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1、福州市螺州大橋北汊主橋臨時工程Z10#墩鋼吊箱設計計算書目 錄1、設計條件12、設計依據(jù)13、鋼吊箱基本尺寸及布置13.1鋼吊箱布置13.2鋼吊箱基本尺寸34、荷載計算34.1風荷載34.2水流力44.3波浪力44.4吊箱上荷載作用方向44.4鋼材及焊縫容許應力55.鋼吊箱工況分析及計算5工況一：鋼吊箱起吊5工況二：澆注封底混凝土9工況二：抽水工況13工況三：低水位澆筑第一層1.5m承臺工況171、設計條件1.吊箱頂標高：+5.8m2.吊箱底標高：-1.868m2.承臺頂標高：+3.0m3.承臺底標高：+0m4.設計高水位：+5.30m(10年一遇)5.設計低水位：+1.01m6.最大風速：32、6.6m/s 起吊風速：13.6m/s7.水流流速：1.04m/s8.鋼護筒直徑：2m/1.4m2、設計依據(jù)1）設計委托書及項目部提供的相關文件2）港口工程荷載規(guī)范（JTJ21598）3）建筑結構荷載規(guī)范（2006年版）4）海港水文規(guī)范（JTJ21398）5）港口工程混凝土結構設計規(guī)范（JTJ 26798）6）鋼結構設計規(guī)范（GBJ 50017-2003）7)水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范（DL/T 503995）8)海港工程設計手冊(中冊)9)建筑結構靜力計算手冊3、鋼吊箱基本尺寸及布置3.1鋼吊箱布置Z10#墩承臺平面尺寸為7m15.4m，四邊是半徑1.25m的倒圓角，承臺高3m。鋼吊箱內壁尺3、寸由承臺四周尺寸外擴30mm而得，尺寸為7.06m15.46m，壁體高7.3m。考慮與引橋墩處的鋼吊箱周轉使用，壁體分塊較多。吊箱平面布置及壁體分塊示意圖如下：剖面圖： 3.2鋼吊箱基本尺寸壁體高度：7.300m壁體厚度：0.408m底板厚度：0.368m壁體外周長：42.9m壁體內周長：42.8m吊箱內面積： 107.74 m2封底砼總面積： 90.5 m2鋼護筒的總面積： 17.25 m2鋼護筒的總周長：35.8m4、荷載計算4.1風荷載式中 風荷載標準值(kPa)；高度z處的陣風系數(shù)；取1.78；風荷載體型系數(shù)，迎風向取為0.8，順風向取為-0.7，背風向取為-0.5；風壓高度變化系數(shù)；4、取1.00；基本風壓(kPa)。（1）最大風速V=26.0m/s時：迎風向：順風向：背風向：（2）起吊風速V=13.6m/s時：迎風向：順風向：背風向：4.2水流力式中水流力標準值(kN)；水流設計流速(m/s)；取1.04m/s；水流阻力系數(shù)；水的密度(t/m3)；計算構件在與流向垂直平面上的投影面積(m2)查得 4.3波浪力 按船行波0.5m波高考慮，經(jīng)計算，波浪力比較小，統(tǒng)一按5KPa的均布荷載考慮。4.4吊箱上荷載作用方向 波浪力、水流力、風荷載方向如下圖：4.4鋼材及焊縫容許應力依照公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范，臨時工程Q235-B鋼材的容許應力：彎應力、綜合應力剪應力5.鋼吊箱工5、況分析及計算工況一：鋼吊箱起吊約束條件：所有起吊點鉸接。本工況條件如下：類別參數(shù)備注自重-1.2風速V=13.6m/s吊箱總重約80t，實際建模時自重考慮1.2倍的放大系數(shù)。模型總圖如下：吊索內力如下：（單位：KN）挑梁應力如下：（單位：MPa）吊桿應力圖如下：（單位：MPa）壁體梁系應力圖如下：（單位：MPa）壁體面板應力圖如下：（單位：MPa）底板梁系應力圖如下：（單位：MPa）底板面板應力圖如下：（單位：MPa）吊索最大拉力為227.4KN。吊桿的最大拉力為65.1KN起吊時吊箱各構件最大應力如下表所示：序號名 稱型號應力(MPa)備 注1挑 梁HN40020074.4(-78)2吊桿H6、W15015040.33壁體梁系79.3（-93.7）4壁體面板t=894.45底板梁系79.8（-134.7）6底板面板t=835.7工況二：澆注封底混凝土約束條件：挑梁與鋼護筒接觸點處固結。封底混凝土厚度1.5 m。本工況條件如下：類別參數(shù)備注自重-1水位+1.01m流速V=1.04m/s底板受封底混凝土自重：141.5=21kN/m2，底板考慮3 kN/m2的波吸力荷載簡圖：模型總圖如下：整體變形：（單位：mm）挑梁應力如下：（單位：MPa）吊桿應力圖如下：（單位：MPa）壁體梁系應力圖如下：（單位：MPa）壁體面板應力圖如下：（單位：MPa）底板主梁應力圖如下：（單位：MPa）底板次梁7、應力圖如下：（單位：MPa）底板加強次梁應力圖如下：（單位：MPa）底板面板應力圖如下：（單位：MPa）挑梁在支撐牛腿處的支點反力：（單位：KN）吊桿的最大拉力為124.2KN，挑梁與壁體接觸處最大剪力272KN。澆封底時吊箱各構件最大應力如下表所示：序號名 稱型號應力(MPa)備 注1挑 梁HN40020092.2(-166.8)2吊桿HW15015041.03壁體梁系33.4（-23.7）4壁體面板t=853.25底板主梁HN35017546.3（-68.4）6底板次梁HN1005035.6（-83.1）7底板加強次梁HN20010089.7（-103.3）6底板面板t=8177.4底板面8、板最大應力出現(xiàn)在底板斜向加強次梁位置。工況二：抽水工況考慮自重、水流力、波浪力、水壓力、浮托力。約束條件：封底混凝土與鋼護筒接觸面上的所有點固結。荷載簡圖：整體模型如下：整體變形：（單位：mm）環(huán)向主梁應力圖如下：（單位：MPa）環(huán)向次梁應力圖如下：（單位：MPa）豎向次梁應力圖如下：（單位：MPa）壁體面板應力圖如下：（單位：MPa）挑梁應力圖如下：（單位：MPa）封底混凝土應力如下：（單位：MPa）鋼護筒支點反力如下：（單位：KN）抽水工況下吊箱各構件最大應力如下表：序號名 稱型號應力(MPa)備 注1環(huán)向主梁HN40020069.6（-42.4）2環(huán)向次梁HN1005058.4（-50.9、3）3豎向次梁HN35017547.9（-31.4）4挑梁HN40020014.8（-46.8）5壁 板t=837.16封底混凝土C253.27（-1.07）拉為正封底混凝土最大拉應力出現(xiàn)在封底混凝土頂部與豎向次梁接觸位置處，屬于不同材料變形不同產生的應力集中，封底混凝土底部最大拉應力不到0.3MPa，可以滿足要求。工況三：低水位澆筑第一層1.5m承臺工況考慮自重、水流力、水壓力、浮托力、承臺1.5m混凝土壓力。約束條件：封底混凝土與鋼護筒接觸面上的所有點固結。荷載簡圖： 整體模型如下：整體變形：（單位：mm）環(huán)向主梁應力圖如下：（單位：MPa）環(huán)向次梁應力圖如下：（單位：MPa）豎向次梁應力圖如下：（單位：MPa）壁體面板應力圖如下：（單位：MPa）挑梁應力圖如下：（單位：MPa）封底混凝土應力如下：（單位：MPa）鋼護筒支點反力如下：（單位：kN）澆第一層承臺工況下吊箱各構件最大應力如下表：序號名 稱型號應力(MPa)備 注1環(huán)向主梁HN4002007.22（-11.6）2環(huán)向次梁HN100506.14（-5.83）3豎向次梁HN3501756.41（-5.73）4挑梁HN400200-12.25壁 板t=86.896封底混凝土C250.93（-0.91）拉為正