，及時采取拋石或石籠圍護，保證基腳穩(wěn)定，即可進行封底工序。當 “鋼堰 ”著床范圍的覆蓋層較薄，預計著床時已被沖光，且?guī)r面高差甚大，就必須采取可靠的技術措施確保著床的準確性和穩(wěn)定性。在作施工組織設計時，作了兩個對比方案 :一是先清除水下砂礫層，對巖面進行控爆找平。二是精確勘測 “鋼堰 ”周邊巖面的變化，繪制實測巖面高差的周邊展開圖，據以制作首節(jié) “鋼堰 ”底部的異形刃腳。經實踐，順利完成了著床下沉任務，創(chuàng)造了大巖面差、深水、大流速條件下，下沉異形刃腳“鋼堰 ”的施工范例。 其靜力平衡方程為 。 考慮抗浮時，除了考慮封底混凝土與鋼圍堰接觸面上的粘著力以外， 其實還有其他一些有利因素。圍堰下沉至巖面時，封底混凝土與巖面結合，造成水壓力作用面積減小等。在確保封底混凝土強度和圍堰抗浮的前提下，應盡量減小封底混凝土的厚度，降低工程投資。 混凝土罐車水平運輸，混凝土泵車泵送人漏斗。為了在混凝土灌注過程中保持圍堰內外水頭平衡，在鋼圍堰上設置排水孔道，因為大面積封底不能一下把圍堰刃尖封死，隨著混凝土的下灌，圍堰內的水要高于江水位，排水孔可調節(jié)內外水頭差，防止刃角出現漏水現象。進行水下混凝土封底時，采用 8 根導管順序施行，導管布置及順序見圖 34 混凝土在岸上攪拌后泵送到施工現場。澆注施工的方法可以參考鉆孔灌注樁施工規(guī)范。封底混凝土澆注完成以后即可進行養(yǎng)生，養(yǎng)生不需特殊的工藝及設備，由于工程已在水下，因此只需放置 10～ 15d 即可。在抽水過程中要隨時觀察圍堰 的變形及漏水情況，防止水壓力過大造成圍堰變形。圍堰內的水抽干后，應觀察堰底封底混凝土的漏水情況 :如果漏水不嚴重，可以用水泵抽水維持堰內的的水位符合要求 ,如果漏水嚴重應采取封堵措施。隨著計 算機技術的發(fā)展，仿真分析產生了巨大的經濟效益。有限元方法的基本步驟如下： (1)預處理階段 ① 建立求解域并將之離散化成有限元，即將問題分解成節(jié)點和單元。節(jié)點和單元的集合成為網絡，網絡構成有限元模型。 ③ 對單元建立方程。 ⑤ 應用邊界條件、初值條件和負荷。在應力分析中，每個節(jié)點的位移是計算的基本變量，一旦解出節(jié)點的位移，每個單元的應力和應變很容易被導出。 (3)后處理階段 得到其他重要的信息，比如應力、內力、支反力。對結構進行簡化和降維分析時，需要做許多假設。有時簡化方法并不一定正 確，由于有限元的理論比較復雜，而且有限元理論和工程結構都是不斷發(fā)展和變化的，所以許多結構行為和模擬方法要不斷去認識和提高。 有限單元計算分析的最初階段是模型的優(yōu)化階段，這是一個非常重要的過程。單元的數量過于龐大計算的周期過長。模型的優(yōu)化是組合有限單元計算分析中的關鍵環(huán)節(jié)，尤其對最初的計算工況，顯得的更為重要，因為這一工況是以后各分析工況的基礎。圍堰全結構有限單元計算分析模型建立的好壞會直接影響以后的分析計算，因此，在模型中必須完全反映結構形狀、材料特性、荷載狀況、邊界條件等因素，單元的劃分要過渡平滑，避免病態(tài)問題的出現。 單元類型 模型中面板采用板單元，豎肋采用三維梁兩單元，水平桁架采用桿單元，水平環(huán)板采用梁單元，內支撐采用梁單元。 鋼圍堰豎肋模型三維視圖見圖 43，豎肋細部三維視圖見圖 44。 水平桁架三維視圖見圖 47，水平桁架平面圖見圖 48。 圖 41 鋼圍堰整體模型三維視圖 圖 42 面板模型三維視圖 圖 43 鋼圍堰豎肋三維視圖 圖 44 豎肋細部三維視圖 圖 45 水平環(huán)板三維視圖 圖 46 水平環(huán)板平面圖 圖 47 水平桁架三維視圖 圖 48 水平桁架平面圖 圖 49 內支撐三維視圖 圖 410 內支撐平面圖 約束類型 圍堰底由于受到土體各個方向的約束，故圍堰底建 立各個方向均約束的固結模型，圍堰固結模型見圖 411。 外壁豎肋線荷載見圖 412。 圖 412 外壁豎肋線荷載 (水壓力 +土壓力 )(單位： kPa) 圖 413 內壁豎肋線荷載 (土壓力 )(單位： kPa) 計算結果 面板 應力 外壁面板應力分析結果見 圖 414，內壁面板應力分析結果見圖 415。 有限元軟件計算結果在大部分處于 71～ 之間，個別小單元應力很大達到 500 多MPa，說明圍堰計算應力基本符合要求，對于個別應力很大的情況則由于與環(huán)板連接處應力集中造成。 圖 416 外壁面板位移分析結果 圖 417 內壁面板位移分析結果 外壁 面板最大位移為 ，內壁面板最大位移 ，其位移基本符合要求，不會發(fā)生變形破壞，故面板安全。 圖 418 外壁豎肋應力分析結果 圖 419 內壁豎肋應力分析結果 變形 外壁豎肋位移分析結果見圖 420，內壁豎肋位移分析結果見圖 421。 水平環(huán)板 外壁環(huán)板位移應力結果見圖 422，內壁位移分析結果見圖 423。 有限元計算結果應力沿環(huán)板變化，大部分處于 200～ 400MPa 之間，一部分處于 100MPa 以下，一小部分則很大，甚至達到 700MPa，相對于手算誤差較大，建模過程中環(huán)板單元的劃分對計算結果的影響很大，因此誤差的主要來源于建模的誤差。 水平桁架 水平桁架應力分析結果見圖 424。 內支撐 內支撐應力分析結果見圖 425。 有限元分析結果最大為 111MPa，與手算結果相差不大。 有限元軟件的優(yōu)勢不僅僅在于其計算速度，而且是對結構整體進行計算，但建模的方式對結果影響很大甚至是錯誤的。 第 5 章 結論 綜上所述，就橋梁深水基礎雙壁鋼圍堰的設計得出如下一些結論： (1)雙壁鋼圍堰適合于橋梁深水基礎施工，我國已具有豐富的工程實踐經驗。應與其他結構方案進行技術和經濟比較，在設計中做到形式靈活多變、結構受力合理并最大限度地降低工程造 價。在圍堰錨碇系統布置時，要考慮流速和流向的變化，采用定位船、導向船等設備，不僅在圍堰結構的上下游，也在兩側設置錨纜，同時要有錨纜受力調節(jié)裝置，確保圍堰的平衡和穩(wěn)定。要充分注意到各種有利條件，在確保結構安全的情況下，盡量減小混凝土封底厚度，以降低工程費用。有限元軟件可以方便的對實際結構建立模型并快速得出結果，但是應用有限元軟件必須理解有限元分析的基本概念，否則有限元只是一個提供仿真的黑匣子，若不理解軟件所包含的內容和一些程序中提供的選項內涵，分析者將十分被動。 參考文獻 [1] 張鴻，劉先鵬 .特大型橋梁深水高樁承臺基礎施工技術 [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2021 [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， 2021 [3] 凌冶平，易經武 .基礎工程 [M].北京：人民交通出版社， 1997 [4] 陳偉 .橋梁施工臨時結構設計 [M].北京：中國鐵道出版社， 2021 [5] 劉自明 .橋梁深水基礎 [M].北京：人民交通出版社， 2021 [6] 王慧東 .橋梁墩臺與基礎工程 [M].北京：中國鐵道出版社， 2021 [7] 趙明華 .土力學與基礎工程 [M].武漢 .武漢理工大學出版社， 2021 [8] 邵旭東 .橋梁工程 [M].武漢理工大學出版社， 2021 [9] 葛俊穎 .橋梁工程 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