钢套箱计算书

2#主墩钢套箱计算书1 设计参数取值1) 承台底标高： 83.5m2) 套箱底板顶面标高： 82.5m3) 壁板顶标高： 87.7m4) 壁板底标高： 82.5m5) 封底混凝土厚： 1.0m6) 设计高水位： 86.22m（10年一遇）7) 设计低水位： 84.57m2 材料容许应力值（1）Q235钢：容许弯应力w=145MPa容许轴向力=140MPa容许剪应力=85MPa。参考路桥施工计算手册，临时结构钢材容许应力可提高1.3倍。本计算中Q235钢材容许弯应力取1.3145=188.5MPa，容许轴向应力取1.3140=182MPa，容许剪应力取1.385=110MPa。（2）C25混凝土：弹性模量Ec=2.8104MPa轴心抗压强度fcd=11.5MPa轴心抗拉强度ftd=1.23MPa（3）钢护筒与混凝土之间握裹力：取经验值150KN/m23荷载取值3.1 静水压力桥位处设计最高水位86.22m，钢套箱壁板底部高程为82.5m。则壁板底部最大静水压强为： P=h=1086.22-82.5=37.2KPa，从水面至套箱底部呈线性分布，如下图所示。图1 静水压力图3.2 混凝土荷载承台分两次浇注，第一次浇注1.5m，第二次浇注2.7m，则第一次浇注混凝土侧压力为：P=H=261.5=39KPa则第二次浇注混凝土侧压力为：P=H=262.7=70.2KPa4钢套箱结构工况分析4.1吊杆计算4.1.1整体下放阶段采用32精轧螺纹钢筋吊杆，共计4根。钢套箱重：60t每根吊杆承受拉力为15t，满足要求。4.1.2封底混凝土浇注阶段采用32精轧螺纹钢筋吊杆，共计16根。1m封底混凝土重：87.82.4=211t钢套箱重：60t每根拉压杆受力为：（211+60）/（44）=17t4.2底板计算底板承受封底混凝土荷载，封底混凝土重241=24KPa，均匀作用在底板上。底板面板采用=6mmQ235B钢板，主梁采用228b型钢，次梁采用12.6工钢。4.2.1面板计算取1cm宽板条计算，Wx=bh2/6= 0.010.0062/6=610-8m3Ix=bh3/12= 0.010.0063/12=1.810-10m4M允=145000610-8=0.0087KN.mQ允=85000(0.010.006)=5.1KN计算模型如下：杆件单元受力如下：最大弯矩为-0.007KN.m，最大剪力为0.078KN，满足要求。4.2.2工12.6计算工12.6：Wx=77.5cm3,Ix=488cm4M允=14500077.510-6=11.237KN.mQ允=85000(0.1260.005) 10-4=53.55KNEA=380478KN；EI=1024.8KN.m2计算模型如下：弯矩图：最大弯矩为5.45KN.m，满足要求。剪力图：最大剪力为11.91KN，满足要求。4.2.3主梁228b计算228b：Wx=732cm3,Ix=10260cm4M允6=106KN.mQ允=85000(0.280.00952) =452.2KNEA=1916628KN；EI=21546KN.m2计算模型如下：弯矩图：最大弯矩为109.65KN.m1.3106=137.8 KN.m，满足要求。剪力图：最大剪力为181.07KN，满足要求。4.3壁板计算计算采用Midas Civil 2006整体建模分析：面板采用面单元，小肋、大肋、背枋、内支撑等采用梁单元建立模型。工况一：1m封底混凝土浇注阶段荷载：1m高封底混凝土荷载受力模型如下（2#-1）：面单元（面板）最大组合应力为32.7MPa，应力图如下：梁单元最大应力为148.5MPa，应力图如下：结构总体变形图如下：X轴方向（横桥向）最大变形5mm，Y轴方向（顺桥向）最大变形为5mm，Z轴方向（竖向）最大变形7mm。工况二：封底混凝土达到设计强度后抽水阶段荷载：静水压力受力模型如下（2#-2）：面板最大组合应力为79MPa，应力图如下：梁单元最大应力为158.9MPa，应力图如下：结构总体变形图如下：X轴方向（横桥向）最大变形4mm，Y轴方向（顺桥向）最大变形为4mm，Z轴方向（竖向）最大变形4.5mm。工况三：第一层承台混凝土浇注阶段（1.5m）荷载组合：静水压力+1.5m高混凝土荷载面单元最大应力为18.4MPa，应力图如下：梁单元最大应力为81.7MPa，应力图如下：工况四：内支撑割除，第二层承台混凝土浇注阶段荷载组合：静水压力+第二层2.7m高混凝土荷载面板最大应力为71.9MPa，应力图如下：梁单元最大应力为135.8MPa，应力图如下：4.4内支撑计算内支撑钢管为2736mm，A=50cm2，Ix=44.8cm4。根据以上计算，工况二内支撑受力为最不利，如下所示。钢管内支撑所受最大组合应力-18.8MPa，即轴向力9.4t，满足要求。应力图：内力图：4.5封底混凝土计算（1m）（1）混凝土强度计算工况一：封底混凝土达到设计强度后未浇筑承台混凝土之前(仅考虑浮力影响)均布荷载（设计水位取86.22，封底混凝土底标高82.5m）：（向上）封底混凝土自重由程序自动计入。采用Midas程序，取整个承台封底混凝土进行计算，护筒与混凝土接触面约束简化为固结，模型如下（1m封底混凝土）：计算模型组合应力：最大拉应力为0.443MPa1.23MPa，满足要求。工况二：浇筑4.2m承台混凝土阶段（取最不利工况即最低水位84.57m验算）承台混凝土荷载：（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动计入。采用Midas程序，取整个承台封底混凝土进行计算，护筒与混凝土接触面约束简化为固结，模型如下（1m封底混凝土工况二）：计算模型组合应力图：最大拉应力为0.971MPa1.23MPa，满足要求。（2）握裹力计算封底混凝土厚度1m，护筒与封底混凝土接触面积为A=2rh=21.5161=9.5m2,握裹强度按150KN/m2计，则总握裹力为49.5150=5700KN。（3）套箱抗上浮（下滑）稳定性验算在高水位时（86.22m），封底混凝土浇注完成后承台混凝土浇注之前，钢套箱抗浮稳定性计算竖直向下力包括：套箱自重：60t封底混凝土自重：211t握裹力：570t竖直向上力包括：浮力：F=10.810.8（86.22-82.5）=434t抗浮稳定系数K=F下/F上=（60+211+570）/434=1.94，稳定。在低水位时（84.57m），承台砼浇筑阶段、套箱抗下滑稳定性计算竖直向下的力包括：套箱自重：60t封底混凝土自重：211t承台混凝土自重：10.810.84.22.6=1274t。竖直向上的力包括:握裹力：570t浮力：F=10.810.8（84.57-82.5）=24