鋼套箱計算書

1、2#主墩鋼套箱計算書1 設計參數取值1) 承臺底標高： 83.5m2) 套箱底板頂面標高： 82.5m3) 壁板頂標高： 87.7m4) 壁板底標高： 82.5m5) 封底混凝土厚： 1.0m6) 設計高水位： 86.22m（10年一遇）7) 設計低水位： 84.57m2 材料容許應力值（1）Q235鋼：容許彎應力w=145MPa容許軸向力=140MPa容許剪應力=85MPa。參考路橋施工計算手冊，臨時結構鋼材容許應力可提高1.3倍。本計算中Q235鋼材容許彎應力取1.3×145=188.5MPa，容許軸向應力取1.3×140=182MPa，容許剪應力取1.3×8

2、5=110MPa。（2）C25混凝土：彈性模量Ec=2.8×104MPa軸心抗壓強度fcd=11.5MPa軸心抗拉強度ftd=1.23MPa（3）鋼護筒與混凝土之間握裹力：取經驗值150KN/m23荷載取值3.1 靜水壓力橋位處設計最高水位86.22m，鋼套箱壁板底部高程為82.5m。則壁板底部最大靜水壓強為： P=h=10×86.22-82.5=37.2KPa，從水面至套箱底部呈線性分布，如下圖所示。圖1 靜水壓力圖3.2 混凝土荷載承臺分兩次澆注，第一次澆注1.5m，第二次澆注2.7m，則第一次澆注混凝土側壓力為：P=H=26×1.5=39KPa則第二次澆注混

3、凝土側壓力為：P=H=26×2.7=70.2KPa4鋼套箱結構工況分析4.1吊桿計算4.1.1整體下放階段采用32精軋螺紋鋼筋吊桿，共計4根。鋼套箱重：60t每根吊桿承受拉力為15t，滿足要求。4.1.2封底混凝土澆注階段采用32精軋螺紋鋼筋吊桿，共計16根。1m封底混凝土重：87.8×2.4=211t鋼套箱重：60t每根拉壓桿受力為：（211+60）/（4×4）=17t4.2底板計算底板承受封底混凝土荷載，封底混凝土重24×1=24KPa，均勻作用在底板上。底板面板采用=6mmQ235B鋼板，主梁采用228b型鋼，次梁采用12.6工鋼。4.2.1面板計

4、算取1cm寬板條計算，Wx=b×h2/6= 0.01×0.0062/6=6×10-8m3Ix=b×h3/12= 0.01×0.0063/12=1.8×10-10m4M允=145000×6×10-8Q允=85000×(0.01×0.006)=5.1KN計算模型如下：桿件單元受力如下：最大彎矩為-0.007KN.m，最大剪力為0.078KN，滿足要求。4.2.2工12.6計算工12.6：Wx=77.5cm3,Ix=488cm4M允=145000×77.5×10-6Q允=85000

5、×(0.126×0.005) ×10-4=53.55KN2計算模型如下：彎矩圖：最大彎矩為5.45KN.m，滿足要求。剪力圖：最大剪力為11.91KN，滿足要求。4.2.3主梁228b計算228b：Wx=732cm3,Ix=10260cm4M允=145000×732×10-6=106KN.mQ允=85000×(0.28×0.0095×2) =452.2KNEA=1916628KN；EI=21546KN.m2計算模型如下：彎矩圖：最大彎矩為109.65KN.m1.3×106=137.8 KN.m，滿足要求。

6、剪力圖：最大剪力為181.07KN，滿足要求。4.3壁板計算計算采用Midas Civil 2006整體建模分析：面板采用面單元，小肋、大肋、背枋、內支撐等采用梁單元建立模型。工況一：1m封底混凝土澆注階段荷載：1m高封底混凝土荷載受力模型如下（2#-1）：面單元（面板）最大組合應力為32.7MPa，應力圖如下：梁單元最大應力為148.5MPa，應力圖如下：結構總體變形圖如下：X軸方向（橫橋向）最大變形5mm，Y軸方向（順橋向）最大變形為5mm，Z軸方向（豎向）最大變形7mm。工況二：封底混凝土達到設計強度后抽水階段荷載：靜水壓力受力模型如下（2#-2）：面板最大組合應力為79MPa，應力圖如

7、下：梁單元最大應力為158.9MPa，應力圖如下：結構總體變形圖如下：X軸方向（橫橋向）最大變形4mm，Y軸方向（順橋向）最大變形為4mm，Z軸方向（豎向）最大變形4.5mm。工況三：第一層承臺混凝土澆注階段（1.5m）荷載組合：靜水壓力+1.5m高混凝土荷載面單元最大應力為18.4MPa，應力圖如下：梁單元最大應力為81.7MPa，應力圖如下：工況四：內支撐割除，第二層承臺混凝土澆注階段荷載組合：靜水壓力+第二層2.7m高混凝土荷載面板最大應力為71.9MPa，應力圖如下：梁單元最大應力為135.8MPa，應力圖如下：4.4內支撐計算內支撐鋼管為273×6mm，A=50cm2，Ix

8、=44.8cm4。根據以上計算，工況二內支撐受力為最不利，如下所示。鋼管內支撐所受最大組合應力-18.8MPa，即軸向力9.4t，滿足要求。應力圖：內力圖：4.5封底混凝土計算（1m）（1）混凝土強度計算工況一：封底混凝土達到設計強度后未澆筑承臺混凝土之前(僅考慮浮力影響)均布荷載（設計水位取86.22，封底混凝土底標高82.5m）：（向上）封底混凝土自重由程序自動計入。采用Midas程序，取整個承臺封底混凝土進行計算，護筒與混凝土接觸面約束簡化為固結，模型如下（1m封底混凝土）：計算模型組合應力：最大拉應力為0.443MPa1.23MPa，滿足要求。工況二：澆筑4.2m承臺混凝土階段（取最不

9、利工況即最低水位84.57m驗算）承臺混凝土荷載：（向下）浮力：10×（84.57-82.5）=20.7KN/m2（向上）封底混凝土自重由程序自動計入。采用Midas程序，取整個承臺封底混凝土進行計算，護筒與混凝土接觸面約束簡化為固結，模型如下（1m封底混凝土工況二）：計算模型組合應力圖：最大拉應力為0.971MPa1.23MPa，滿足要求。（2）握裹力計算封底混凝土厚度1m，護筒與封底混凝土接觸面積為A=2××r×h=2××1.516×1=9.5m2,握裹強度按150KN/m2計，則總握裹力為4×9.5×

10、;150=5700KN。（3）套箱抗上浮（下滑）穩(wěn)定性驗算在高水位時（86.22m），封底混凝土澆注完成后承臺混凝土澆注之前，鋼套箱抗浮穩(wěn)定性計算豎直向下力包括：套箱自重：60t封底混凝土自重：211t握裹力：570t豎直向上力包括：浮力：F=10.8×10.8×（86.22-82.5）=434t抗浮穩(wěn)定系數K=F下/F上=（60+211+570）/434=1.94，穩(wěn)定。在低水位時（84.57m），承臺砼澆筑階段、套箱抗下滑穩(wěn)定性計算豎直向下的力包括：套箱自重：60t封底混凝土自重：211t承臺混凝土自重：10.8×10.8×4.2×2.6=1274t。豎直向上的力包括:握裹力：570t浮力：F=10.8×10.8×（84.57-82.5）=241t抗