毕业设计--土木工程 02 - 图文(8)

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图2-22 弯矩内力图(单位：kN·m)

支反力见图2-23。

图2-23 支反力(单位：kN)

R1=258.1KN,R2=374.1kN，

拆除下支撑后隔舱板承受总弯矩：M0=495.7?5.2=2577.6kN?m，

??M0/W=2577.6/9.963=258.7MPa>[?]=160MPa，不满足故不能拆除下支撑。

2.4 围堰整体抗浮验算

2.4.1 围堰下沉系数计算

2.4.1.1 计算围堰自重

钢材容重?=78.5kN/m3，围堰高H=22.5m。 (1)计算壁板自重

外壁板自重G1=15.6?4?0.006?22.5?78.5=661.28kN， 内壁板自重G2=13?4?0.006?22.?78.5=551.07kN， 平面桁架共26层。 (2)计算环板重

G3={[15.62-(15.6-0.2?2)2]+[(13+0.2?2)2-132]}?0.01?26?78.5=467kN。 (3)计算水平桁架重

每层桁架共有角钢28个，每个角钢重0.06kN， 平面桁架重G4=28?26?0.06=4.68kN。

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(4)横撑重

隔舱板有8个，竖向隔舱板重G5=?AH=78.5?0.02597?8?22.5=371.5kN， 内支撑重G6=283.1kg/m?10?13?4?2?10-3=294.4kN。 (5)计算竖肋重量

外壁竖肋间距0.3m，平面上竖肋共有(15.6/0.3+1)?4=212个， 角钢L125密度为19.133kg/m3，

外壁竖肋重量为19.133?10?10-3?22.5?212=912.6kN，

内壁竖肋间距取0.3 m，平面上竖肋共有([13/0.3]+1)?4=176个， 则内壁竖肋重量为19.133?10?10-3?(22.5-1.5)?176=707.2kN， 则钢围堰自重为G?G1+G2+G3+G4+G5+G6+912.6+707.2，

=661.28+551.07+467+43.68+371.05+294.4+912.6+707.2=4008.28kN。

图2-24 首节围堰立面图(单位：m)

2.4.1.2 计算钢围堰所受浮力

(1)围堰各部分体积计算

11刃脚体积：V1=?1.3?1.5?13?4+4?(1.33-?1.32?1.5)=56.11m3 刃脚见图2-24。

23刃脚以上高度H'=22.5-1.5=21m，

围堰隔舱体积：V2=1.3?13?4+1.32?4?21=1561.56m3， 围堰隔舱总体积：V?V1+V2=56.11+1561.56=1617.67m3，

围堰隔舱内填筑素混凝土，填到顶面为止，素混凝土??23kN/m3， 则素混凝土重G'=23?1617.67=37206.41kN。 (2)围堰所受浮力计算

在水中围堰体积：V=56.11+(1.3?13?4+1.32?4)?19=1468.95m3，

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则水浮力：F??gV=10KN/m3?1468.95=14689.5kN。 2.4.1.3 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：Rf1=U(h-2.5)q=15.6?4?(12.5-2.5)?15=9360KN， 内壁：Rf2=U(h-2.5)q=13?4?(12.5-2.5)?15=6630KN， 式中U表示周长。

钢刃脚斜面的正面阻力：Rf3=(1.3?13?4+1.32?4)?50?2=7436kN(地质资料提供值乘以2，50为端阻力)，

G?G'4008.28+37206.41围堰下沉系数R?==1.08>1。

Rf1?Rf2?Rf3?F9360+6630+7436+14689.52.4.2 竖向抗浮力计算

2.4.2.1 钢围堰自重

钢围堰自重(包括隔舱内素混凝土重量)G1=4008.28+7206.41=41214.69kN， 封底混凝土自重G2=23?13?13?3=11661kN。 2.4.2.2 竖向抗浮力计算

抽水后钢围堰受到的浮力为：

F1=14689.5+10?13?13?11=14689.5+18590=33279.5kN，

安全系数K=(41214.69+11661)/33279.5=1.59>K0=1.3围堰整体稳定性满足要求。

2.4.3 封底混凝土强度验算

采用C30水下封底混凝土封底，高度3m,混凝土在围堰形成支点反力的情况下，承受围堰抽水后产生的上浮力，封底混凝土底承受水压面积S=13?13=169mm2，

最大水头差按?h=20.5-6.5=14m计算。 2.3.3.1 封底混凝土弯曲应力验算

取1m宽封底混凝土计算：

q=14?10?1-23?3=71kN/m，

按简支近似计算，跨度L=13m。

11Mmax=?q?L2=?71?132=1499.9kN?m，

88W=(1000?30002)/6=1.5?109mm4，

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则??M/W=1499.9?106/1.5?109=0.99MPa<[?](=3/1.6=1.875MPa)可。 (由于本结构为临时结构，故混凝土容许弯拉应力应取1.6的安全系数)。 2.4.3.2 封底混凝土抗浮力验算

围堰系统在水中受到浮力作用，在分析中还应进行围堰抗浮稳定性验算。 (1)浮力

F???hS=10?14?13?13=23660kN。

(2)抗浮力

封底混凝土自重G??V=23?13?13?3=11661kN， 封底混凝土与围堰内壁摩阻力取150kN/m2 ， 则f?qS=150?13?3?4=23400kN，

抗浮力：P?G?f=11661+23400=35061kN。 (3)安全系数

K?P/F=35061/23660=1.49>1.3，满足要求。

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第3章 围堰施工工艺

3.1 围堰加工工艺

为便于施工，“钢堰”制作时在平面上分块和高度上分节。分块时力求等分和对称；分节高度则以制作、接高的起重能力而定，在条件允许时，节段越次数和水平焊缝的现场焊接量。

分块是“钢堰”制作的第一道工序，也是施工质量的首道关口。为使块体几何尺寸准确和具有互换性，应在特制的胎架上进行组装。为保证焊缝质量和水密性，力求平焊，尽量减少仰焊和立焊。制作时应选择具有块体翻转技术措施和起重能力的专业厂家加工。

块体运输一般都用船运，因其体积大，陆运有诸多不便。运输堆放时，要存放均匀，绑扎牢固，确保运输过程的安全。

首节“钢堰”的组拼是施工中的重要环节，它对施工进度和施工投人有举足轻重的作用。组拼方法与施工单位的设备、水上起重能力和习惯作法有关。常用的组拼方法有：

(1)在墩位附近岸侧设浮式拼装平台拼装成节，起重船整节起吊就位； (2)在两导向船间设浮式平台，用导向船上的起重设备起吊块体拼装成节，在导向船上设吊架吊起，退出浮式平台下放就位；

(3)在两导向船间架设临时拼装平台，用导向船上的起重设备起吊块体拼装成节，在导向船上设吊架吊起，拆除临时拼装平台，下放就位；

(4)在墩附近岸侧修建简易滑道，在滑道上拼装成节后下滑人水，拖运至导向船组就位。

本设计钢围堰的制作流程如下：

(1)胎架设置。为了使钢围堰外形尺寸达到要求，车间制作时，首先要设置组装用胎架。组装胎架应有足够的刚度，防止构件在组焊过程中变形。钢围堰分块组装胎架应力求尺寸精确一致，以保证每座胎架组焊出来的产品尺寸的一致性。

(2)钢围堰下料。钢围堰构件在下料前制作样品，凡构件中不能确定尺寸的零件或组合连接关系复杂的构件，通过制做实样来确定尺寸。

(3)分块组装。组装壁板、环板、水平桁架等构件按由外壁逐渐组拼到内壁的顺序进行组装。

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