2#钢套箱计算书Word文档下载推荐.docx
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容许轴向力[σ]=140MPa
容许剪应力[τ]=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1.3×
145=188.5MPa,容许轴向应力取1.3×
140=182MPa,容许剪应力取1.3×
85=110MPa。
(2)C25混凝土:
弹性模量Ec=2.8×
104MPa
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/m2
3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:
,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:
则第二次浇注混凝土侧压力为:
4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Φ32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Φ32精轧螺纹钢筋吊杆,共计16根。
1m封底混凝土重:
87.8×
2.4=211t
每根拉压杆受力为:
(211+60)/(4×
4)=17t
4.2底板计算
底板承受封底混凝土荷载,封底混凝土重24×
1=24KPa,均匀作用在底板上。
底板面板采用δ=6mmQ235B钢板,主梁采用2[28b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=b×
h2/6=0.01×
0.0062/6=6×
10-8m3
Ix=b×
h3/12=0.01×
0.0063/12=1.8×
10-10m4
M允=145000×
6×
10-8=0.0087KN.m
Q允=85000×
(0.01×
0.006)=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=488cm4
77.5×
10-6=11.237KN.m
(0.126×
0.005)×
10-4=53.55KN
EA=380478KN;
EI=1024.8KN.m2
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2[28b计算
2[28b:
Wx=732cm3,Ix=10260cm4
732×
10-6=106KN.m
(0.28×
0.0095×
2)=452.2KN
EA=1916628KN;
EI=21546KN.m2
最大弯矩为109.65KN.m<1.3×
106=137.8KN.m,满足要求。
最大剪力为181.07KN,满足要求。
4.3壁板计算
计算采用MidasCivil2006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
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:
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
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φ273×
6mm,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-18.8
,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
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0.443MPa<1.23MPa,满足要求。
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)
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):
组合应力图:
最大拉应力为0.971MPa<1.23MPa,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
握裹强度按150KN/m2计,则总握裹力为4×
9.5×
150=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:
封底混凝土自重:
211t
握裹力:
570t
竖直向上力包括:
F=10.8×
10.8×
(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:
承台混凝土自重:
4.2×
2.6=1274t。
竖直向上的力包括:
(84.57-82.5)=241t
抗下滑稳定系数K=∑F上/∑F下=(570+241)/(60+211+1274)=0.52,不稳定。
故承台分两次浇注,第一次浇注高度1.5m,则承台混凝土自重:
1.5×
2.6=455t。
抗下滑稳定系数K=∑F上/∑F下=(570+241)/(60+211+455)=1.12,稳定。
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