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：3
2、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）港口工程荷載規范（JTJ21598）3）建筑結構荷載規范（2006年版）4）海港水文規范（JTJ21398）5）港口工程混凝土結構設計規范（JTJ 26798）6）鋼結構設計規范（GBJ 50017-2003）7)水利水電工程鋼閘門設計規范（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；取1.78；風荷載體型系數，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；
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；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，經計算，波浪力比較小，統一按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。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H
6、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）環向主梁應力圖如下：（單位：MPa）環向次梁應力圖如下：（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環向主梁HN40020069.6（-42.4）2環向次梁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）環向主梁應力圖如下：（單位：MPa）環向次梁應力圖如下：（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環向主梁HN4002007.22（-11.6）2環向次梁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
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