水下承台套箱结构设计及验算(2)

分类：机械论文发表 时间：2021-05-06 14:29 关注：(1)

《承台套箱底模构造图》。

　　主承重梁中间对称预留φ32mm吊杆穿孔，穿孔间距为7m，梁上孔位贴焊25cm*20cm*2.6cm钢板;主梁吊带采用双根φ32mm精轧螺纹钢，长度为9.5m。

　　套箱底模面板采用6mm厚钢板。全套底模重约25.3t。

　　《承台套箱底模构造图》

　　2)、侧模

　　承台套箱侧模采用单壁结构，单个套箱侧模分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ六类共24块模板拼装。Ⅰ类模板规格为6.45m*5.5m,Ⅱ类模板规格为2m*5.5m，Ⅲ类模板规格为(2.375m+2.375m)*5.5m,Ⅳ类模板规格为6.45m*3m,Ⅴ类模板规格为2m*3m，Ⅵ类模板规格为(2.375m+2.375m)*3m。

　　侧模面板采用δ5mm钢面板，竖肋下部5.5m采用22a#工字钢，上部3m采用18#工字钢，间距均为35cm，直接与面板贴焊，横向加劲梁为双拼20a槽钢，具体情况详见承台套箱模板结构设计图。

　　分块侧模间端头法兰使用L18角钢，模板连接利用M16普强螺栓，间隙用δ10mm橡胶皮密封。

　　3)、吊点

　　整个套箱起吊共设置三个吊点，上面分别吊在安装在龙门吊上的三个10t卷扬机上，下面分二侧两个点，中间一个点：其中二侧吊点即在套箱外腰带焊接二根32#工字钢通长到底模大梁上，在32#工字钢上下两端各0.5m处焊26mm厚钢板增加强度，再用双拼32#工字钢将二根工字钢连接;中间一点在底模中间，先在底模大梁上竖焊三根1.5m高32#工字钢，再用双拼32#工字钢将三根平面连接，最后用6根ф32钢丝绳引向龙门吊设置的3台卷扬机上。

　　4、钢套箱计算

　　1)套箱设计相关差数

　　(1)、设计水位平均水位：+99.5m;最低水位：+97m

　　(2)、设计流速桥位可能平均最大流速0.5m/s

　　(3)、波浪工作状态波浪起算要素H=0.5m，T=3.5s

　　2)、套箱相关基本荷载

　　(1)、套箱自重底模自重：260KN;侧模自重：800KN

　　(2)、封底砼重量Gf=207.96*24=4991KN

　　(3)、封底砼对护筒黏结力

　　封底砼厚度1.5m，接触面积A=4*10.053*1.5=60.32m2，黏结系数经验取值：180Kpa

　　黏结系数取值依据：

　　①杭州湾跨海大桥实测值超过200KPa，取值200KPa;

　　②护筒周围加焊钢筋、牛腿，以增大砼与护筒之间的黏结系数。

　　Fn=180*60.32=10857.6KN

　　(4)、承台砼重量Gc=854*25=21350KN

　　(5)、桩头范围承受部分承台砼自重计算Gz=4*(π*1.6*1.6*5)*25=4021.2KN

　　(6)、正面水流力水流力选用以下公式计算：Fs=(krV2*A)/(2g)

　　其中：Fs—水流力(KN)

　　V—计算流速(m/s)V=0.5m/s;K—水流力系数;按套箱形状查相关表取K=0.52

　　r—水的重度(KN/m3);G—重力加速度(m/s2)

　　A—计算构件在与水流流向垂直平面上的投影面积(m2)

　　阻水面单位面积水流力：Fs=(krV2)/(2g)=0.07KN/m2

　　阻水面最大水流力：Fs=(krV2*A)/(2g)=7.85KN

　　(7)、波浪力计算

　　波浪力参照海港工程设计手册，套箱形状类似于大直径物体。

　　作用与整个套箱上单位高度主断面上最大流浪力(工作状态波要素)按公式计算：

　　PMAX=Cmπ3VD2Hcosh(kd)/(2gT2sinh(kd)=41.8KN/m

　　式中有：Cm—惯性力系数，查表取1.9;D—物体直径，等效取13.2m;

　　H—波高取0.8m;T—周期取10s;K—波数，k取0.141;D—水深取60m。

　　(8)、风力荷载

　　风荷载对套箱影响相对其它因素小很多，本计算不予考虑。

　　3)、套箱验算

　　对以上施工工况进行分须，底模验算工况为工况一和工况二，最不利工况为工况二;侧模验算工况为工况二、三、四;抗浮验算工况为工况三和工况四。针对以上工况分别对底模、侧模及抗浮进行验算。

　　(1)、底板验算及抗浮验算

　　工况二：封底混凝土浇筑完成，但强度未形成，与护筒之间不存在黏结力。此时底板承重梁荷载考虑为：侧模自重+底板自重+封底砼自重(施工荷载较小可忽略不计)

　　

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