某大桥钢围堰计算(有图及计算过程)_secret.doc

1 -XXXX 大桥双壁钢围堰计算单目 录一、基本资料 2二、荷载及计算工况 3（一）荷载分类 3（二）各工况荷载分析 3三、封底砼的计算 3四、钢围堰下沉计算 4五、围堰侧壁计算 6（一）、荷载 6（二）、围堰荷载组合 7（三）、主要计算结果 8（四）、计算结果分析 9六、围堰稳定性检算 11（一）、荷载 11（二）、抗滑移稳定 11（三）、抗倾覆检算: 11一、基本资料1、设计潮水水位按+7.85m 考虑，实际+8.5m，钢围堰顶标高按+9.0m 设计，承台底标高-3.222m，围堰底 标高-7.222m，最大水 头差 15.7m 2 -2、围堰竖向布置施工水位：＋6.08m，设计 高潮位：＋7.85m，根据实际调查取 8.5m 计算综合拟定:围堰顶标高:+9.0m, 承台底标高:-3.222m, 假定封底砼的厚度为 4.0m,则:围堰底标高:-7.222m,故围堰的总高度为:9.0+7.222=16.222m3、围堰的壁厚及结构布置围堰壁厚 1.4m围堰抽水后水 头差+8.5+7.22=15.72m围堰结构见下图二、荷载及计算工况（一）荷载分类围堰主要受到水的浮力、水的侧压力、土 侧压力等荷载作用。

二）各工况荷载分析工况 1，围堰下沉工况 2，围堰抽水三、封底砼的计算围堰水下封底后，施工抽水时，封底 砼需承受基底的向上浮力，初 拟封底砼标号为 C30，其容重 γ 砼=24KN/m2，厚度为 4m，施工时对围堰清理保证封底混凝土有效厚度 4，取 4m 混凝土 计算1、混凝土设计强度值水下 C30 混凝土按照 C25 取其设计值，根据 《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》(T10002.4-99)中表 3.0.3 混凝土的容许弯拉允许应力[σ]=0.50（ＭＰａ），简切应力〔τ ｃ〕=0.99(MPa)2、封底混凝土所受荷载q=γ 水 h 水－γ 砼 h 砼- 3 -=10×15.72-24×4=61.2KN/m23、按照周边固结单向板计算Mx=0.0833qlx2=0.0833×61.2×14.82=1116.7 KN•m取单宽进行验算:Wx=1/6bh2=1/6×1×342=2.67(m3)σmax= Mx/Wx=1116.7/2.67=418.8Kpa=0.419MPa<[σ]=0.5MPa,满足规范要求 4、周边剪切计算直边受剪面：A＝(22+22)×4=176m2两圆弧段受剪面：F ＝3.14×7.1×2×4=185.89m2单宽直边剪力：Q＝22×14.2×61.2＝19926.7KN。

单宽直边剪应力：τ=Q/A=19926.7/176=113KN/m=0.113Mpa<[τ]= 0.99Mpa两圆弧段剪应力比直线段剪应力小故不验算四、钢围堰下沉计算1、围堰自重1）、首节下沉重量根据初步计算及估算，围堰自重钢结构重 6000KN（16.3m），首节高 10.3m 总重 3600KN加强立柱填充混凝土 112m3，重 2693KN首节围堰下沉共重6293KN2）、下沉到位时重量Q=6000+2693=8693KN2、分节下沉计算首节下沉时，保证围堰顶标高在+8.5m，满足围堰顶 不备大潮淹没且便于接高围堰焊接48＃墩河床最低 为-1.05m， 围堰浮力最大按此种情况进行下沉计算 4 -1）48＃墩首节下沉计算首节围堰下沉至河床（-1.05m）时顶标高+9.25m；施工水位按 6.0m 考虑，浮力计算高度为 7.05m浮力 F 浮＝γ•V1=10× （22.1×1.4×2）×7.05＋10×3.14×(8.82-7.42) ×7.05=9383KN自重 Q1=6293KN比较得知： F 浮＞Q1 故需在井壁内填混凝土保证围堰下沉围堰壁内体积 V=116m3/m，填充混凝土重 Qh=2788KN/m，填充 2.5m（扣除刃角后相当于 2m 高）混凝土， 总重为 Q1’=6293+2788×2＝11869KN。

取土层 2（2）粉土，灰色，潮湿，稍密；土层 2（3）粉砂，灰色，饱和，稍～中密，极限摩阻力 12～25KPa围 堰下沉计算表见表 1 表 1 围堰下沉表土的极限摩阻力 48＃墩 地质资料序号 土层编 号 土层名称 下限(Kpa)上限(Kpa)土层厚度下沉最小摩阻力 KN下沉最大摩阻力 KN1 （2）2粉土，灰色，潮湿，稍密12 25 0.71 416 866 (2)-2 粉土饱和 σo=100KPa2 （2）3粉砂，灰色，饱和，稍～中密12 25 5.48 2091 4355 (2)-3 粉砂饱和 σo=100KPaA、当围 堰下沉到第一 层土（ 土层编号（2）2）底时 围堰入土 0.71m取最小摩阻力时:取最大摩阻力时:15.][4.6416938793min  KTFNQK浮- 5 -故井壁填充 2m 混凝土后适当掏空刃角及可下沉2）48＃墩下沉到位计算首节围堰下沉至河床（-7.222m）时顶标高+9m；最高水位按 8.5m 考虑，浮力计算高度为 15.722m浮力 F 浮 ＝γ·V 1=10×（22.1×1.4×2）×15.722＋10×3.14×(8.8 2-7.42) ×15.722=20516.4KN自重 Q=8693KN，填充混凝土 N＝2788×7.5=20910KN，其余井壁加水至标高＋2.5m，则加水 N 水＝116×10×（2.5-(-4.722）)=8377KN取最小摩阻力时:取最大摩阻力时:3）、下沉稳定系数计算当按最小摩阻力 Tmin=2091 计算时，刃角极限支反力Rb＝96×0.2×200 ＝3840KN，下沉 稳定系数 Kst,s=0.91 满足规范要求。

3、围堰抽水计算围堰抽水后，总浮力为：F浮＝603×15.722×10＝94804KN围堰总重：G=6293＋20910 ＋8377＋472×4×24 ＝80892KN＜94804KN,因此需将围堰井壁内充水换成井壁填充混凝土，填充高度 8m，填充混凝土1310m3隔 舱填充混凝土 190m3， 封底混凝土 2400m3，则其抗浮稳定系数为：15.][08.38692793max  KTFNQK浮 15.][2.720914568376min  KTFQK浮 .][46.3435minN浮- 6 -K＝G/F 浮＝（6293＋1310×24 ＋190×24＋2400×24）/94804=1.05五、围堰侧壁计算（一）、荷载1、水压力由于井壁下部 2.5m 高的范围内填充了混凝土，且内侧进行封底，故此范围内不进行计算 计算时将所有外荷 载经面板传递至井壁桁架进行整体计算，荷载按两桁架间中心距进行分配第一 层桁架计算至－4.5m 高，静水压P 外水＝H×10＝13×10=130KN/m.2、潮水压力P 潮水＝30KN/m. 均布3、流水压力根据《公路桥涵设计通用规范》: 2VgKAFWγ取单位宽度的水流力： =WF=3.66KN/m246.3819206.4、主动土压力均在水位以下，水下内摩擦角取 φ＝38，故shKaFkep'',γ=tg(45°-φ/2)×tg(45°-φ/2)×（18－10）×（-1.05-(-4.5)）-3.24040+9.0m侧P侧15KN/m5'ep,k.6Fpk=16KN/侧=3.6/+85KPP侧=105KN/mF'ep,k6./234789102345678190234侧侧=3./+.890PKN/- 7 -=6.6KN/m5、被动土压力 shKpFkγ=tg(45°+φ/2)×tg(45°+φ/2)×（18－10）×（-1.05-(-4.5)）=116KN/m（二）、围堰荷载组合围堰静荷载为围堰外侧所受的土压力、水静压力及围堰内壁的水压力，组合为围堰外侧和内侧荷载。

可 变荷载为流水压力及潮水压力计算时分别进行组合计算围堰外侧水压 主动土压力围堰外侧静荷载流水压 流水荷载 潮水可变荷载小计桁架编号 最大 最小 平均 最大 最小 平均 KN 最大 最小 平均 KN KN KN1 130 124 127.0 6.6 5.5 6.0 133.0 0 0 0.0 0.0 　 0.0 2 124 118 121.0 5.5 4.3 4.9 125.9 0 0 0.0 0.0 　 0.0 3 118 112 115.0 4.3 3.2 3.7 118.7 0 0 0.0 0.0 　 0.0 4 112 106 109.0 3.2 2.0 2.6 111.6 0 0 0.0 0.0 　 0.0 5 106 100 103.0 2.0 0.9 1.4 104.4 0 0 0.0 0.0 　 0.0 6 100 94 97.0 0.9 0.0 0.4 97.4 0.0 0.1 0.1 0.0 　 0.0 7 94 88 91.0 0.0 0.0 0.0 91.0 0.1 0.3 0.2 0.1 　 0.1 8 88 82 85.0 0.0 0.0 0.0 85.0 0.3 0.6 0.4 0.3 　 0.3 9 82 76 79.0 0.0 0.0 0.0 79.0 0.6 0.8 0.7 0.4 　 0.4 10 76 70 73.0 0.0 0.0 0.0 73.0 0.8 1.0 0.9 0.5 　 0.5 11 70 64 67.0 0.0 0.0 0.0 67.0 1.0 1.3 1.1 0.7 　 0.7 12 64 58 61.0 0.0 0.0 0.0 61.0 1.3 1.5 1.4 0.8 　 0.8 13 58 52 55.0 0.0 0.0 0.0 55.0 1.5 1.7 1.6 1.0 　 1.0 14 52 46 49.0 0.0 0.0 0.0 49.0 1.7 1.9 1.8 1.1 　 1.1 15 46 40 43.0 0.0 0.0 0.0 43.0 1.9 2.2 2.1 1.2 　 1.2 16 40 34 37.0 0.0 0.0 0.0 37.0 2.2 2.4 2.3 1.4 　 1.4 17 34 28 31.0 0.0 0.0 0.0 31.0 2.4 2.6 2.5 1.5 　 1.5 18 28 22 25.0 0.0 0.0 0.0 25.0 2.6 2.9 2.8 1.7 9.0 10.7 19 22 16 19.0 0.0 0.0 0.0 19.0 2.9 3.1 3.0 1.8 18.0 19.8 20 16 10 13.0 0.0 0.0 0.0 13.0 3.1 3.3 3.2 1.9 18.0 19.9 21 10 4 7.0 0.0 0.0 0.0 7.0 3.3 3.6 3.5 2.1 10.5 12.6 - 8 -（三）、主要计算结果主要计算结果取编号为第 3、5、8、9、10 片内桁架内力内桁架轴力表桁架 3 桁架 5 桁架 8 桁架 9 桁架 10杆件号 轴力（KN） 轴力（KN） 轴力（KN） 轴力（KN） 轴力（KN）1 -580 -500 -381 -344 -3052 -63 -70 -50 -46 -423 -108 -328 -294 -280 -2684 -233 -260 -178 -160 -1435 110 32 -28 -43 -566 23 -58 -45 -43 -417 -311 -434 -402 -374 -3418 -276 -312 -293 -278 -2669 -282 -246 -190 -172 -15510 -181 -302 -312 -296 -27311 -197 -171 -133 -12。