海上橋梁承臺鋼吊箱設(shè)計(jì)計(jì)算書.doc

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1、深水高樁承臺鋼吊箱設(shè)計(jì)計(jì)算書1.工程概述1.1承臺概況主線橋66#、70#、79#右幅、80#、81#、85#～88#墩均為深水基礎(chǔ)高樁承臺，材料為C40海工混凝土，封底混凝土為C20。承臺底標(biāo)高為+0.3，承臺尺寸為9.4×7×2.8和9.2×6.3×2.5兩種類型，如下圖所示：承臺構(gòu)造圖1.11.2水文橋位處于伶仃洋，一個太陽日內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮兩次低潮，日潮不等現(xiàn)象顯著。月內(nèi)有朔、望大潮和上、下弦小潮，約15天一周期。平均潮差為1.38～1.61之間，最大流速為0.73m/s。主線橋海上段設(shè)計(jì)高潮位為+3.57

2、6，設(shè)計(jì)低潮位為-1.384。1.3工程地質(zhì)上述墩位處在深水區(qū)域，海底標(biāo)高為-2.010～-4.600，地層主要為淤泥、亞粘土、粗砂和巖層，詳細(xì)地質(zhì)資料詳見地勘資料。2.設(shè)計(jì)依據(jù)《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）；《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合手冊》；《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《海港水文規(guī)范》3.鋼吊箱設(shè)計(jì)3.1承臺施工概述承臺底面標(biāo)高高出凈水面，且海水較深，擬采用有底鋼吊箱施工承臺。根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，承臺混凝土澆注完畢后，須進(jìn)行防腐涂裝，因此鋼吊箱設(shè)計(jì)時四邊尺寸必須要超出承臺實(shí)際尺寸（

3、現(xiàn)考慮預(yù)留1m），為后期涂裝留有足夠施工空間。承臺混凝土澆筑需準(zhǔn)備一套模板，混凝土一次澆筑成型，整個鋼吊箱只是起圍護(hù)止水的作用。兩種類型承臺尺寸接近且其所處的地理水文環(huán)境類似，考慮共用同一類型尺寸鋼吊箱，按大尺寸承臺設(shè)計(jì)，鋼吊箱側(cè)壁模板和底籃總重量為56噸。3.2鋼吊箱初步設(shè)計(jì)承臺封底混凝土厚1.5m，側(cè)模板高度為6m，頂口高出設(shè)計(jì)高潮位1.224m，面板采用6mm鋼板，豎肋采用槽18a，按0.6m間距布置，水平肋采用槽14a，按0.4m間距布置，圈梁采用雙肢槽20a。只在模板頂口布置一層內(nèi)支撐，材料選取φ450

4、鋼管。底籃采用型鋼模板和“井”字型承重工鋼梁作為封底混凝土澆筑時的主要受力構(gòu)件。布置圖如下所示：側(cè)壁模板布置圖3.2-1底籃布置圖3.2-23.3鋼吊箱側(cè)壁模板設(shè)計(jì)驗(yàn)算3.3.1最不利工況側(cè)壁模板主要是起圍護(hù)止水的作用，當(dāng)封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度并抽水完成時，鋼吊箱內(nèi)外水頭差最大，為最不利工況。3.3.2荷載計(jì)算側(cè)壁模板承受水平向荷載，按照設(shè)計(jì)規(guī)范，水平力=靜水壓力+流水壓力+波浪力+其它。(1)凈水壓力凈水壓力呈線性分布作用在側(cè)壁模板上，設(shè)計(jì)高潮位其值為0，最大水壓從封底混凝土頂面考慮，F(xiàn)凈水=（3.576-0.30

5、0）×10=32.76kN/m2。(2)流水壓力式中：F流水——鋼吊箱所受的水流作用力，kN；ξ1——擋水形狀系數(shù),矩形采用1.3，流線型采用0.75；γ1——水的容重，10kN/m3；A——鋼吊箱入水部分在垂直于水流方向上的平面投影，取1m2計(jì)算。V——水的流速，按照廣深橋梁設(shè)計(jì)文件說明，V=0.73m/s；g——重力加速度，g=9.81m/s2。流水壓力較小，為簡化計(jì)算，按等代均布荷載在設(shè)計(jì)高潮位范圍內(nèi)布置。(3)波浪力根據(jù)廣深橋梁設(shè)計(jì)文件說明，互通海上段(1號計(jì)算點(diǎn)位)50年一遇波浪參數(shù)如下：頻率F：H1%

6、波高H：2.89m周期T：4.2s波長L：20.7m平均水深d：3.60m海底坡度i：1/80（讀海底地形圖參數(shù)）首先考慮波浪類型，模板按直墻考慮，底部基礎(chǔ)看做暗基床，，3.6＜2×2.89=5.78，i=1/80＜1/10根據(jù)《海港水文規(guī)范》的規(guī)定，波浪屬于遠(yuǎn)破波。波浪力計(jì)算簡圖如下：波浪力計(jì)算圖圖3.3-1從圖中可以看出，波峰處波浪力為0，在凈水面波浪力最大，Ps=γK1K2H。K1和K2根據(jù)規(guī)范查表分別取1.29和1.01，代入公式計(jì)算得：Ps=γK1K2H=10×1.29×1.01×2.89＝37.65k

7、N/m2此處考慮凈水面為標(biāo)高+0.300的位置，以下高度為封底混凝土，忽略波浪力的作用效應(yīng)。因此波浪力按照線性變化布置在側(cè)壁模板上。(4)其它力其它力主要考慮風(fēng)荷載的作用，查設(shè)計(jì)規(guī)范，深圳沿?；撅L(fēng)壓為F風(fēng)=0.45kN/m2，作用在設(shè)計(jì)高潮位標(biāo)高以上的側(cè)壁模板上。3.3.3面板驗(yàn)算面板厚度6mm，尺寸為0.4×0.6m，按照四邊簡支板模型計(jì)算，選取封底混凝土頂部最大荷載組合進(jìn)行驗(yàn)算。0.4/0.6=0.67，查《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合手冊》表3.8.1，彎矩系數(shù)取0.0723，F(xiàn)凈水+F流水=32.76+0.35=3

8、3.11＜F波浪力=37.65因此面板上的均布壓力取波浪力，q=37.65kN/m2平行于短邊的每延米板寬上的彎矩Mac=0.0723×37.65×0.42＝0.44kN/m板面抗彎剛度W=bh2/6=1×0.0062/6=6×10-6m3σ=M/W=0.44×103/(6×10-6)=73.33MPa＜[σ]=145Mpa滿足要求3.3.4豎肋和橫肋驗(yàn)算在鋼吊箱布置圖中