钢套箱围堰计算书

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钢套箱围堰计算
一、基本资料
1、根据淮委沂沭泗局、沂沭河水利管理局提供的沭河水文资料,2012年7月10日15时30分的水位标高53.60m。  设计水位按53.60m考虑,钢围堰顶标高按55.60m设计,承台底标高41.92m。围堰底标高37.92m,最大水头差13.68m。
2、围堰竖向布置
设计水位:53.60m,根据实际调查取53.固定篮球架60m计算。综合拟定:围堰顶标高:55.60m, 承台底标高:41.92m, 假定封底砼的厚度为4.0m,则:围堰底标高:37.92m,故围堰的总高为:55.60-37.92=17.68m
3、围堰的壁厚及结构布置
围堰壁厚1.5m。围堰抽水后水头差h=53.60-37.92=15.68离心离合器m。围堰结构见下图。
二、荷载及计算工况
(一)荷载分类丙烯酸酯胶
围堰主要受到水的浮力、水的侧压力、土侧压力等荷载作用。
(二)各工况荷载分析
工况1,围堰下沉
工况2,围堰抽水。
三、封底砼的计算
  围堰水下封底后,施工抽水时,封底砼需承受基底的向上浮力,初拟封底砼标号为C30,其容重γ=24KN/m2,厚度为4m,施工时对围堰清理保证封底混凝土有效厚度4,取4m混凝土计算。
1、混凝土设计强度值
水下C30混凝土按照C25取其设计值,根据《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(T100
02.4-99)中表3.0.3混凝土的容许弯拉允许应力[σ]=0.50(MPa),简切应力[τc]=0.99(MPa)。
2、封底混凝土所受荷载
  q=γh-γh
=10×15.68-24×4
=60.8kN/m2
3、按照周边固结单向板计算
Mx=0.0833qlx2
  =0.0833×60.8×10.82
  =590.7kN•m
取单宽进行验算:
Wx=1/6bh2=1/6×1×42=2.67(m3)
σmax= Mx/Wx=590.7/2.67=221kPa=0.212MPa<[σ]=0.5MPa,满足规范要求。           
4、周边剪切计算
周边受剪面:A=(14.8*2+10.8*2)×4=204.8m2
剪力:      Q=14.8×10.8×60.8=9718.3kN
单宽剪应力: =Q/A=9718.3/204.8=47.5kN/m2=0.0475MPa<[τ]= 0.99MPa
四、钢围堰下沉计算
1、围堰自重
1)、首节下沉重量
根据初步计算及估算,围堰自重钢结构重以4569kN计(17.68m),首节高3m总重约775k
N。刃角填充混凝土(17.8*2+10.8*2)*1.125=64.35m3,重1544.4kN。若浇筑倒角混凝土首节围堰下沉共重2019.4KN。
2)、下沉到位时重量
Q=4569+2019=6588kN。
2、分节下沉计算
首节下沉时,保证围堰顶标高高出水面1m满足围堰顶不被河水淹没且便于接高围堰焊接。
河床最低为39.92m,围堰浮力最大按此种情况进行下沉计算。
1)围堰首节下沉计算
首节围堰下沉,按深入水中2m计算
施工水位按53.轮胎胶粉技术60m考虑,浮力计算高度为2m。
浮力F=γ•V1=10*((17.8*1.5*2+10.8*1.5*2)*0.8+0.5*(17.8*1.5*2+10.8*1.5*2)*1.2)=1201kN
自重Q1=775kN,加入混凝土后为Q2=2019kN
比较得知: F>Q1,可以浮起,注水调节下沉高度,故不需在围堰壁内填混凝土保证围堰下沉。
2)围堰下沉到位计算
围堰下沉至河床(39.42m)时,浮力计算高度为15.68m
浮力F拉线抱箍浮=γV1=9.8*[(17.8*1.5*2+10.8*1.2*2)*(15.68-1.2) +0.5*(17.8*1.5*2+10.8*1.5*2)*1.2=11760KN
自重Q=4569kN,设井壁加水高度为X m
则10*(17.8*1.5*2+10.8*1.2*2)*X=11760-4456=7304KN,解之得X=9.2,得注水不少于为9.2m即可保证下沉
3、围堰抽水计算
抽水刃脚浇筑混凝土方量为:
0.5*(17.8*1.5*2+10.8*1.5*2)*1.2=51.5m3
围堰抽水后,总浮力为:F浮=17.8×13.8×15.68×9.837746kN。
围堰总重:
设围堰注水高9.2m,自重7304kN自刃脚顶部算起)
G=4569+51.5*24+(14.8*10.8*4-12*3.14*0.852*4)*24+12*3.14*3.4*120+730440745kN/37746kN=1.33,安全。
混凝土与钢护筒粘结力为120KN/m2
特别说明:因工艺要求,围堰封底及底部承台段无法重复利用。
五、围堰侧壁计算
1、荷载
1)水压力
计算时将所有外荷载经面板传递至井壁桁架进行整体计算,荷载按两桁架间中心距进行分配。河床(围堰底)标高为37.92m第一层桁架计算至38.92m高,静水压力高53.60-38.92=14.68m
P外水=H*9.814.68*9.8=143.9kN/m2.
2)流水压力
根据《公路桥涵设计通用规范》:矩形桥墩取K=1.3
根据水文资料取水流流速为1.27m/s
取单位宽度的水流压力:==1.07KN/m2
3)主动土压力
河床标高33.38m,围堰均在水位以下,根据现场实测河床标高取较小围堰入河床深度为1.54m埋深水下内摩擦角取φ=36,故
=tg2(45°-φ/2)*(18.5-10)*1.54=3.4kN/m2
4、被动土压力
=tg2(45°+φ/2)*(18.5-10)*1.54=50.4kN/m2
2、围堰荷载组合
围堰静荷载为围堰外侧所受的土压力、水静压力及围堰内壁的水压力,组合为围堰外侧和内侧荷载。计算时分别进行组合计算。
3、侧壁面板计算
1)荷载计算
根据上述桁架受力计算,取桁架间面板所受最大水压力qmax=158.1kN/m2
2)受力分析
侧壁面板板肋间距为0.35m,跨度1.2m,面板长宽比大于2,按单向板对面板进行验算,取整跨1.2m为计算单元。q=158.1*0.35=189.7kN/m

本文发布于:2023-05-22 21:29:46,感谢您对本站的认可!

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