长淮卫淮大桥围堰检算

安徽蚌埠市长淮卫淮大桥围堰检算围堰构造及检算依据围堰构造布置14mx47.1mx7.m，14.7mx14.7m6mm1.2m7575×8mm0.3m200mmx10mm0.5m，第二节及第三节上下间隔均为m∠6×6×80m。1615.2m2.5m5m6.2m+6m+5m)1.2m。围堰平面图及立面图如下：图1-1 围堰平面图（位：cm）

图1-2 围堰立面图（位：cm）长淮卫淮大桥围堰总布置图、相关工程地质资料等；《钢结构设计规范》；《公路桥涵结构及木结构设计规范》；《公路桥涵地基与基础设计规范》；《土力学》；材料参数（Q23A材料密度（kN/m3）抗弯容许应力(MPa)轴向容许应力(MPa)摩阻力标准值（kPa）混凝土24188.518215A3钢78.5------砂土20----15设计荷载计算工况取两个工况进行验算：荷载种类流水压力水流流速10m/s，动水侧压力：𝑃𝑑=𝐾𝐴𝑔𝑣2/2𝑔=1.47×16.9×10.2×10×42/(2×10)=2027.19kN则动水压强最大值出现在静水面处：𝑞max=2𝑃𝑑/(𝐵2ℎ)=2×2424.68/(16.9×12.2)=19.66𝐾𝑃𝑎h，AB2图3-1 流水压力示意图单位：m)静水压力静水压力见图3-2。

图3-2 静水压力示意图单位：m)波浪力作用高度取1.5m，波浪力为作用于高出水面围堰壁板的均布荷载，其大小为15kN/m2，波浪力见图3-3。

图3-3 波浪力示意图(位：m)河底为密实细砂：饱和土容重：γsat=20𝑘𝑁/𝑚3。摩擦角：Φ=31°。=𝑡𝑔2(45°−∅/2)=0.32=𝑡𝑔2(45°+∅/2)=3.12风荷载𝑉2==1.6=1.4×1×1.15×

25.721.6=0.664𝑘𝑃𝑎、1.411.15；0W=V2/1.6为风压值。0风荷载远小于波浪力，可忽略不计。结构设计荷载组合荷载组合一：主动土压力+静水压力+流水压力。荷载组合二：静水压力+流水压力+波浪力+风力。14m×14m×4mH=17.2m6mmH/50+0.25=0.59m。B1=14.7m,1.2mB2=17.1m。6.2m+6m+5m(311.2m隔舱板尺寸隔舱板尺寸见图4-1。图4-1 隔舱板尺寸(单：mm)记h=1200mm，b=450mm，d=12mm，h’=1176mm，则截面特性：ℎ′2 2 2

ℎ2( 2) ℎ𝐼𝑥=∫𝑦𝐴

𝑑𝑦=∫ℎ′(𝑑𝑦−2

)𝑑𝑦+2′𝑏𝑦𝑑𝑦=5.437×10𝑚𝑚2𝑊𝑥=2𝐼𝑥/ℎ=2×5.437×109/1200=9.062×106𝑚𝑚3截面积：A=0.45×0.012×2+1.176×0.012=0.0249𝑚2土压力计算取土的饱和容重为20kN/m3，Ka=0.32。土压力分布如下图：图4-2 土压力分布示图Pmax=𝐾𝑎𝛾′ℎ=0.32×(20−10)×5=16𝐾𝑃𝑎每个隔舱板的抗弯能力计算1 1 1 1M=2𝑃𝑚𝑎𝑥·ℎ·𝐵2·3ℎ=2×16×5×17.1×3×5=1140.00𝑘𝑁·m𝑀 1140.00×103𝑁·m []σ=4𝑊𝑥=4×9.062×10−3𝑚3=31.45𝑀𝑃𝑎<1.3σ满足要求。下沉过程中需保证壁腔内外高差不大于2m。2

=188.5MPa工况二为双壁钢围堰壁腔在水下封底混凝土灌注完毕后。荷载组合考虑：静水压力+流水压力+波浪力+风力。荷载种类围堰所受荷载简图如下：图4-3 工况二围堰受分布示意图(单位：mm)隔舱板受力检算26.2m10.2m102kPa静水压力简化为均布荷载，产生的弯矩为：𝑀1=流水压力产生的弯矩：1

𝑞𝑙28=

102×16.7×428 =3406.8𝑘𝑁·m2M2=2×7.75×4×16.9×3×4=697.78kN·mM=𝑀1+𝑀2=4104.6𝑘N·m𝑀 4104.6×103𝑁·m []σ=4𝑊𝑥=4×9.062×10−3𝑚3=113.3𝑀𝑃𝑎<1.3σ满足要求。水平环板受力检算

=188.5MPa200mm×10mm0.5m~1m1m桁架的计算跨度取两道水平桁架支撑间验算，距离为0.6m。取填充承压混凝土以上第一块完整受力的环板，即取水深10.2m处环板进行验算，水压p=102kN/m2。1M=8𝑞𝑙2

1=8×102×0.62

=4.6𝑘𝑁·m环板与壁板截面共同受力，先求面板参与梁系的有效宽度。按《水利水电工程钢闸门设计规范》计算：(1)BB1bB式中，B主次梁的间距，b(b1b2)/2；01有效宽度系数，按表4-1采用；W=V2/1.6=25.72/1.6=412.8Pa01面板宽度；b1梁肋宽度，当梁上另有翼缘时为上翼缘宽度；表4-1 面板有效宽度数1,2l/b00.511.52.02.534568102010.20.400.580.700.780.840.900.940.950.970.981.0020.160.300.420.510.580.640.710.770.790.830.860.92注：1.l0l0l近似地取l0，其中l2 2.2 B2b2有效宽度系数，按表4-1采用；面板与环板焊接，属连续梁形式，故有效跨度取l0=0.6l。得B60b1=606+10=370mm，l0/b=0.65.2/1=3.12，查得1=0.84。B1b=0.841000=840mm.取较小值,则面板参与梁系的有效宽度为B370mm。如下图所示：图4-4 面板参与环板力有效宽度(单位壁板为O，环形为C2，体心为C1。易求得a=47.39mm，b=52.61mm。𝐼𝑥=𝐼1+𝑎2𝐴1+𝐼2+𝑏2𝐴2𝐼1=

370×6312 =6660𝑚𝑚410×2003 6 4𝐼2=

12 =6.667×10𝑚𝑚𝐼𝑥=6660+47.392×370×6+6.667×106+52.612×200×10=1.72×107𝑚𝑚4σ=𝑀𝑦𝑚𝑎𝑥=4.6𝑘𝑁·m×152.61mm=40.8𝑀𝑃𝑎<1.3[σ]=188.5MPa满足要求。

1.72×107𝑚𝑚4水平桁架的斜杆受力计算10.2m1m，AB、AC√1.220.32=1.24m图4-5 水平桁架斜杆力简图(单位：mm)F=102kPa×1m×0.6m=61.2kNBC杆件拉力，AB、AC杆受相同压力。∠63×63×8A=9.515cm2。有：a)ABAC杆受压：N=0.5FX1.24/1.2=31.62KNNA

103104

33.23MPa

]

（）b)BC杆受拉：N=0.5FX0.5/1.2=12.75KNNA

12.75103104

]

（）综上，水平桁架的斜杆满足要求。竖向主龙骨受力验算∠75×75×8mm0.3m。12m。33m30kPa0.3mq=P·B=30kPa×0.3m=9kN/m。𝑞𝑙2M=𝑀 1.125×

8=1.125𝑘𝑁·m[]满足要求。

σ=𝑊𝑥=11.2×10−6=100.3𝑀𝑃𝑎<1.3σ

=188.5MPa围堰整体抗浮验算计算围堰自重钢材容重γ=78.5kN/m3，围堰高H=17.2m。围堰按照每节统计的材料表如下：表5-1第一节围堰材料表构件名称构件编号规格用料件数重量计算总重K1块外壁N016mm钢板980cmX620cm47.85t/m^311.447K1块内壁N026mm钢板980cmX500cm47.85t/m^39.232K2块内壁N02a6mm钢板490cmX500cm47.85t/m^34.616封底钢板N036mm钢板980cmX42cm+π/4X（120^2-78^2)cm^247.85t/m^30.899刃脚内壁N046mm钢板980cmX143.6cm47.85t/m^32.659K2块外壁N056mm钢板688.5cmX620cm47.85t/m^38.042刃脚拐角内壁N086mm钢板8767.7cm^247.85t/m^30.165竖肋N1∠75X75X849cm44409.03kg/m19.646水平横撑N2∠63X63X899cm17207.47kg/m12.720水平横撑N2a∠63X63X8102cm807.47kg/m0.610水平横撑N2b∠63X63X899.5cm407.47kg/m0.297水平环板N310mm钢板490cmX20cm2407.85t/m^318.463刃脚加固钢板N3a10mm钢板143.6cmX20cm1887.85t/m^34.250隔板加固钢板N410mm钢板120cmX20cm1607.85t/m^33.014环板加固块N510mm钢板15cmX20cm6407.85t/m^31.507拐角环板N610mm钢板1/4·π·120^2cm^2407.85t/m^33.551刃脚竖肋N7∠160X160X10120cm18824.7kg/m5.572隔舱板N812mm钢板500cmX120cm+120cmX81cm+45cmX（620+500）cm167.85t/m^318.104合计----124.7955-2第二节围堰材料表构件名称构件编号规格用料件数重量计算总重K1块内外壁N066mm钢板980cmX600cm87.85t/m^322.156K2块外壁N05a6mm钢板688.5cmX600cm47.85t/m^37.783K2块内壁N06a6mm钢板490cmX600cm47.85t/m^35.539竖肋N1a∠75X75X899cm26649.03kg/m23.815水平横撑N2∠63X63X899cm10327.47kg/m7.632水平横撑N2a∠63X63X8102cm487.47kg/m0.366水平横撑N2b∠63X63X899.5cm247.47kg/m0.178水平环板N310mm钢板490cmX20cm1447.85t/m^311.078隔板加固钢板N410mm钢板120cmX20cm967.85t/m^31.809环板加固块N510mm钢板15cmX20cm3847.85t/m^30.904拐角环板N610mm钢板1/4·π·120^2cm^2247.85t/m^32.131隔舱板N8a12mm钢板600cmX120cm+45cmX600cmX2167.85t/m^318.991合计----102.3815-3第三节围堰材料表构件名称构件编号规格用料件数重量计算总重K1块内外壁N076mm钢板980cmX500cm87.85t/m^318.463K2块外壁N05b6mm钢板688.5cmX500cm47.85t/m^36.486K2块内壁N07a6mm钢板490cmX500cm47.85t/m^34.616竖肋N1∠75X75X899cm22209.03kg/m19.846水平横撑N2∠63X63X899cm10327.47kg/m7.632水平横撑N2a∠63X63X8102cm487.47kg/m0.366水平横撑N2b∠63X63X899.5cm247.47kg/m0.178水平环板N310mm钢板490cmX20cm1447.85t/m^311.078隔板加固钢板N410mm钢板120cmX20cm967.85t/m^31.809环板加固块N510mm钢板15cmX20cm3847.85t/m^30.904拐角环板N610mm钢板1/4·π·120^2cm^2247.85t/m^32.131隔舱板N8b12mm钢板500cmX120cm+45cmX500cmX2167.85t/m^315.826合计----89.334其中，围堰三节的划分见图1-2,；K1块、K2块的划分见图5-1。图5-1 围堰分块示意图单位由表5-15-2、5-3知钢围自为：G𝑧=124.795+102.381+89.334=316.51𝑡=3165.1kN计算钢围堰所受浮力1V1=2×1.2×1.2×14.7×4+(1.23

1−3×1.22

×1.2)=43.49𝑚3图4-6 刃脚示意图(单刃脚上度17.2-1.2=16m。围堰双壁间刃脚以上部位体积：1𝑉2=1.2×14.7×16×4+4×𝜋×1.22

×16×4=1193.66𝑚3围堰双壁间填筑素混凝土5m高，该部分混凝土体积为：1 2 3V𝑐=𝑉1+(1.2×14.7+4×𝜋×1.2)×3.8×4=328.81𝑚素混凝土γ=24kN/m3，则素混凝土重:G𝑐=𝑉𝑐×𝛾=328.81×24=7891.41𝑘𝑁在水中围堰体积：则水浮力：

V=

+

×14=1087.94𝑚316F1=ρgV=10×1087.94=10879.4kN13m，自重：𝐺 =𝑉×13×10=1193.66×13×10=9698.49𝑘𝑁𝑊 2 16 16计算围堰与土体摩阻力围堰壁内外在土中沉降时所受到的摩阻力：砂性土摩阻力标准值取15kPa，外壁：𝑅1=𝑈(ℎ−2.5)𝑞=(14.7×4+2𝜋×1.2)×(5−2.5)×15=2472.74𝑘𝑁内壁：𝑅2=