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1、目錄一、工程概況2二、鋼圍堰設(shè)計(jì)方案2三、結(jié)構(gòu)計(jì)算53.1鋼圍堰結(jié)構(gòu)分析5電算模型：5橫肋、豎肋梁?jiǎn)卧獞?yīng)力水平7腹桿桁架單元應(yīng)力水平情況7面板板單元應(yīng)力分布情況8鋼圍堰變形情況。83.2鋼圍堰抗浮性能分析93.3鋼圍堰渡洪安全分析11鋼圍堰抗滑移性能分析11鋼圍堰抗傾覆性能分析12鋼圍堰抗撕裂性能分析13鋼圍堰抗大塊漂石撞擊性能分析13四、結(jié)論14石梯巴河特大橋水中墩基礎(chǔ)輔助設(shè)施施工方案一、工程概況石梯巴河特大橋中心里程為DK90+723，橋跨布置：124+1032+(48+280+48)連續(xù)剛構(gòu)+2532+124m，采用280m主跨跨越巴河主航道，橋梁全長(zhǎng)1462.94m。12#、13#、12、4#三個(gè)主墩位于水中，主墩墩高為69m，3個(gè)主墩承臺(tái)平面尺寸均為15.8m19.3m，高度4m，承臺(tái)底面設(shè)計(jì)高程均為244.748m。基礎(chǔ)為梅花形布設(shè)的17根2 m樁基礎(chǔ)構(gòu)成，其中12#墩樁基深22m，13#墩樁基深19m，14#墩樁基深16m。根據(jù)大橋施工圖結(jié)構(gòu)布置情況以及墩位處水文地質(zhì)情況，12#、13#、14#墩采用雙壁鋼圍堰方案進(jìn)行基礎(chǔ)施工。二、鋼圍堰設(shè)計(jì)方案鋼圍堰設(shè)計(jì)方案如下：圍堰壁厚采用I10工字鋼作為豎肋，1001006等邊角鋼作為橫肋，75756等邊角鋼作為腹桿新城空間框架結(jié)構(gòu)，雙側(cè)附以6厚鋼板形成組品快件，整個(gè)圍堰分為三節(jié)制作。單節(jié)分為14塊，其中一號(hào)快10件，2號(hào)塊2件。23、號(hào)塊對(duì)稱(chēng)件2件。塊件間采用10厚連接板焊接連接。平面尺寸設(shè)計(jì)為18.8m22.412m，圍堰內(nèi)外壁間距為1m，內(nèi)壁承臺(tái)邊線(xiàn)最小距離為50。結(jié)構(gòu)如下列圖示：平面布置圖1號(hào)塊結(jié)構(gòu)圖2號(hào)塊結(jié)構(gòu)圖三、結(jié)構(gòu)計(jì)算若不能再枯水期完成基礎(chǔ)施工，汛期水位上漲，水流量、流速增加，對(duì)鋼圍堰較容易造成滑移、傾覆、撕裂、漂石撞擊等安全風(fēng)險(xiǎn)。力學(xué)計(jì)算分為兩部分。包括鋼圍堰結(jié)構(gòu)最不利工況抗力分析與驗(yàn)算及整體渡洪安全性分析。3.1鋼圍堰結(jié)構(gòu)分析本工程采用midas-civil有限元分析軟件對(duì)鋼圍堰進(jìn)行力學(xué)分析，力學(xué)模型建模思路，豎肋及橫肋按量單元考慮。橫豎肋交點(diǎn)按分離式節(jié)點(diǎn)設(shè)置，交叉節(jié)點(diǎn)間采用剛度較大的彈性連接。彈性連接類(lèi)型4、考慮兩節(jié)點(diǎn)間相對(duì)位移接近完全約束。不考慮橫肋豎肋間相互傳遞力矩。腹桿按桁架單元考慮，即忽略腹桿桿端焊接對(duì)力矩的傳遞。壁板按板單元考慮。壁板與豎肋間連接視為節(jié)點(diǎn)剛接。邊界條件設(shè)置：圍堰刃腳底面節(jié)點(diǎn)僅約束豎向位移自由度，封底混凝土頂面的圍堰內(nèi)壁板節(jié)點(diǎn)約束水平方向的兩個(gè)位移自由度。由于圍堰結(jié)構(gòu)關(guān)于承臺(tái)縱橫軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，故模型可簡(jiǎn)化為實(shí)際結(jié)構(gòu)的四分之一進(jìn)行分析即可。對(duì)稱(chēng)軸位置設(shè)置相應(yīng)軸向位移自由度約束及三軸扭轉(zhuǎn)自由度約束。驗(yàn)算最不利工況：堰內(nèi)水抽空，堰外水位達(dá)到253m高程時(shí)圍堰漫頂前最大水壓力作用下圍堰受力工況。電算情況如下：電算模型：平面模型三維模型橫肋、豎肋梁?jiǎn)卧獞?yīng)力水平橫肋豎肋最大應(yīng)力為max=15、62.7Mpa，出現(xiàn)在第二層角支撐的支點(diǎn)位置，另外圍堰拐角及封底頂面橫橋向?qū)ΨQ(chēng)軸位置也出現(xiàn)=137MPa左右的應(yīng)力。但作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，相對(duì)于永久結(jié)構(gòu)其容許應(yīng)力可適當(dāng)增大通常控制在1.3=1.3140=182MPa。因此max=162.7MPa=182MPa。結(jié)構(gòu)安全。腹桿桁架單元應(yīng)力水平情況 腹桿（桁架單元）應(yīng)力最大為max=162.37MPa，同樣出現(xiàn)在第二層角支撐的支點(diǎn)位置，max=162.37MPaK0=1.1結(jié)論：鋼圍堰整體能夠滿(mǎn)足抗浮要求3.3鋼圍堰渡洪安全分析3.3.1鋼圍堰抗滑移性能分析.1鋼鋼圍堰流水壓力計(jì)算作用于鋼鋼圍堰上的流水壓力可按下式計(jì)算：取K=1.47，g=10m/s26、,v=4.76m/s（為洪水時(shí)的最大流速）,則：A=9.6318.8=181m2P=1.47181104.762/(210)= 3014kN.2抗滑移驗(yàn)算鋼圍堰所受總豎直力為：G- F1=51881-40554=11327kN,所受總水平力為P=3014KN。根據(jù)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.5-2005的規(guī)定，鋼圍堰滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc=(G - F1)/P=0.4*11327/3014=1.51.2注：河床底為泥巖，按照規(guī)范規(guī)定，軟質(zhì)巖的基地摩擦系數(shù)為0.4-0.6，計(jì)算中取0.4。結(jié)論：鋼鋼圍堰能滿(mǎn)足抗滑移要求。鋼圍堰抗傾覆性能分析經(jīng)分析，最有可能沿下游側(cè)刃腳傾覆，此時(shí)豎向力對(duì)其7、提供的穩(wěn)定力矩為：（G- F1）*a/2=11327*18.8/2=106473KN.m水平推力對(duì)其提供的傾覆力矩為：P*h/2=3014*9.53/2=14361KN.m由此可見(jiàn)，鋼圍堰的穩(wěn)定力矩遠(yuǎn)大于傾覆力矩，完全能夠滿(mǎn)足抗傾覆性要求。鋼圍堰抗撕裂性能分析面板的極限抗拉強(qiáng)度為140MPa。最大洪水時(shí)，其水平推力對(duì)面板產(chǎn)生的應(yīng)力為：p/A=3014/18.8/9.53/1000=0.017MPa由此可見(jiàn)，最大洪水對(duì)面板產(chǎn)生的撕裂應(yīng)力遠(yuǎn)小于面板的極限抗拉強(qiáng)度，鋼圍堰完全可以滿(mǎn)足抗撕裂要求。鋼圍堰抗大塊漂石撞擊性能分析從衛(wèi)星地圖上我們可以看出，石梯巴河特大橋上游約3km，下游約1.2km處各有一8、處河灘。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，巴河經(jīng)過(guò)兩處河灘時(shí)水深約1m，而石梯巴河特大橋鋼圍堰處目前最大水深約10m。由此可以推斷，兩處河灘間為一水槽，鋼鋼圍堰所在位置相對(duì)上游河灘的最大高差約9m。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，石梯巴河特大橋上游3km范圍內(nèi)，兩側(cè)河岸穩(wěn)定，大塊巖石滑落河道的可能性極低。大塊漂石通常來(lái)自上游。當(dāng)漂石通過(guò)鋼圍堰上游3km處的河灘時(shí)，其可能的最大速度為最大洪水流速4.76m/s。從河灘至鋼圍堰的距離約3000m，需用時(shí)至少3000/4.76=630秒。考慮到洪水時(shí)，水面標(biāo)高還將上漲約20m，鋼圍堰處的最大水深約30m。通過(guò)計(jì)算，巖石在30m深的水里，從水面到水底的沉底時(shí)間約3.2秒。即洪水時(shí)，鋼圍堰上游3000m處水面出現(xiàn)的漂石，3.2秒時(shí)間內(nèi)即已沉到河床。此時(shí)，漂石僅向下游運(yùn)行了15m。考慮到河床的摩擦阻力及河水在雙壁鋼圍堰所在地的水槽段流速將大大降低等因素，河水經(jīng)過(guò)2985m將漂石搬運(yùn)到鋼圍堰處時(shí)，漂石對(duì)鋼圍堰的沖擊勢(shì)能將是極其微小的。鋼圍堰完全能夠抵抗大塊漂石的沖擊。四、結(jié)論經(jīng)過(guò)對(duì)鋼圍堰的結(jié)構(gòu)性能、鋼圍堰上下游地形、洪水流速等多種因素的定性、定量分析，鋼圍堰結(jié)構(gòu)安全，洪水期完全能夠滿(mǎn)足抗滑移、抗傾覆、抗撕裂、抗漂石撞擊性能要求。鋼圍堰封底后，能完全夠夠平安度汛，不會(huì)對(duì)自身及下游建筑物造成任何威脅。