石梯巴河特大桥钢围堰渡洪分析

1、石梯巴河特大桥钢围堰、栈桥渡洪分析一、钢围堰情况介绍石梯巴河特大桥长为1462.94m，中心里程：D1K90+723,由4跨连续刚构和37跨预制T梁组成，跨度布置为：1×24+10×32+(48+2×80+48)连续刚构+25×32+1×24m。12#墩、13#墩、14#墩为主墩，12#墩、13#墩施工措施为双壁钢围堰，14#墩施工措施为草袋围堰。13#墩深水基础于2010年12月开始施工，于2011年3月8日完成13#墩钢围堰封底；预计于4月30日完成17根钻孔桩灌注；12#墩预计于4月15日完成水下爆破，预计4月28日完成12#墩钢围堰封底

2、，封底厚度约为2.1m。12#、 13#墩双壁钢围堰要经历一个汛期。12#、13#墩双壁钢围堰安全渡洪对石梯巴河特大桥至关重要。二、13#钢围堰渡洪分析计算1.围堰自重计算1.1计算钢围堰自重钢围堰材料总质量为M=230t则钢围堰材料的总自重为G1=Mg=230×10=2300（kN）。1.2计算封底混凝土重量混凝土容重为 =24kN/m3封底混凝土平均厚度h=2.35m，根据实测经过计算得，实测记录下表。实测河床底标高及封底厚度（封底混凝土顶部高程244.748m）点编号1#2#3#4#5#6#7#底部标高（m）243.66242.26241.35242.96242.36241.9

3、6240.78封底厚度（m）1.092.493.41.792.392.793.97点编号8#9#10#11#12#13#14#底部标高（m）243.06242.06240.86243.26242.46241.95240.8封底厚度（m）1.692.693.891.492.292.83.95点编号15#16#17#18#19#20#底部标高（m）243.66241.87240.81243.95243.55243.9封底厚度（m）1.092.883.940.81.20.85平均厚度2.35m 围堰内层宽为a=16.8m，长为b=20.4m则封底混凝土的重量为G2=×h×a

4、15;b=19329.408kN1.3计算围堰内隔舱水重水容重/=10kN/m3水头为9.88m，即围堰顶到封底混凝土顶面的高差7.53与封底混凝土平均厚度2.35之和。围堰尺寸a/=18.8m， b=20.4m，内外两层间距c=1m围堰内水自重G3= 2×（a/+b）×c×9.88×/=7578.3552kN。1.4围堰的自重G= G1+ G2+ G3= 29207.7632kN2.浮力计算抽水后钢围堰受到的浮力为：F1=/×a/×b/×9.88= 41606.66kN3.桩基约束力计算桩基粘结力取0.10MPa桩基截面直

5、径d=2.3m，根数为17根桩基与混凝土接触面积为S=17×3.14×d×h=17×3.14×2.3×2.35=288.5189m2则桩基约束力F2=S×0.10×1000=28851.89kN4.抗浮力计算安全系数K=（G+F2）/F1= 74380.43/41606.66=1.39>K0结论：围堰整体能够满足抗浮要求5抗倾覆验算作用于钢围堰上的流水压力可按下式计算：式中：取K=1.33，g=10m/s2,v=4.76m/s2,则：A=9.88×18.8=185.744m2P=1.33×

6、186.684×10×4.762/(2×10)= 2798.66kN5.1抗滑移验算围堰总重G=29207.7632kN，G+F2 - F1=32773.77而P=2798.661kN<(G+F2 - F1)=0.15×32773.77kN=4916.0655kN抗滑移系数为1.756>K,所以满足抗滑移要求。5.2抗倾覆验算如图在O点处，倾覆力矩-自重与浮力产生的合力矩=2798.661×9.88/3-32773.77×22.4/2<0即满足抗倾覆要求。6、小结6.1、通过计算可知即在完成混凝土封底的情况下就能满足

7、钢围堰渡洪。根据我部工期安排，可以在洪水来临前完成17根钻孔灌注桩的灌注，可以做到有桩渡洪。因此13#墩双壁钢围堰能够安全渡洪。6.2、为巩固钢围堰的安全性，在汛期来临时，坚持24小时值班制度，当发现水位上涨时，从钢围堰外面向里面注水,使钢围堰内外水压保持平衡。防止水压过大对钢围堰造成损坏。三、12#钢围堰渡洪分析计算1围堰自重计算1.1计算钢围堰自重钢围堰材料总质量为M=230t则钢围堰材料的总自重为G1=Mg=230×10=2300（kN）。1.2计算封底混凝土重量混凝土容重为 =24kN/m3封底混凝土平均厚度h=2.10 m，根据实测经过计算得。围堰内层宽为a=16.8m，长

8、为b=20.4m则封底混凝土的重量为G2=×h×a×b=17273.088kN1.3计算围堰内水重考虑到洪水季节不施工，为防洪要求围堰内应注满水水容重取/=10kN/m3围堰内隔舱水重水头为9.63m，即围堰顶到封底混凝土顶面的高差7.53m与封底混凝土平均厚度2.10m之和。围堰外层宽a/=18.8m，内层长b=20.4m，内外两层间距c=1m围堰内隔舱水自重G3= 2×（a/+b）×c×9.63×/=7549.92kN围堰内注水重围堰顶到封底混凝土顶面的高差7.53m，围堰内层宽a=16.8m，内层长b=20.4m围堰内

9、注水重G4=7.53×a×b×/=7.53×16.8×20.4×10=25806.816kN1.4围堰的自重G=G1+G2+G3+G4=2300+17273.088+7549.92+25806.816=52929.824kN2.浮力计算钢围堰受到的浮力为：F1=/×a/×b/×9.63= 40553.8599kN3.抗浮力计算安全系数K=G/F1= 52929.824/40553.859=1.3>K0结论：围堰整体能够满足抗浮要求4抗倾覆验算作用于钢围堰上的流水压力可按下式计算：式中：取K=1.33

10、，g=10m/s2,v=4.76m/s2,则：A=9.63×18.8=181.044m2P=1.33×181.044×10×4.762/(2×10)= 2727.845kN4.1抗滑移验算围堰总重G=52929.824kN，G- F1=52929.824-40553.859=12375.965kN而P=2727.845kN>(G-F1)=0.15×12375.965kN=1856.395kN为满足抗滑移要求，需要在钢围堰内增加额外配重871.45kN，为满足要求我部决定向钢围堰隔舱内加砂。砂的比重为1.6t/m3隔舱内填砂高度h

11、871.45=22.4×1×0.5×2×0.6×10+16.8×1×0.5×2×0.6×10+22.4×（h-1）×1×2×0.6×10+16.8×（h-1）×1×2×0.6×10故当h =2.35m 时，12#钢围堰刚好满足抗滑移要求；为增大12#钢围堰渡洪安全系数，在隔舱内加砂高度取5m。所以满足抗滑移要求。4.2抗倾覆验算为了增加安全系数，验算时未考虑石笼重量。如图在O点处，倾覆力矩-自重与

12、浮力产生的合力矩=2727.845×9.63/3-12375.965×22.4/2<0即满足抗倾覆要求。5、小结5.1通过计算可知即在完成混凝土封底的情况下就能满足钢围堰渡洪。根据我部工期安排，能够在汛期之前完成12#钢围堰的封底工作。因此12#墩双壁钢围堰能够安全渡洪。5.2、为巩固钢围堰的安全性，在汛期来临时，坚持24小时值班制度，当发现水位上涨时，从钢围堰外面向里面注水,使钢围堰内外水压保持平衡。防止水压过大对钢围堰造成损坏。5.3、12#钢围堰在4月28日完成封底的情况下，用过上述计算可知，能够安全渡洪；若在4月28日完不成封底，对钢围堰进行拆除，运至岸上，此情况下钢围堰不渡洪，不存在风险。四、栈桥渡洪分析经过我部研究决定，在洪水期间不进行12#墩、13#墩施工，5月1日开始拆除栈桥面板、贝雷架和