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1、目錄一、工程概況2二、鋼圍堰設計方案2三、結構計算53.1鋼圍堰結構分析53.1.1電算模型：53.1.2橫肋、豎肋梁單元應力水平73.1.3腹桿桁架單元應力水平情況73.1.4面板板單元應力分布情況83.1.5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113.3.1鋼圍堰抗滑移性能分析113.3.2鋼圍堰抗傾覆性能分析123.3.3鋼圍堰抗撕裂性能分析133.3.4鋼圍堰抗大塊漂石撞擊性能分析13四、結論14石梯巴河特大橋水中墩基礎輔助設施施工方案 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)連續剛構+252、32+124m，采用280m主跨跨越巴河主航道，橋梁全長1462.94m。12#、13#、14#三個主墩位于水中，主墩墩高為69m，3個主墩承臺平面尺寸均為15.8m19.3m，高度4m，承臺底面設計高程均為244.748m。基礎為梅花形布設的17根2 m樁基礎構成，其中12#墩樁基深22m，13#墩樁基深19m，14#墩樁基深16m。根據大橋施工圖結構布置情況以及墩位處水文地質情況，12#、13#、14#墩采用雙壁鋼圍堰方案進行基礎施工。二、鋼圍堰設計方案鋼圍堰設計方案如下：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構，雙側附以3、6厚鋼板形成組品快件，整個圍堰分為三節制作。單節分為14塊，其中一號快10件，2號塊2件。2號塊對稱件2件。塊件間采用10厚連接板焊接連接。平面尺寸設計為18.8m22.412m，圍堰內外壁間距為1m，內壁承臺邊線最小距離為50。結構如下列圖示：平面布置圖1號塊結構圖2號塊結構圖三、結構計算若不能再枯水期完成基礎施工，汛期水位上漲，水流量、流速增加，對鋼圍堰較容易造成滑移、傾覆、撕裂、漂石撞擊等安全風險。力學計算分為兩部分。包括鋼圍堰結構最不利工況抗力分析與驗算及整體渡洪安全性分析。3.1鋼圍堰結構分析本工程采用midas-civil有限元分析軟件對鋼圍堰進行力學分析，力學模型建模思路，豎肋及4、橫肋按量單元考慮。橫豎肋交點按分離式節點設置，交叉節點間采用剛度較大的彈性連接。彈性連接類型考慮兩節點間相對位移接近完全約束。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力矩的傳遞。壁板按板單元考慮。壁板與豎肋間連接視為節點剛接。邊界條件設置：圍堰刃腳底面節點僅約束豎向位移自由度，封底混凝土頂面的圍堰內壁板節點約束水平方向的兩個位移自由度。由于圍堰結構關于承臺縱橫軸線對稱，故模型可簡化為實際結構的四分之一進行分析即可。對稱軸位置設置相應軸向位移自由度約束及三軸扭轉自由度約束。驗算最不利工況：堰內水抽空，堰外水位達到253m高程時圍堰漫頂前最大水壓力作用下圍堰受力工況。5、電算情況如下：3.1.1電算模型：平面模型三維模型3.1.2橫肋、豎肋梁單元應力水平橫肋豎肋最大應力為max=162.7Mpa，出現在第二層角支撐的支點位置，另外圍堰拐角及封底頂面橫橋向對稱軸位置也出現=137MPa左右的應力。但作為臨時結構，相對于永久結構其容許應力可適當增大通常控制在1.3=1.3140=182MPa。因此max=162.7MPa=182MPa。結構安全。3.1.3腹桿桁架單元應力水平情況 腹桿（桁架單元）應力最大為max=162.37MPa，同樣出現在第二層角支撐的支點位置，max=162.37MPaK0=1.1結論：鋼圍堰整體能夠滿足抗浮要求3.3鋼圍堰渡洪安全分析3.6、3.1鋼圍堰抗滑移性能分析3.3.1.1鋼鋼圍堰流水壓力計算作用于鋼鋼圍堰上的流水壓力可按下式計算：取K=1.47，g=10m/s2,v=4.76m/s（為洪水時的最大流速）,則：A=9.6318.8=181m2P=1.47181104.762/(210)= 3014kN3.3.1.2抗滑移驗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。根據鐵路橋涵地基和基礎設計規范TB10002.5-2005的規定，鋼圍堰滑動穩定系數Kc=(G - F1)/P=0.4*11327/3014=1.51.2注：河床底為泥巖，按照規范規定，軟質巖的基地7、摩擦系數為0.4-0.6，計算中取0.4。結論：鋼鋼圍堰能滿足抗滑移要求。3.3.2鋼圍堰抗傾覆性能分析經分析，最有可能沿下游側刃腳傾覆，此時豎向力對其提供的穩定力矩為：（G- F1）*a/2=11327*18.8/2=106473KN.m水平推力對其提供的傾覆力矩為：P*h/2=3014*9.53/2=14361KN.m由此可見，鋼圍堰的穩定力矩遠大于傾覆力矩，完全能夠滿足抗傾覆性要求。3.3.3鋼圍堰抗撕裂性能分析面板的極限抗拉強度為140MPa。最大洪水時，其水平推力對面板產生的應力為：p/A=3014/18.8/9.53/1000=0.017MPa由此可見，最大洪水對面板產生的撕裂應力8、遠小于面板的極限抗拉強度，鋼圍堰完全可以滿足抗撕裂要求。3.3.4鋼圍堰抗大塊漂石撞擊性能分析從衛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處各有一處河灘。經現場測量，巴河經過兩處河灘時水深約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上游河灘的最大高差約9m。經現場調查，石梯巴河特大橋上游3km范圍內，兩側河岸穩定，大塊巖石滑落河道的可能性極低。大塊漂石通常來自上游。當漂石通過鋼圍堰上游3km處的河灘時，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，需用時至少3000/4.9、76=630秒。考慮到洪水時，水面標高還將上漲約20m，鋼圍堰處的最大水深約30m。通過計算，巖石在30m深的水里，從水面到水底的沉底時間約3.2秒。即洪水時，鋼圍堰上游3000m處水面出現的漂石，3.2秒時間內即已沉到河床。此時，漂石僅向下游運行了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，河水經過2985m將漂石搬運到鋼圍堰處時，漂石對鋼圍堰的沖擊勢能將是極其微小的。鋼圍堰完全能夠抵抗大塊漂石的沖擊。四、結論經過對鋼圍堰的結構性能、鋼圍堰上下游地形、洪水流速等多種因素的定性、定量分析，鋼圍堰結構安全，洪水期完全能夠滿足抗滑移、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，不會對自身及下游建筑物造成任何威脅。