1、雙壁鋼圍堰計(jì)算書目錄1計(jì)算依據(jù)-3 -2工程概況-3 -3 .雙壁鋼圍堰施工方案綜述-3 -4 .鋼圍堰計(jì)算-4 -4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-4 -4.1.1 材料設(shè)計(jì)參數(shù)表-5 -4.1.2 .材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度值-5 -4.2 工況分析-6 -4.3 荷載計(jì)算-6 -4.3.1 雙壁鋼圍堰承受荷載分析-6 -4.3.2 封底混凝土荷載分析-7 -4.4 建立模型計(jì)算分析-8 -4.4.1 模型單元-8 -4.4.2 操作流程-8 -4.4.3 分析結(jié)果254.5 鋼板樁整體抗浮計(jì)算271計(jì)算依據(jù)(1)某特大橋設(shè)計(jì)圖；(2)路橋施工計(jì)算手冊(cè)周水興等著；(3)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.5-2

2、005；(4)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002；(5)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB500017-2003)；(6) Midas civil 使用手冊(cè)。2工程概況某特大橋采用(60.75+100+60.75)m大跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)跨越秦淮新河，承臺(tái)位于主 河道，直為徑17.4m，高4m，底標(biāo)高-5.0m，施工最大水位為8.0m，河床以下主要為 第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)，下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)西橫山組(J3)鈣泥質(zhì)砂巖和凝灰圖1地質(zhì)狀況3.雙壁鋼圍堰施工方案綜述鋼圍堰在后場(chǎng)加工廠分塊段進(jìn)行加工，由平板汽車通過(guò)施工棧橋運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)， 采用分塊拼裝、分節(jié)下沉的方法進(jìn)行施工。鋼圍堰塊段最大重量約11.0

3、t，采用轉(zhuǎn)換 平臺(tái)上50t履帶吊進(jìn)行吊裝施工，利用卷?yè)P(yáng)機(jī)或鏈條葫蘆下放。水下封底混凝土采用 剛性導(dǎo)管法。封底后拆除平臺(tái)、割掉護(hù)筒，封底混凝土鑿毛整平后施工承臺(tái)、墩身,施工流程圖如下:施工準(zhǔn)備鉆孔平臺(tái)轉(zhuǎn)換鋼圍堰拼裝平臺(tái)搭設(shè)鋼圍堰加工及運(yùn)輸首節(jié)鋼圍堰拼裝及下放接高第二節(jié)鋼圍堰并安裝下層內(nèi)支撐接高第三節(jié)鋼圍堰并加水助沉安裝上層內(nèi)支撐并澆筑刃腳砼拆除轉(zhuǎn)換平臺(tái)及拔除鋼圍堰內(nèi)部鋼管樁抽砂助沉至設(shè)計(jì)位置清基澆筑封底砼并抽水鋼護(hù)筒割除、封底砼清理及找平樁頭處理4.鋼圍堰計(jì)算4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2施工工藝流程圖第一層承臺(tái)鋼筋安裝及砼澆筑第二層承臺(tái)鋼筋綁扎及砼澆筑鋼圍堰為單雙壁結(jié)合圓形鋼圍堰內(nèi)內(nèi)拆除及轉(zhuǎn)換比承臺(tái)半徑大

4、溫控設(shè)施安裝溫控設(shè)施安裝10cm。鋼圍堰壁厚1.0m，外直徑尺寸為19.6m、內(nèi)直徑尺寸為人 1.、6m，壁高為15m。鋼圍堰平面分為8塊， 砼養(yǎng)護(hù)立面分為5節(jié)，分節(jié)高度為4m+4m+5m+5m。鋼圍堰壁板系統(tǒng)由內(nèi)、外面板、面板縱肋、壁板桁架、水平環(huán)板、隔板組成。雙 壁鋼圍堰內(nèi)外壁采用6mm厚的鋼板，內(nèi)外壁間距為100cm。每間隔1m設(shè)一道水平環(huán)形 桁架，桁架采用/75義6!的角鋼焊接而成。豎向每間隔50cm設(shè)一道豎肋，豎肋采用 /75義6!的角鋼；橫向加勁肋間距為50cm,采用厚15mm、寬180mm的鋼板，圍堰結(jié)構(gòu)如圖:圖3鋼圍堰立面圖圖4鋼圍堰平面圖1.1.1 材料設(shè)計(jì)參數(shù)表表1材料設(shè)計(jì)

5、參數(shù)表序號(hào)材料規(guī)格材質(zhì)容重(KN/m3)備注1鋼板厚6mmQ23578.5面板2角鋼N75X 6mmQ23578.5桁架3混凝土C3025刃角砼4混凝土C2525封底砼1.1.2 .材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度值表2鋼材設(shè)計(jì)強(qiáng)度值（N/mm2）鋼材抗拉、抗壓、抗彎抗剪承壓型號(hào)厚度或直徑（mm）Q23516-4020512040-6020011560-100190110說(shuō)明：設(shè)計(jì)強(qiáng)度按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003取值。4.2 工況分析雙壁鋼圍堰下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高，混凝土封底完成，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在圍堰內(nèi) 抽完水的工況下，鋼圍堰和封底混凝土受力情況均處于最不利狀態(tài)，故計(jì)算書對(duì)此工 況下雙壁鋼圍堰進(jìn)行分析

6、計(jì)算。4.3 荷載計(jì)算4.3.1 雙壁鋼圍堰承受荷載分析雙壁鋼圍堰承受荷載圖示見(jiàn)圖5：惠郎鋼國(guó)偃, Fir倒性后利下圖庭里鈉,上外型受力圖題肘鋼用堰F?臣受力圖圖5雙壁鋼圍堰內(nèi)、外壁受力圖（1）靜水壓力計(jì)算河床處?kù)o水壓力：1 = h .、= 9 X 10=90KPa刃角頂面靜水壓力：p2h15x 10=150Kpa（2）動(dòng)水壓力計(jì)算V 2P = KH B-y 動(dòng)水壓力采用2且計(jì)算：K一圓形截面取0.8； H水深（m）,此處為9m；v一流速（m/s）,此處為1.73m/s； B一阻水寬度（m）,此處為19.6m；Y一水的容重（kN/m3 ）； g一重力加速度（m/s2 ）。1m寬范圍內(nèi)的動(dòng)水壓力

7、：v 22.99P = KH - - B-y = 0.8 義 9 義義 19.6 義 10 = 211 kN2g2x10動(dòng)水作用在鋼板上平均壓力：p=P/A=211/ （9x19.6） =1.196KPa（3） 土對(duì)鋼板產(chǎn)生的壓力計(jì)算土壓力采用e kH 計(jì)算。kk = tan2（45 -）oa 一主動(dòng)土壓力系數(shù)，2 ,為粘土的內(nèi)摩擦角20 ；H-土層厚度（m）；y 一土的容重，此處由于土層位于水中，y取土的浮容重9 KN/m3。則土壓力計(jì)算如下：,20、e =y h tan2 （45 -） = 9 義 6 義 0.49 = 26.5kN / m2主動(dòng)土壓力112綜合上述：% = %+ P =

8、9 x 10+1.2=91.2KPap2 = p2 + e1 = 150+26.5=176.5KPap 3 = p 2, = h-y = 9 x 10=90KPa4.3.2 封底混凝土荷載分析封底混凝土在抽完水的工況下承受水壓力為:N = h-y = 15 x 10=150KPa4.3.3 荷載組合情況如下：S強(qiáng)度二1.2 8自重+ 1.4 S水壓力+ 1.4 S 土壓力S強(qiáng)度=1.0 s自重+ 1.0 S水壓力+ 1.0 S 土壓力4.4建立模型計(jì)算分析4.4.1 模型單元采用Midas對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間仿真分析，雙壁鋼圍堰內(nèi)外壁6mm鋼板采用平面板單 元模擬，豎肋N75X50X6mm的角鋼和桁

9、架N75X75X6mm的角鋼采用梁?jiǎn)卧M；雙 壁鋼圍堰底部設(shè)為三向位移約束；在模型中施加流體壓力荷載模擬水壓和土壓；在圍 堰內(nèi)抽完水的工況下，鋼圍堰和封底混凝土受力情況均處于最不利狀態(tài)，故對(duì)此工況 下雙壁鋼圍堰和封底混凝土進(jìn)行分析計(jì)算。4.4.2 操作流程(1)材料屬性定義運(yùn)行midas civil；點(diǎn)擊新建，打開(kāi)新建項(xiàng)目；以“鋼圍堰分析”為文件名稱保存; 單位系統(tǒng)選擇KN、mm,其余保持默認(rèn)值；定義鋼材的材料特性；模型/材料和截面特性/材料/添加；設(shè)計(jì)類型鋼材；規(guī) 范：GB03(S)；數(shù)據(jù)庫(kù)Q235 ；號(hào)包群1案型1標(biāo)有|數(shù)據(jù)93235CIO： (S)0235C一股材FE哂，等噂性物我取材

10、料坐型西包向同性m村 彈性雌泊松比續(xù)附K硒咨亙桐樹(shù)砥也對(duì)捐巨：&BO3-(S),QE西U/1,-1L；,二r佳目布型有窄1 innno-nrrJ OOOo-OCC1/|-：I阻尼二中口 : C.012二 r ni-金旭昇生七4金W科：4J-i,群力可轉(zhuǎn)-二市荷苞工:兄- 邦/1府也IX工-1春刁商打工H :i自+ ； 【土壓力： .打帝壓力混賽土彈性模里:冶松比:域膨脹系數(shù):容重:r使用質(zhì)里港.尊L 2000c OCC利吐謝姬超生N科三計(jì)加時(shí)|吐日比比機(jī)K二生kJ/kNC kJ/m+hrtCLX/n T/;圖6材料屬性定義（2）定義截面和厚度 。模型/材料和截面特性/截面/添加數(shù)據(jù)庫(kù)/用戶截面

11、號(hào)1；截面類型（角鋼）選 擇數(shù)據(jù)庫(kù)（GB-YB05），截面（L75*50*6）；名稱：豎肋，偏心：選擇中-上部點(diǎn)擊確才料和鼓百- 1 H?金4 .13L5-會(huì)邊及生甘t 會(huì) 140-；-隔力特軾+國(guó)-力荷戟工,1 0靜力葡口工況2 十國(guó)薛打荷苞工3 :一 .一就據(jù)摩 L 就據(jù)奉 L物據(jù)庫(kù)J用戶I角詛口用戶 數(shù)據(jù)庫(kù)I&E-TEOE名忸變歷譽(yù)面|L 7E：；EO；：3F岸按組合番面從地昌胴蚊據(jù)庫(kù)中讀出獨(dú)據(jù)卻指由名稱：而右三J威面名稱：I三i【自至：1I二也力；p之后里tu蘭物立r部面后巨直;二蓬詛二151-圖7定義截面0模型/材料和截面特性/厚度/添加 厚度號(hào)：1面內(nèi)和面外：0.006m點(diǎn)擊適用；

12、厚度號(hào)：2面內(nèi)和面外：0.015m點(diǎn)擊確 認(rèn)。 rri:rrri0. OLEDM厚度號(hào).G冗,札向外廣面向向“I關(guān)閉-*邊畀票件由全支承.40-L春士荷恭田口瑜力用宜工況1 自第：3 口靜力宿敕工袁2 土壓力：3a 薛力莉敕工況3 水施力：1國(guó)示符三士斗.圖8定義厚度（3）模型建立Q建立鋼圍堰內(nèi)壁體結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)殼；輸入/編輯；類型：筒體（如圖所示），R1（8.8m）； R2（8.8m）； H（15m）分割數(shù)量：m（120）； l（30）；材料：（1： Q235）；厚度：（1： 0.006）；插入點(diǎn)（0，0，0）；旋轉(zhuǎn)：各方向取默認(rèn)值0；原點(diǎn)：選3（0，0，0）；點(diǎn)擊確認(rèn)。天送里囪手先藉因于危工

13、而用插入|F合并里后節(jié)占M在*理.4分以年兀晌 4I =Tir顯亍三點(diǎn)后在確認(rèn)土正圖9建立壁體白夏王:1我產(chǎn)面瞿1浙用 Amr甘費(fèi)我士桎卻HJV南#千篇M也拶 gH科盟 G H若盤旦:U書帕值W高堂制右書向1網(wǎng)以#在書* U*君心H2!脂/艮牛拈修早PWtM圖10建模效果建立鋼圍堰橫肋模型單元擴(kuò)展；擴(kuò)展類型：節(jié)點(diǎn)線單元。材料：（1： Q235）截面：（1：豎肋）（此處材料和截面的選擇可任意，因?yàn)楹竺鏀U(kuò)展成板單元后，會(huì)刪除現(xiàn)在建立的線單元）；生成形式：旋轉(zhuǎn)等角度；復(fù)制次數(shù)（120）；旋轉(zhuǎn)角度（3）；旋轉(zhuǎn)軸（z）;選擇z=0.5m高度的任一節(jié)點(diǎn)（這里選擇2575號(hào)節(jié)點(diǎn)），點(diǎn)擊適用V二r額炳i圖11

14、建模效果1Vm元模型單元擴(kuò)展 擴(kuò)展類型：線單元平面單元 目標(biāo)：刪除 材料：（1： Q235）厚度：（2： 0.015）類型：厚板生成形式：旋轉(zhuǎn)等角度；復(fù)制次數(shù)（1）；旋轉(zhuǎn)角度（360）；間距（徑向）：（0.18m） 選擇新建立的個(gè)體，點(diǎn)擊適用。（生成最下端的橫肋）。I， 胃口帶元-A 便-K修靖！|副|星廿H，EHN 有3線KST氧恂地艮劃句雷0標(biāo)b厘曲星針督班9磷5帽皮二笫言力 tVF 士 uJhA15C 小! 圖維 “帶圖12建模效果模型單元復(fù)制和移動(dòng)等間距：（0,0,0.5）；復(fù)制次數(shù)：（29）；選擇新建立的個(gè)體；點(diǎn)擊適用他位置橫肋）（生成其:區(qū) T 口T獨(dú)蘇祿至H任由出、回法玷，官酷母

15、兄其F3廣用刃日均幅疝：科Q 圖J：麻三 廣世W麗廠斗 if. R m i F-3 mm &。nnra工幗后建立鋼圍堰豎肋模型單元擴(kuò)展擴(kuò)展類型：節(jié)點(diǎn)線單元材料：（1： Q235）截面：（1：豎肋）beta：（-90）生成形式：復(fù)制和移動(dòng)復(fù)制和移動(dòng)：等間距（0，0，-0.5）；復(fù)制次數(shù)：30切換視角到頂面選擇壁體內(nèi)側(cè)最上方的節(jié)點(diǎn)；點(diǎn)擊適用。（生成第一根豎肋）=儕 口口甑 R就超P5C PustrWii木近rMS&V匚 空M氈木近|Ff J f 餐 ifl 二口 TOD g i圖14建模效果窗口選擇剛生成的第一根豎肋 模型單元旋轉(zhuǎn)；形式：復(fù)制；旋轉(zhuǎn)：等角度；復(fù)制次數(shù)：（119）；旋轉(zhuǎn)角度：（3）；

16、旋轉(zhuǎn)軸：（z）； 點(diǎn)擊適用。（生成其余的豎肋）動(dòng)力度f(wàn)l-自北iFOlg圖I回州14%圖V 口!IlWLgKJta/=I?些I仃其g記博屏IM 的瓦島|ffixE EM)廣 |的M密ittwp F4tu繞工世筑曲標(biāo)覆T WL瀚蟾!電袁的霖7：卜工也。，節(jié)阿URUC3 - 01 i7ffl| L 為S1 -聲/早相，青宣十口pan 勺如口 1g1*中電同廣出安屬m13 L3 r娟;曜印:|元-白 1M評(píng) 不占跳三 無(wú)曬*皿融縣展wrpt F-S利田M嫣羊之P!戴方構(gòu)節(jié)點(diǎn)年元 ffll 中fl flit 分析 n* RC Pu由DW 刑 Sil I*圖15建模效果使用“組”命令，雙擊0.0060”

17、厚度將內(nèi)壁單元選中，拖動(dòng)內(nèi)壁結(jié)構(gòu)組至選中部分，創(chuàng)建“內(nèi)壁”結(jié)構(gòu)組。、，,b 一口 X網(wǎng)圖16建模效果同理，建立鋼圍堰外壁體圖17建模效果使用“組”命令，將外壁單元選中，拖動(dòng)外壁結(jié)構(gòu)組至選中部分，創(chuàng)建“外壁”結(jié)構(gòu)組。建立水平桁架利用平面選擇，選擇z=0.5m的平面，激活圖18選擇界面切換視角到頂面，模型單元建立單元 單元類型：一般梁/變截面梁 材料：（1： Q235）截面：（1：水平桁架）依次連接圖示節(jié)點(diǎn)選擇剛生成水平桁架模型單元旋轉(zhuǎn);形式：復(fù)制；旋轉(zhuǎn)：等角度；復(fù)制次數(shù)：（59）；旋轉(zhuǎn)角度：（6）；旋轉(zhuǎn)軸：（z）； 點(diǎn)擊適用 （生成其余的水平桁架）I擊轉(zhuǎn)單元二.-斯旦節(jié)點(diǎn)舷號(hào)：煙廠二單元蝴號(hào)|E

18、2D03-啟耳父廣移戊：；口%工內(nèi)r竺鱉= *I.：E.但 士|血!挺宣卜二J ”|心不硒|0，t高所信杓:.I 成三前fU :任 :F，* r一兩點(diǎn)定義的軸土E圖20建模效果盍H I . . 出產(chǎn)三后咤d- 斌三三成 ID5模型單元復(fù)制和移動(dòng) 等間距：（0,0,1）；復(fù)制次數(shù)：（14）；選擇新建立的水平桁架；點(diǎn)擊適用（生成其他位置水平桁架）移由豆制k ii蟒*r記號(hào)節(jié)點(diǎn)表格井工網(wǎng)分割e自:二tW芯出X格訕直制ITS 封幻臺(tái)工交史分J1黑播XGT.鼬目狽加 由鮑福干由:阿” I4日厘簾I，V 21841W220B2 2；- 國(guó)但=A區(qū)I煙：噴的廄I J具“掰動(dòng)后劃芾點(diǎn)二.|三三色三 1:；41

19、.|一i r（L缸n臭制踴助 一年間范ic.如,dj：,口J鵬復(fù)審恢救：iF目任堂閏范 方向.用X 廣y $ r任由方向間雷I“陶：5. 3L 4.5. 305 D） 方向向量.F育并左翼節(jié)點(diǎn)二二復(fù)制法占翩上r在交景點(diǎn)分割單元.運(yùn)用ta） |美訊|工作面板圖21建模效果（4）添加邊界條件利用平面選擇，選擇z=0的平面，添加底部的邊界條件模型邊界條件一般支撐D-all （開(kāi)），R-all （開(kāi)），適用重因 域向 第制圖管,一廠ai 佛二0 -、.避三濁（全印逆他:i仁 UC5irGC5 ：； 騰耀TO顯示國(guó)He - 富甌下-華 * S?WtB水平 口口酮 后階性送融成活柳岳St陽(yáng)1晝示;窗口|審

20、口而苦|圖22添加邊界條件（5）添加荷載考慮三種荷載作用，結(jié)構(gòu)自重、圍堰外壁水壓力荷載和圍堰外壁土壓力荷載。荷載靜力荷載工況，添加自重、土壓力和水壓力。圖23添加荷載荷載自重；荷載工況名稱：自重；自重系數(shù)：z(-1)；點(diǎn)擊添加圖24添加自重添加流水壓力（力的單位kN切換為kgf,長(zhǎng)度單位為m）選擇“外壁”組，窗口解除選擇z=0-6m,荷載流體壓力荷載荷載工況名稱：水壓力參考高度：（15m）均布?jí)毫奢d：（0）流體容重：（1000）點(diǎn)擊適用晅%I 國(guó)叵 I回耳，粵臣值:B豈11的；口鼻口 閘I尸白際濟(jì)Q- &瀟造器.至面 FJiJfiHE 甫*提他.- -. ,.1 .-.iT|；l制碑|港擇搐

21、造觸 厘示I 由口 tfnira|u A ME士印士 1人一寸寸,姓告（n 1LHjlIT.?： - 十與二二!- 7 . / -rli! .-VTF+： 11coj是梅節(jié)品單元特性邊界西北行皆拮果 PSC Pudir 設(shè)計(jì)自內(nèi) ZH書點(diǎn)呈元g羿伴盾艮tn 費(fèi)i 二二皿布丁 1;：Wii 占fl FT小彳R曾向考潔正化至即走tfX定井1 吧HSD 丐 w- -1圖25添加流水壓力添加流水壓力（力的單位kgf切換為kN，長(zhǎng)度單位為m） 選擇“外壁”組，窗口解除選擇z=6-15m,荷載流體壓力荷載荷載工況名稱：土壓力 參考高度：（6m）均布?jí)毫奢d：（91.2）流體容重：（9） 點(diǎn)擊適用r i丁

22、F -笫哨節(jié)點(diǎn)那1元邊界il攤分擊，雷星 PSC Pusher 也討 理甘:；g*w !.上.主工具，ti rfc ,%urf_rG，.vf|xiMii oil_1,1FT1TZE-巖富海一司皿七盤口四幅出帝國(guó)C1._ .娛、： ，悔.書.、- % . 回.解注化I rii聲或電匕 UC5/GC5 ESEi.i 強(qiáng)跚”n示lEp己關(guān)閉r . 芭1下一個(gè) 麗口 ffti-TW*軍 口口則 咕斷B飛 ；BSW9 I靶活St苦口菌口布置7色隹ITI3園國(guó)I回加IQR隨1%-舊史= T些I不：1q辱國(guó)I F占：軸島 L代皿：iLMrhin yn TlWi I J_圖26添加流土壓力(6)查看結(jié)果分析運(yùn)

23、行分析(F5鍵)荷載組合工況情況如下：圖27荷載組合生成荷載組合文本文件如下:NUMNAMEACTIVELOADCASE(rACTOR) 一T1TFELOADCASE (FACTOR) +L0JJJCA5E (FACTOR)1強(qiáng)度1.200)4相加土壓土（ 1.4口口） +北琉壓力（1.400剛度1.000)+相加土壓力（i.oooJ十水流壓力（1.口口口）圖28荷載組合文本4.4.3分析結(jié)果 （1）雙壁鋼圍堰變形（mm）圖29鋼圍堰變形結(jié)果最大變形值：f=3.31mm3 L.EflZSbaH ，SD 143e，MM 1,301=4= tCOI 3.口 1跖 3a 81 G.KJS&Se -COl 3X0464= 001 D.roaroa-HM1 口居/川LN ST5/PLT 5TR5與K5 -EFF 芮安1.DDS&5S-H10ZS.Z36Z3A-K101 ?.j21D9c-H10L .40595-41015.4WE2a-H10L 4E75E加 句 01 二臺(tái)GQ4aTlCHcSTleMQL一 l,H302