主墩鋼套箱計算書

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1、附件3主墩鋼套箱計算書1工程概況柬埔寨洞里薩大橋主墩為梭形，平面尺寸11.3m×10.3m，承臺高3.5m，底標(biāo)高為15.3m。承臺施工擬采用鋼套箱方案，鋼套箱外圍尺度為11.3m×10.3m×6m。2工況描述2.1水文條件（1）水位和流速該橋所處河流的水位及流速見2.1所示。表2.1潮位特征值項目特征值最高水位23.5m施工水位18.5m最大流速150m2.2計算工況根據(jù)鋼套箱的施工方案，在實際施工過程中遇到的各種荷載組合，總結(jié)了以下四種不利荷載工況：1、階段一、套箱起吊結(jié)構(gòu)組成：底板及底板主次梁、吊架、內(nèi)部桁架梁。作用

2、荷載：結(jié)構(gòu)自重。2、階段二、套箱安裝結(jié)束尚未澆封底砼（加固已結(jié)束）結(jié)構(gòu)組成：底板及底板主次梁、內(nèi)部桁架梁、吊架、樁。作用荷載：結(jié)構(gòu)自重、波流力。3、階段三、澆注封底砼，但砼尚未有強(qiáng)度結(jié)構(gòu)組成：底板及底板主次梁、內(nèi)部桁架梁、吊架、樁。作用荷載：結(jié)構(gòu)自重、封底砼自重、封底砼側(cè)壓力、波流力、靜水浮力。4、階段四、澆注下層砼，但砼尚未有強(qiáng)度結(jié)構(gòu)組成：封底砼、內(nèi)部桁架梁、吊架、樁。13作用荷載：結(jié)構(gòu)自重、封底砼自重、下層砼自重、下層砼側(cè)壓力、波流力、靜水浮力、靜水側(cè)壓力。3計算參數(shù)鋼套箱鋼結(jié)構(gòu)，描述其本構(gòu)行為采用彈性模型進(jìn)行模擬，彈

3、性本構(gòu)模型的材料參數(shù)為：彈性模量E=2.0×1011Pa泊松比μ=0.3質(zhì)量密度ρ=7850kg/m3混凝土材料作為荷載施加于鋼套箱上，混凝土材料的質(zhì)量密度取為2500kg/m3。4計算模型4.1計算方法1、承臺套箱、樁基的波流力計算根據(jù)水力學(xué)動量計算公式，流體與固體邊界的相互作用力可以按下式計算。式中，i為1，2，3方向；——初始水流速度修正系數(shù)，取值為1；——初始水流速度（m/s）；——與結(jié)構(gòu)物碰撞后水流速度修正系數(shù)，取值為1；——與結(jié)構(gòu)物碰撞后水流速度（m/s）。——水的密度（kg/m3）；，面積A上單位時間通過的水

4、流量（m3/s）。計算時，取最不利情況，即假定水流與套箱接觸后速度為0，從而有（N）2、計算模型的尺寸根據(jù)設(shè)計資料可得數(shù)模分析的鋼套箱外圍尺度為11.3m×10.3m×6m的鋼套箱。分析方法為三維有限單元法，具體分析時采用空間梁單元和殼單元對物理模型進(jìn)行離散。4.2模型參數(shù)主要構(gòu)件模型類型及參數(shù)詳見表4.1。13表4.1主要構(gòu)件模型參數(shù)表序號構(gòu)件名稱材料構(gòu)件尺寸單元類型1底板主、次梁鋼材Ⅰ56a[16梁2套箱側(cè)板鋼材厚6mm板殼3吊架鋼材口600×400梁板殼4套箱豎向肋梁鋼材[16梁5水平肋鋼材[16梁6封底砼砼C25厚

5、800mm板殼7下層砼砼C25厚3500mm8鋼管樁鋼材直徑2700mm，厚100mm梁9內(nèi)部桁架梁主梁鋼材φ299@8梁10內(nèi)部桁架梁聯(lián)系鋼材φ299@8梁鋼套箱的材料遵循彈性變形規(guī)律，彈性本構(gòu)模型基本力學(xué)參數(shù)為彈性模量和泊松比，鋼的彈性模量取為2.0×105MPa，泊松比為0.3。完成鋼套箱各個階段的計算后，要判斷鋼材是否達(dá)到屈服應(yīng)力，鋼的屈服應(yīng)力為195MPa。5鋼套箱計算結(jié)果現(xiàn)將鋼套箱結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件在各個階段計算荷載作用下的內(nèi)力結(jié)果及位移結(jié)果匯總整理如下。內(nèi)容包括每一階段中，鋼套箱各構(gòu)件的具體內(nèi)力數(shù)值及內(nèi)力分布情況

6、。5.1階段一：起吊階段起吊階段，鋼套箱和鋼內(nèi)支撐的有限元模型見圖5.1.1所示，其中鋼套箱側(cè)板采用四結(jié)點縮減積分殼單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其余的加勁肋和底部縱橫向梁采用空間兩結(jié)點梁單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。起吊階段受到的荷載為結(jié)構(gòu)自重，通過定義質(zhì)量密度和激活豎向重力加速度即可。根據(jù)試算，在八根I56a縱梁端部設(shè)置鉸結(jié)約束外，在外側(cè)兩根I56a工字鋼中部設(shè)置吊點，提供豎向約束條件。圖5.1.2給出了在自重荷載作用下的Mises等效應(yīng)力分布，鋼套箱底部靠近中間位置應(yīng)力較大，Mises等效應(yīng)力達(dá)69.23MPa，這是由于在此處施加吊點約束的

7、緣故，最小Mises等效應(yīng)力為19.59kPa，但是這些值都還在工字鋼極限應(yīng)力范圍之內(nèi)。在起吊階段，結(jié)構(gòu)雖然在工字鋼和套箱側(cè)壁的一些部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，但是集中的應(yīng)力值都不是很大。13圖5.1.3為整個結(jié)構(gòu)豎向最大位移分布圖，由圖可知，鋼套箱的最大豎向位移為7.63mm。圖5.1.4為水流方向（2方向）位移分布，位移較小。圖5.1.1起吊階段鋼套模型圖5.1.2Mises應(yīng)力云圖13圖5.1.3豎向位移云圖圖5.1.4水流方向（2方向）水平位移云圖5.2階段二：套箱安裝結(jié)束尚未澆封底砼起吊安裝好，但未澆注混凝土?xí)r結(jié)構(gòu)計算

8、結(jié)果。受到的荷載有：結(jié)構(gòu)自重，波流力。在這些荷載作用下，套箱受到重力方向與水平荷載作用下的應(yīng)力及位移分布如圖5.2.1~圖5.2.3所示，與圖5.1.2~圖5.1.4對比可知，考慮波流力作用后，套箱應(yīng)力有所增加，集中力的位置基本上沒有變化，波流力影響有限。13圖5.2.1Mises應(yīng)力分布圖5.2.2豎