水下承台套箱结构设计及验算(4)

分类：机械论文发表 时间：2021-05-06 14:29 关注：(1)

，封底混凝土厚度能够满足施工要求。

　　(3)、精轧螺纹钢吊杆计算

　　精轧螺纹钢吊杆选用级别JL930，直径32mm，容许强度930MPa

　　最不利荷载出现在工况二，此时封底混凝土强度未形成，与护筒之间还没有形成黏结力，此时的正应力为：

　　=484.5MPa<930MPas

　　其中：吊杆正应力按底模承重梁图示荷载工况计算，P=支点反力R1=779.34KN，A为单根吊杆截面积。(为使各根精轧螺纹钢同时受力，需对精轧螺纹钢进行预张拉)

　　因此，精轧螺纹钢吊杆强度能够满足施工要求。

　　(4)、侧模验算(包括内撑梁)

　　工况二：封底浇筑过程中施工工况

　　新浇砼侧压力(公式中各符号意义见《公路桥涵施工技术规范》P309)：

　　F=0.22*r*t0*k1*k2*v1/2=0.22*24*7*1.2*1.15*0.21/2=22.81KN/m2

　　该工况下最大压强：p=22.81KN/m2

　　工况三：封底完成后进行承台钢筋施工工况

　　此时封底砼范围内侧模承受的水压力靠封底砼抗压强度平衡，承台范围内侧模的静水压强：p1=rh=10*6.5=65KN/m2

　　该工况下最大压强：p=65KN/m2

　　工况四：承台砼浇筑施工工况

　　静水压强：p1=rh=10*6.5=65KN/m2

　　新浇砼侧压力：

　　F=0.22*r*t0*k1*k2*v1/2=0.22*25*7*1.2*1.15*0.21/2=41.31KN/m2

　　该工况下最大压强：p=65-23.76=41.24KN/m2

　　通过以上初步计算比较，可知相对侧模而言，工况三为最不利荷载。因此，按工况三对侧模及内撑进行验算。

　　采用MidasCivil软件建模计算如下：

　　1.计算数学力学模型

　　图1有限元网格划分

　　2.计算结果及分析

　　2.1侧模钢板2.2竖肋型钢(18#型钢)

　　2.3竖肋型钢(22a#型钢)

　　图4竖肋22a#型钢组合应力云图(170MPa<175Mpa)

　　22a#型钢竖肋最大组合应力为170Mpa,但仅在靠封底混凝土的顶部少数单元上，除此外，绝大部分单元应力均小于140Mpa,因此，22a#型钢竖肋满足强度要求。

　　2.4双拼20a槽钢横向加劲梁

　　图5双拼20a槽钢横向加劲梁组合应力云图(168MPa<175Mpa)

　　双拼20a槽钢横向加劲梁最大组合应力达168Mpa,但仅在内支撑点附近单元上，实际在加内支撑时要在支撑点附近加强(如加上垫块等)，达不到168Mpa,其它单元上的组合应力均小于100Mpa。因此，双拼20a槽钢横向加劲梁强度完全能够满足施工要求。

　　2.5 内支撑梁系统

　　图7套箱整体变形云图(最大变形为1.32cm)

　　图6内支撑梁系统组合应力云图(80MPa<175Mpa)

　　套箱最大变形为1.32cm，综合考虑跨度L=9m，有λ=δ/L=1.32/900≈1/682<1/600，符合要求。

　　综以上计算结果及分析，可得出结论：套箱侧模结构满足规范规定强度、刚度、稳定性的要求。

　　结束语

　　小金山大桥主桥墩基础承台为深水高桩大体积混凝土承台，施工难度大，根据实际情况，采用钢套箱围堰施工，取的显著成果。

　　1)、速度快：2个套箱从加工到封底结束仅用2个月时间。

　　2)、质量优：定位准确，仅1.50m厚的封底混凝土抽水后无渗漏现象，且封底混凝土表面比较平整，无泥砂，封底混凝土质量好。

　　3)、效益好：用单壁铜套箱结构设计，节约了数十吨钢材。加之套箱侧板又兼做墩身施工模板，节省了模板费用。

　　参考文献

　　[1]公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)

　　[2]公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ025-86)

　　[3]钢结构设计手册(GB17-88版)

　　[4]公路桥涵施工技术规范(JTJ041-89)

　　[5]刘成宇主编.土力学和基础工程(下册).北京：中国铁道出版社，1981

　　[6]建设结构静力计算手册编写组.建筑结构力计算手册.北京：中国建筑工业出版社，1975.6

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