6-石首103#承台钢板桩围堰计算

编号 SS 02x 第 1 本 共 1 本 本册计 31 页 石石首首长长江江公公路路大大桥桥 103 主主墩墩钢钢板板桩桩围围堰堰 计算单计算单 中国铁建大桥工程局集团有限公司桥梁设计事业部 二 一五年十月 石石首首长长江江公公路路大大桥桥 北北塔塔墩墩钢钢板板桩桩围围堰堰 计算单计算单 计 算 复 核 项目负责人 审 核 审 定 中国铁建大桥工程局集团有限公司桥梁设计事业部 二 一五年十月 目目 录录 一 工程概况 1 二 参考资料 1 三 计算荷载及工况 2 四 钢板桩受力计算 4 4 1 工况一 4 4 2 工况二 5 4 3 工况三 11 4 4 工况四 13 4 5 计算汇总 14 五 围堰封底混凝土计算 15 5 1 围堰封底混凝土抗浮计算 15 5 2 围堰封底混凝土应力计算 15 六 内支撑受力计算 16 6 1 下层内支撑计算 16 6 2 上层内支撑计算 23 七 结论 31 一 工程概况一 工程概况 北塔采用圆端形承台 平面外轮廓尺寸为 67 5m 35 75m 一级承台厚度为 7m 二级承台厚度为 2 5m 基础采用 58 根直径 2 5m 钻孔灌注桩基础 采用内径 2 9m 外 径 2 94m 壁厚 20mm 的钢护筒 北塔墩围堰采用拉森 IV 型钢板桩 围堰设计时考虑墩位处土层清理至标高 30 0m 围堰顶高程 33 0m 围堰底高程 12 0m 钢板桩长度为 21m 围堰最高施工 水位 32 5m 封底砼厚度 2 5m 围堰共设置两层内支撑 上层内支撑设置在 31 0m 处 下层内支撑设置在 27 2m 处 图 1 1 围堰平面图 二 参考资料二 参考资料 1 石首长江公路大桥施工图设计 2 钢结构设计规范 GB50017 2003 3 公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ024 85 4 热轧 U 型钢板桩 GB T 20933 2007 5 基坑工程手册 第二版 6 路桥施工计算手册 2001 第一版 以下各章结构计算均采用容许应力法 材料容许应力取值见下表 表 2 1 材料容许应力表 单位 MPa 材料种类弯曲应力 w 剪应力 端部承压应力 压 Q235B170100240 8 8 级螺栓235228 表 2 2 U 形钢板桩截面尺寸及每米板面截面特性 型号截面面积 cm2理论重量 kg m2截面模量 Wx cm3允许应力 MPa 400 170 242 5190 42270173 混凝土强度设计值 C25 混凝土 500kPa 三 计算荷载及工况三 计算荷载及工况 钢板桩范围内基本为粉细砂层 根据地质勘测资料 土层容重 19 4kN 内摩擦 角 30 6 粘聚力 7kPa 容重 19 4KN m2 浮容重 19 4 10 9 4KN m2 主动土压力系数 Ka tg2 450 30 60 2 0 325 被动土压力系数 Kp tg2 450 30 60 2 3 074 主动土压力强度 2 aaa PzKcK 被动土压力强度 2 ppp PzKcK 水压力强度 水 10hP 钢板桩外侧原地面为 35m 放坡开挖后至 30m 附近土层超载对钢板桩土压力强 度值为 q 2 19 450 325270 32523 5 aa zKcK kNm 对钢板桩受力及影响范围示意如下 根据近 10 年来水文资料有 表 5 1 桥位断面各月水位表 月份123456 平均水位 m 25 5325 1725 626 9729 2531 最高水位 m 26 1026 0827 7429 8032 3533 31 月份789101112 平均水位 m 33 532 7932 3730 6128 4526 54 最高水位 m 36 4236 3336 1632 5432 3428 15 根据施工进度安排 围堰基坑开挖及内支撑安装施工在 3 至 4 月份 平均水位在 25 6m 至 26 97m 之间 承台 塔座施工安排在 5 月份 最高水位按 32 5m 考虑 根 据上述水文资料 围堰设计分下述几种工况 1 工况一 清理基坑至 26 5m 安装下层内支撑及圈梁 2 工况二 围堰基坑开挖至封底混凝土底 3 工况三 封底完成 抽干围堰内水 4 工况四 浇筑下层承台 待下层承台达到设计强度后 在钢板桩与承台之间填 2 7m 厚砂 浇筑 0 3m 厚混凝土 拆除下层内支撑及圈梁 准备浇筑上层承台 其中工况一 二在枯水期 水位高度按 27 0m 考虑 工况三 四水位高度按 32 5m 考虑 四 钢板桩受力计算四 钢板桩受力计算 钢板桩的计算均取 1m 宽度范围计算 4 14 1 工况一工况一 清理基坑至 26 5m 安装下层内支撑及圈梁 绘出桩土压力分布图 如下图 图 5 1 土压力分布图 单位 m a 19 4KN m2 a 19 4 10 9 4KN m2 主动土压力系数 Ka tg2 450 30 60 2 0 325 被动土压力系数 Kp tg2 450 30 60 2 3 074 试算此时悬臂式钢板桩埋入深度 t1 即 主水堆被 2 MMMM 22 1 11111 2 11 11511 2 9 40 325 3 5 t 3 5 t t t23 5t 23228 663 11 9 43 074 23 t tt 1 t7 434m 所需入土深度 1 t 1 15t 8 549m 26 5 12 14 5m 剪力为零点 t2 计算 22 2 a水堆222 t111 9 40 325 3 5 0 5 10 23 5t 228 662 a EEEtt 22 水22 11 9 43 07410 22 pp EEtt a水堆水app EEEEE t2 2 157m 钢板桩最大弯矩 22 m ax 22 3 1111 M 19 4 10 3 0742 1572 157102 1572 157 2323 111 19 4 10 0 325 3 5 2 157 3 52 157 0 5 2 157 232 123 51 10 0 5 2 157 2 157 62 9kN m 38 666 钢板桩应力 满足要求 6 3 62 9 10 27 7173 2270 10 M MPaMPa W 4 24 2 工况二工况二 围堰基坑开挖施工根据工期安排在 3 4 月份 参考往年桥位断面各月水位 考虑 如下 25m 26m 27m 三种水位情况的基坑施工过程 1 当基坑外水位为 27m 时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖为干 挖施工 计算基坑最大干挖深度 如不能排干 基坑内带水开挖 此种情况比干挖更 有利 故只计算干挖工况 图 5 2 土压力分布图 单位 m 根据 基坑工程手册 用等值梁法计算桩的入土深度 计算板桩上剪力强度等于零的的点离挖土面的距离 y 在 y 处板桩的被动土压力等 于板桩的主动土压力 水压力 地面堆载 即 pa2堆堆 10P10 pabaa KK yK HyhPK yh P K 被动土压力修正系数 取 1 824 h 基坑内外水头差 按多跨连续梁 计算各支点 跨中弯矩 支点剪力 基坑内土水位为 23m 时 26 103 23 9 4 3 074 1 82419 4 30 27 0 325 2 70 325 9 4 27 22 y 0 325 27 23 1023 5 8 66 y y 1 525ym x 可根据 P0和墙前被动土压力 地面堆载对板桩底端 D 点的力矩相等求得 2 1111 9 4 3 074 1 824 0 325 155 410 27 23 23 5 2322 xxxxx xx 6 658xm 0 1 5256 6588 182tyxm 实际入土 t 1 2t0 9 819m 钢板桩总长为 33 23 9 819 19 819m 满足要求 6 3 195 4 10 86 1173 2270 10 M MPaMPa W 根据相同计算 开挖过程中基坑内水土标高在各种情况下的计算结果如下 基坑 内土 YP0Xt0入土 所需钢 钢板桩 变形 钢板桩钢板桩 内支撑 反力 高度 m 值 kN 值 m 深度 T m 板桩 长度 m mm 弯矩 kN m 应力 MPa kN 260 51711 62 5703 0873 70410 7040 0416 93 01 7 29 9 250 85340 43 8854 7385 68613 6860 26225 011 0 50 5 241 18990 85 3026 4917 78916 7892 12287 338 5 79 5 231 525155 46 6588 1829 81919 8198 166195 486 1 116 9 22 51 692193 87 3329 02510 8321 33114 184271 9119 78 139 1 由上面计算可知 21m 钢板桩围堰基坑内最大干挖深度为 23m 继续往下开挖至 封底底 20 5m 高度需带水开挖 故开挖至 23m 后基坑内注水 带水开挖至 20 5m 浇 筑封底混凝土 围堰内注水后 继续水下开挖至 20 5m 准备浇筑封底混凝土 图 5 3 土压力分布图 单位 m 根据 基坑工程手册 用等值梁法计算桩的入土深度 计算板桩上土压力强度等于零的的点离挖土面的距离 y 在 y 处板桩的被动土压力 等于板桩的主动土压力 地面堆载 水压力 即 pa2堆水堆水 P pabaa KK yK HyPPK y PP x 可根据 P0和墙前被动土压力 地面堆载对板桩底端 D 点的力矩相等求得 0 tyx 实际入土 t 1 2t0 围堰内水位在不同情况下的计算结果为 基坑内 水高度 m Y 值 P0 kN X 值 t0 m 入土 深度 t m 所需钢 板桩长 度 m 钢板桩 变形 mm 钢板桩 弯矩 kN m 钢板桩 应力 MPa 内支撑 反力 kN 261 193166 85 6146 8078 16920 56924 363300 5132 4 138 2 251 406210 26 5227 9289 51421 91433 731398 8175 68 168 2 由上面计算可知 21m 钢板桩围堰基坑内 继续往下开挖至封底底 20 5m 高度 围堰内水位需在 26m 以上 小结 当基坑外水位为小结 当基坑外水位为 27m 27m 时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖 为干挖施工 基坑最大干挖至为干挖施工 基坑最大干挖至 23m 继续往下开挖至封底底 继续往下开挖至封底底 20 5m 围堰内水位需在 围堰内水位需在 26m 以上 以上 2 当基坑外水位为 26m 时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖为干 挖施工 计算基坑最大干挖深度 如不能排干 基坑内带水开挖 此种情况比干挖更 有利 故只计算干挖工况 图 5 4 土压力分布图 单位 m 根据 基坑工程手册 用等值梁法计算桩的入土深度 开挖过程中基坑内水土标高在各种情况下的计算结果如下 基坑 内土 高度 m Y值 P0 kN X值 t0 m 入土 深度 T m 所需钢 板桩长 度 m 钢板桩 变形 mm 钢板桩 弯矩 kN m 钢板桩 应力 MPa 内支撑 反力 kN 250 70929 02 6303 3394 00712 0070 16517 47 70 4 47 6 241 04571 04 3825 4276 51315 5131 44364 828 6 70 6 231 381129 66 1177 4988 99818 9986 190157 569 4 102 7 22 51 549164 66 5648 1139 73620 23711 026 222 397 93 122 221 717203 97 2408 95710 74821 74918 562 303 3133 61 143 9 由上面计算可知 21m 钢板桩围堰基坑内最大干挖至 22 5m 继续往下开挖至封 底底 20 5m 需带水开挖 故开挖至 22 5m 后基坑内注水 带水开挖至 20 5m 浇筑封 底混凝土 围堰内注水后 继续水下开挖至 20 5m 准备浇筑封底混凝土 图 5 5 土压力分布图 单位 m 围堰内水位在不同情况下的计算结果为 基坑内 水高度 m Y 值 P0 kN X 值 t0 m 入土 深度 t m 所需钢 板桩长 度 m 钢板桩 变形 mm 钢板桩 弯矩 kN m 钢板桩 应力 MPa 内支撑 反力 kN 25 1 262177 45 7517 0148 41620 81626 719328 4144 670 146 1 24 1 475218 66 6198 0959 71322 11335 603411 7181 37 169 5 由上面计算可知 21m 钢板桩围堰基坑内 继续往下开挖至封底底 20 5m 高度 围堰内水位需在 25m 以上 小结 当基坑外水位为小结 当基坑外水位为 26m 26m 时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖 为干挖施工 基坑最大干挖至为干挖施工 基坑最大干挖至 22 5m 继续往下开挖至封底底 继续往下开挖至封底底 20 5m 高度 围堰内水高度 围堰内水 位需在位需在 25m 以上 以上 3 当基坑外水位为 25m 时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖为干 挖施工 计算基坑最大干挖深度 如不能排干 基坑内带水开挖 此种情况比干挖更 有利 故只计算干挖工况 图 5 6 土压力分布图 单位 m 根据 基坑工程手册 用等值梁法计算桩的入土深度 开挖过程中基坑内水土标高在各种情况下的计算结果如下 基坑 内土 高度 m Y 值 P0 kN X 值 t0 m 入土 深度 T m 所需钢 板桩 长度 m 钢板桩 变形 mm 钢板桩 弯矩 kN m 钢板 桩 应力 MPa 内支撑 反力 kN 240 90132755 2 4 212 5 113 6 136 15 1361 01549 3 21 72 66 9 231 23728106 75 554 6 791 8 150 18 154 659 125 755 37 94 0 22 21 506043155 86 578 8 084 9 701 20 50111 893 222 197 84 121 9 221 573233174 66 896 8 470 10 163 21 16314 758 253 8 111 8 1 130 3 由上面计算可知 21m 钢板桩围堰基坑内最大干挖至 22 2 m 继续往下开挖至封 底底 20 5m 需带水开挖 故开挖至 22 2m 后基坑内注水 带水开挖至 20 5m 浇筑封 底混凝土 围堰内注水后 继续水下开挖至 20 5m 准备浇筑封底混凝土 图 5 7 土压力分布图 单位 m 围堰内水位在不同情况下的计算结果为 基坑内 水高度 m Y 值 P0 kN X 值 t0 m 入土 深度 t m 所需钢 板桩长 度 m 钢板桩 变形 mm 钢板桩 弯矩 kN m 钢板桩 应力 MPa 内支撑 反力 kN 24 51 225166 45 6096 8348 20120 60124 499303 5133 70 140 3 241 331186 76 2437 5749 08921 48928 736345 8152 33 152 4 由上面计算可知 21m 钢板桩围堰基坑内 继续往下开挖至封底底 20 5m 高度 围堰内水位需在 24 5m 以上 小结 当基坑外水位为小结 当基坑外水位为 25m 25m 时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖时 如采取的降水措施能将基坑内水排干 基坑开挖 为干挖施工 基坑最大干挖至为干挖施工 基坑最大干挖至 22 2m 继续往下开挖至封底底 继续往下开挖至封底底 20 5m 高度 围堰内水高度 围堰内水 位需在位需在 24 5m 以上 以上 如干挖至如干挖至 22 2m 因基坑内为无水施工作业 可考虑对封底进行特殊处理 如在 因基坑内为无水施工作业 可考虑对封底进行特殊处理 如在 护筒上焊接钢筋增加连接力 封底内增设钢筋增加抗弯能力等 减小封底厚度至护筒上焊接钢筋增加连接力 封底内增设钢筋增加抗弯能力等 减小封底厚度至 1m 以内 直接封底后施工承台 以内 直接封底后施工承台 4 基坑抗隆起计算 钢板桩总长 21m 在开挖至封底底 20 5m 时 钢板桩入土深度最小 计算此时的 基坑抗隆起系数 基坑内开挖深度 h0 9 5m 桩体在基坑底面以下的入土深度 D 8 5m 基坑外土层容重的加权平均值为 取水 1 3 519 4 4 59 4 9 514 66kN m 位 25 时最不利水位 基坑内土层容重为 2 9 4 3 kN m 坑外地面荷载为 19 4 597q 3 kN m 根据 Prandtl 公式 地基承载力系数 Nq Nc tan2tan30 62 tan 45 2 tan 4530 6 2 19 704 q Nee 1 tan 19 704 1 tan 30 6 31 627 cq NN 2 10 9 4 8 5 19 7047 31 627 4 981 2 q14 66 9 58 5 97 qc wz DNcN K hD 根据 Terzaghi 公式 地基承载力系数 Nq Nc 3130 631 tan30 6 tan 4218042 22 0 5 0 5 7 007 11 cos 45 cos 4530 6 22 q ee N 1 tan 7 007 1 tan 30 6 10 157 cq NN 0 9 4 8 5 7 0077 10 157 1 751 25 q14 66 9 58 5 97 qc wz DNcN K hD 钢板桩入土长度满足要求 4 34 3 工况三工况三 封底完成 抽干围堰内积水 图 5 8 工况图示意图 单位 m 考虑封底砼顶面以下 0 3m 处钢板桩与封底砼铰结 固结 建立 Midas civil 模 型 根据 基坑工程手册 进行计算 计算简化示意图如下图所示 图 5 9 工况图示意图 单位 m 铰结 图 5 10 反力图 单位 kN 图 5 11 变形图 单位 mm 图 5 12 内力图 单位 kN m 固结 图 5 13 反力图 单位 kN 图 5 14 变形图 单位 mm 图 5 15 内力图 单位 kN m 满足要求 6 3 173 5 10 76 4173 2270 10 M MPaMPa W 4 44 4 工况四工况四 工况四 浇筑下层承台 待下层承台达到设计强度后 在钢板桩与承台之间填 2 7m 厚砂 浇筑 0 3m 厚混凝土 拆除下层内支撑及圈梁 准备浇筑上层承台 图 5 16 工况图示意图 单位 m 其中 浇筑完成下层承台 承台与钢板桩间填 2 7m 厚砂 浇筑 0 3m 厚混凝土 计算中考虑承台分界线以下 0 3m 处钢板桩铰结 固结 建立 Midas civil 模型 根 据 基坑工程手册 进行计算 计算简化示意图如下图所示 图 5 17 简化计算示意图 单位 kN m 铰结 图 5 18 反力图 单位 kN 图 5 19 变形图 单位 mm 图 5 20 内力图 单位 kN m 固结 图 5 21 反力图 单位 kN 图 5 22 变形图 单位 mm 图 5 23 内力图 单位 kN m 满足要求 6 3 142 0 10 62 6173 2270 10 M MPaMPa W 4 54 5 计算汇总计算汇总 表 5 8 各工况计算汇总表 上 下层内支撑反力 kN 钢板桩变形 mm 钢板桩弯矩 kN m 钢板桩应力 MPa 工况一 49 621 9 工况二0 146 126 719328 4144 6 工况三32 5 317 91 0173 576 4 工况四108 05 9142 062 6 五 围堰封底混凝土计算五 围堰封底混凝土计算 5 15 1 围堰封底混凝土抗浮计算围堰封底混凝土抗浮计算 封底厚度按 2 5m 考虑 则围堰封底混凝土受到的浮力 2 2 94 32 520 5 10 2623 458 267552 0 2 FPAkN P 封底砼底水压力 A 封底砼面积 其中钢板桩区域内面积为 2 2 94 2623 458 2229 6 2 2623 4 围堰封底砼自重 2 2 94 24 2 5 2623 458 133776 0kN 2 G 封底混凝土与钢护筒的粘聚力 水下封底混凝土与桩之间的容许粘聚力取 12t m2 则 267552 0 133776 0133776 0QFGkN 混凝土与钢护筒之间剪应力 133776 108 6 120 2 94 58 2 32 94 58 2 3 Q kPakPa 围堰抗浮系数 2 94 58 2 3 1202 94 58 2 3 120 133776 0 1 051 05 267552 0 G K F 满足要求 5 25 2 围堰封底混凝土应力计算围堰封底混凝土应力计算 北塔墩围堰封底混凝土厚度按 2 5m 考虑 其中考虑 0 2m 无效层 混凝土受到的浮力为 2 32 520 5 10120kN m 混凝土受到的重力为 2 24 2 560kN m 则混凝土受到的荷载集度 2 1206060 qkN m 由于 按四铰点简支双向板考虑偏安全 查表得 K 0 1604 1 x y l l 板中心点受到的弯矩为 2 0 1604 60 6 25375 94 x MkN m 取 1m 单宽进行验算 则应力为 2 3 1000 2300 0 882 6 Wm 375 94 426 Pa500 Pa 0 882 kk 六 内支撑受力计算六 内支撑受力计算 6 16 1 下层内支撑计算下层内支撑计算 1 应力计算应力计算 围堰下层内支撑圈梁采用钢板组焊 内支撑钢管采用 1200 14mm 钢管 根据 前面计算 内支撑圈梁最大受力 q 317 9kN m 其简化受力模型如图所示 图 6 1 简化受力模型图 单位 kN m 计算结果 图 6 2 组合应力图 单位 MPa 组合应力最大值出现在圈梁处 最大值为 145 2MPa 图 6 3 剪应力图 单位 MPa 剪应力最大值出现在圈梁处 最大值为 43 5MPa 图 6 4 位移图 单位 mm 图 6 5 位移图 单位 mm 内支撑位移最大值出现在 z 方向 最大值为 11 8mm 45 0mm 满足要求 圈梁位移最大值出现在 x 方向 最大值为 13 3mm 31 5mm 满足要求 由以上计算有 圈梁最大应力 满足要求 145 2MPa 2 下层圈梁接头计算 下层圈梁接头计算 下层接头基本都布置在弯矩最小处 圈梁之间接头处最大内力如下 弯矩 相应剪力 相应轴向力 805 MkN m 518VkN 6218NkN 顶板和底板均采用 32 个 8 8 级 M27 螺栓 腹板采用 45 个 8 8 级 M27 螺栓 1 连接螺栓验算连接螺栓验算 底板对截面中性轴的惯性矩 2104 1 28 1000 750 14 1 517 10 f Imm 顶板对截面中性轴的惯性矩 2104 1 28 860 750 14 1 30 10 f Imm 侧腹板对截面中性轴的惯性矩 3 94 20 1472 5 32 10 12 b Imm 顶板 底板和腹板的惯性矩之和 10104 1 517 1 302 0 532 103 881 10Imm 顶 底板分担的弯矩 10 1 1 10 1 517 10 805315 3 881 10 f f I MMkN m I 一侧腹板分担的弯矩 9 10 5 32 10 805110 3 881 10 b b I MMkN m I 顶 底板接头承受的拉力 1 1 28 1000 6218 2013 0 750 014 2 20 144428 1000860 f M TkN 顶板 底板单个螺栓的抗剪承载力 2 b v 3 14 27228 2 N238 4 kN 顶板 底板单个螺栓的孔壁承压承载力 b c N2728 170 1 4180kN 顶板 底板单个螺栓的最大承载力 b N212kN 顶板全部螺栓承载力 1 32kNTkN 顶板 底板连接螺栓满足要求 腹板最外侧最下排螺栓由弯矩产生的水平方向剪力 3 1 1 22 1 110 10270 2 8 10489500 ii b hn i Ml TkN xy 单个螺栓由轴向力产生的水平向剪力 2 6218 20 1472 4537 109840 h TkN 腹板螺栓所受的总水平向剪力 12 2 83739 8 hhh TTTkN 腹板最外侧最下排螺栓弯矩产生的竖向剪力 3 2 1 22 1 110 10630 6 6 10489500 ii b vn i Ml TkN xy 单个螺栓由剪力产生的竖向剪力 2 518 2 5 8 45 v V TkN n 腹板最外侧最下排螺栓所受总竖向剪力 12 6 65 812 4 vvv TTTkN 腹板单个螺栓的抗剪承载力 2 b v 3 14 27228 2 N238 4 kN 腹板单个螺栓的孔壁承压承载力 b c N2720200 1 4151kN 腹板单个螺栓的最大承载力 b N151kN 合力 22 41 7151 bhv TTTkNkN 腹板连接螺栓满足要求 2 构件截面强度验算构件截面强度验算 顶 底板净截面面积 2 8608 282817808 n Amm 顶 底板 满足要求 3 1 2013 10 113170a 17808 n T MPaMP A 故腹板的净截面惯性矩为 94 4 23 10 j Imm 腹板净截面的正应力为 63 9 110 722 101705 10 115 2170 4 23 1017680 bi j M yN MPaMPa IA 腹板剪应力为 9 9 518 2 8 43 10 25 8120 4 23 1020 VS MPaMPa It 如接头在最大剪力处 剪力为 2186kN 腹板剪应力为 9 9 2186 2 8 43 10 108 9120 4 23 1020 VS MPaMPa It 接头处腹板满足要求 3 拼板强度验算拼板强度验算 顶 底板拼板净截面面积 2 n 7508284021040Amm 顶 底板拼板 3 1 2013 10 95 7 170 21040 n T MPaMPa A 腹板拼接板的净截面惯性矩 94 5 01 10 mm wsn I 腹板拼接板板边缘的弯曲正应力为 63 9 110 632 101705 10 44 2170 5 01 1056160 bi j M y MPaMPa I 腹板拼接板剪应力为 9 9 518 2 4 79 10 6 2120 5 01 1040 VS MPaMPa It 顶板 底板 腹板拼板截面强度满足要求 3 稳定性计算 稳定性计算 1 圈梁计算圈梁计算 圈梁为 1500mm 1000mm 箱梁 截面特性 2 110960Amm 3 47535161 X Wmm 577 X imm 根据 钢结构设计规范 中压弯构件计算有 1 1 0 8 mXX X XX EX MN f AN W N 其中 1 0 mX 1 05 X 1XX WW 最大受压长度为 12 5Lm 235 23521 7 xx L i 0 964 X 2 2 43509 1 1 EX EA Nt 计算应力为 1 36 1 0 8 6239 104461 10 6239 0 964 110960 1 05 47535161 1 0 8 435090 148 7a 170MPa mXX X XX EX MN AN W N MP 按压弯计算圈梁板件的局部稳定 翼缘板局部稳定 0 860 30 740 28 b t 在腹板内设 1 道纵向加劲肋 加强之后局部稳定为 0 726 36 340 20 h t 2 撑杆撑杆 X1 计算计算 撑杆 X1 为 1200 14mm 钢管 截面特性 2 52163Amm 3 15288020 X Wmm 419 X imm 根据 钢结构设计规范 中压弯构件计算有 1 1 0 8 mXX X XX EX MN f AN W N 其中 1 0 mX 1 15 X 1XX WW 最大受压长度为 36 3Lm 235 23587 xx L i 0 641 X 计算应力为 2 2 1272 1 1 EX EA Nt 1 36 1 0 8 4261 10192 10 4261 0 641 52163 1 15 15288020 1 0 8 12720 142 4a 170MPa mXX X XX EX MN AN W N MP 3 撑杆撑杆 X2 计算计算 撑杆 X2 为 1200 12mm 钢管 截面特性 2 44786Amm 3 13169931 X Wmm 420 X imm 根据 钢结构设计规范 中压弯构件计算有 1 1 0 8 mXX X XX EX MN f AN W N 其中 1 0 mX 1 15 X 1XX WW 最大受压长度为 24 4Lm 235 23558 1 xx L i 0 817 X 2 2 2458 1 1 EX EA Nt 计算应力为 1 36 1 0 8 2065 10325 1 10 2065 0 817 44786 1 15 13169931 1 0 8 24580 79 5a 170MPa mXX X XX EX MN AN W N MP 6 26 2 上层内支撑计算上层内支撑计算 1 1 应力计算 应力计算 围堰上层内支撑圈梁采用 2 根 HN900 300 组焊 内支撑钢管采用 1000 12mm 根据前面计算 内支撑圈梁最大受力 q 108kN m 其简化受力模型如图 图 6 6 简化受力模型图 单位 kN m 计算结果 图 6 7 组合应力图 单位 MPa 组合应力最大值出现在圈梁处 最大值为 138 8MPa 图 6 8 剪应力图 单位 MPa 剪应力最大值出现在圈梁处 最大值为 29 1MPa 图 6 9 位移图 单位 mm 图 6 10 位移图 单位 mm 圈梁位移最大值出现在 x 方向 最大值为 12 3mm 32 1mm 满足要求 内支撑位移最大值出现在 z 方向 最大值为 18 1m 45 7mm 满足要求 由以上计算有 圈梁最大应力 满足要求 138 8MPa 2 上层圈梁接头计算 上层圈梁接头计算 上层接头基本都布置在弯矩最小处 圈梁之间接头处最大内力如下 弯矩 相应剪力 相应轴向力 307 MkN m 143VkN 2116NkN 顶板和底板均采用 10 个 8 8 级 M27 螺栓 腹板采用 19 个 8 8 级 M27 螺栓 1 连接螺栓验算连接螺栓验算 顶底板对截面中性轴的惯性矩 294 1 28 600 450 14 3 19 10 f Imm 一侧腹板对截面中性轴的惯性矩 3 94 16 852 0 82 10 12 b Imm 顶板 底板和腹板的惯性矩之和 994 2 3 192 0 82 108 02 10Imm 顶 底板分担的弯矩 9 1 1 9 3 19 10 307122 8 02 10 f f I MMkN m I 一侧腹板分担的弯矩 9 10 0 82 10 30732 8 02 10 b b I MMkN m I 顶 底板接头承受的拉力 1 1 28 600 2116 864 0 450 014 2 16 8522 28 600 f M TkN 顶板 底板单个螺栓的抗剪承载力 2 b v 3 14 27228 2 N238 4 kN 顶板 底板单个螺栓的孔壁承压承载力 b c N2728 170 1 4180kN 顶板 底板单个螺栓的最大承载力 b N180kN 顶板全部螺栓承载力 1 10 1801800864NkNTkN 顶板 底板连接螺栓满足要求 腹板最外侧最下排螺栓由弯矩产生的水平方向剪力 3 1 1 22 1 32 10270 9 6 899100 ii b hn i Ml TkN xy 单个螺栓由轴向力产生的水平向剪力 2 16 852 2116 1924 9 2 16 8522 28 600 h TkN 腹板螺栓所受的总水平向剪力 12 9 624 934 5 hhh TTTkN 腹板最外侧最下排螺栓弯矩产生的竖向剪力 3 2 1 22 1 32 10180 6 4 899100 ii b vn i Ml TkN xy 单个螺栓由剪力产生的竖向剪力 2 143 2 3 8 19 v V TkN n 腹板最外侧最下排螺栓所受总竖向剪力 12 6 43 810 2 vvv TTTkN 腹板单个螺栓的抗剪承载力 2 b v 3 14 27228 2 N238 4 kN 腹板单个螺栓的孔壁承压承载力 b c N27 16 170 1 4103kN 腹板单个螺栓的最大承载力 b N103kN 合力 22 36 0103 bhv TTTkNkN 腹板连接螺栓满足要求 2 构件截面强度验算构件截面强度验算 顶 底板净截面面积 2 6004 282813664 n Amm 顶 底板 满足要求 3 1 864 10 63 2170a 13664 n T MPaMP A 腹板的螺栓孔面积的惯性矩为 84 1 02 10 h Imm 故腹板的净截面惯性矩为 848484 5 67 101 02 104 65 10 jbh IIImmmmmm 腹板净截面的正应力为 63 8 32422 10473 4 10 74 7170 4 65 1010368 bi j M yN MPaMPa IA 腹板剪应力为 8 8 143 2 8 75 10 8 4120 4 65 1016 VS MPaMPa It 如接头在最大剪力处 剪力为 732kN 腹板剪应力为 9 9 732 2 8 43 10 36 5120 4 23 1020 VS MPaMPa It 接头处腹板满足要求 3 拼板强度验算拼板强度验算