1、臨時結構計算范例 雙壁鋼圍堰計算書雙壁鋼圍堰計算書1. 工程概況 某特大橋采用（60.75+100+60.75）m大跨連續梁結構跨越秦淮新河，承臺位于主河道，直為徑17.4m，高4m，底標高-5.0m，施工最大水位為8.0m，河床以下主要為第四系全新統沖積層(Q4al)，下伏基巖為侏羅系上統西橫山組(J3)鈣泥質砂巖和凝灰質砂巖，承臺處地址情況如下圖：圖2-1 承臺處地質情況圖示2. 編制依據2.1 某特大橋設計圖；2.2 路橋施工計算手冊 周水興等著；2.3 鐵路橋涵地基和基礎設計規范TB10002.5-2005；2.3 混凝土結構設計規范GB50010-2002；2.4 鋼結構設計規范（G

2、B500017-2003）；2.5 Midas civil 使用手冊。3. 雙壁鋼圍堰施工方案鋼圍堰在后場加工廠分塊段進行加工，由平板汽車通過施工棧橋運至施工現場，采用分塊拼裝、分節下沉的方法進行施工。鋼圍堰塊段最大重量約11.0t，采用轉換平臺上50t履帶吊進行吊裝施工，利用卷揚機或鏈條葫蘆下放。水下封底混凝土采用剛性導管法。封底后 拆除平臺、割掉護筒，封底混凝土鑿毛整平后,施工承臺、墩身，施工流程圖如下：3-1 施工工藝流程圖4. 鋼圍堰計算4.1結構設計鋼圍堰為單雙壁結合圓形鋼圍堰，內邊線半徑比承臺半徑大10cm。鋼圍堰壁厚1.0m，外直徑尺寸為19.6m、內直徑尺寸為17.6m，壁高為

3、15m。鋼圍堰平面分為8塊，立面分為5節，分節高度為4m+4m+5m+5m。鋼圍堰壁板系統由內、外面板、面板縱肋、壁板桁架、水平環板、隔板組成。第一、二、三節雙壁鋼圍堰內外壁采用6mm厚的鋼板，內外壁間距為100cm。每間隔1m設一道水平環形桁架，桁架采用75×6mm的角鋼焊接而成。第四節單壁鋼圍堰鋼板采用6mm厚的鋼板，豎向每間隔50cm設一道豎肋，豎肋采用75×6mm的角鋼；橫向加勁肋間距為50cm，采用厚15mm、寬180mm的鋼板，圍堰結構如圖： 圖4-1 鋼圍堰立面圖 圖4-2 鋼圍堰平面圖4.2材料設計參數表材料設計參數表序號材料規格材質容重（KN/m3）備注1

4、鋼板厚6mmQ23578.5面板2角鋼75×6mmQ23578.5桁架3混凝土C3025刃角砼4混凝土C2525封底砼4.3. 材料設計強度值鋼材設計強度值（N/mm2）鋼材抗拉、抗壓、抗彎抗剪承壓型號厚度或直徑（mm）Q2351621512532516-4020512040-6020011560-100190110說明：設計強度按鋼結構設計規范GB50017-2003取值。混凝土強度設計值及彈性模量（N/mm2） 種類 等級C25C30抗壓強度11.914.3抗拉強度1.271.43彈性模量2.8E+043.0E+04說明：設計強度按混凝土結構設計規范GB 50010-2002取值

5、。4.4 工況分析 雙壁鋼圍堰下放到設計標高，混凝土封底完成，強度達到設計要求后，在圍堰內抽完水的工況下，鋼圍堰和封底混凝土受力情況均處于最不利狀態，故計算書對此工況下雙壁鋼圍堰和封底混凝土進行分析計算。4.5 荷載計算4.5.1雙壁鋼圍堰承受荷載分析雙壁鋼圍堰承受荷載圖示見圖4-3：圖4-3 雙壁鋼圍堰內、外壁受力圖4.5.1.1 靜水壓力計算河床處靜水壓力: 刃角頂面靜水壓力: 4.5.1.2 動水壓力計算動水壓力采用計算：K圓形截面取0.8；H水深（m），此處為8m；v流速(m/s)，此處為1.73m/s；B阻水寬度（m），此處為22m；水的容重（）；g重力加速度（）。1m寬范圍內的動水

6、壓力：動水作用在鋼板上平均壓力：p=P/A=210/（8x22）=1.2KPa4.5.1.3.土對鋼板產生的壓力計算土壓力采用 計算。 主動土壓力系數，為粘土的內摩擦角； H土層厚度（m）； 土的容重，此處由于土層位于水中，取土的浮容重9。則土壓力計算如下：主動土壓力 綜合上述： 4.5.2 封底混凝土荷載分析 封底混凝土在抽完水的工況下承受水壓力為：4.6 建立模型計算分析4.6.1 模型單元 采用Midas對結構進行空間仿真分析，雙壁鋼圍堰內外壁6mm鋼板采用平面板單元模擬，豎肋75×50×6mm的角鋼和桁架75×75×5mm的角鋼采用梁單元模擬，封

7、底混凝土采用實體單元模擬。4.6.2 邊界條件由于豎向基礎和側向封底混凝土的約束，雙壁鋼圍堰底部設為三向位移約束，封底混凝土與樁基約束設為三向位移約束，與雙壁鋼圍堰倒角亦設為三向位移約束。4.6.3 模型荷載根據上面荷載分析結果，在模型中施加流體壓力荷載模擬水壓和土壓。4.6.4 雙壁鋼圍堰實體模型 雙壁鋼圍堰結構實體模型中，內外側鋼板模擬成5532個板單元，桁架單元模擬成12400個梁單元，模型如下： 4.6.5 分析結果4.6.5.1 雙壁鋼圍堰變形（mm）最大變形值：f=13.3mm<f=22000/600=36.7mm 可4.6.5.2 鋼板組合應力（MPa）最大組合應力：=19

8、3MPa<=215 MPa 可4.6.5.3 內支撐角鋼應力（MPa）最大組合應力：=198MPa<=215 MPa 可5 混凝土封底設計計算5.1 封底混凝土計算模型 封底混凝土實體模型中，混凝土模擬成8088個實體單元，模型如下：5.2 封底混凝土最大變形（單位：mm） 最大位移為：f=0.01mm 可5.3 封底混凝土拉壓應力（單位：Pa）最大拉應力為：=0.34MPa<=1.27MPa 可最大壓應力為：=-0.19MPa<=11.9MPa 可6.鋼板樁整體抗浮計算圍堰封底后，整個圍堰受到水的向上浮力作用，應驗算其抗浮系數K=G/F > 1.2式中：G雙壁鋼圍堰重量+封底混凝土自重+樁基對封底混凝土錨固力+鋼圍堰摩阻力+雙壁鋼圍堰內水重和混凝土重； F水的浮力；浮力： 鋼圍堰重量： g1=1680KN封底混凝土自重：g2=(3.14x9x9-3.14x0.75x0.75x21) x2x24=10428KN樁錨固力： g3=3.14x1.6x2x150x21=31651KN鋼圍堰內水重： g4 =3.14x(10x10-9x