海上桥梁承台钢吊箱设计方案计算书.docVIP

深水高桩承台钢吊箱设计计算书 1.工程概述 1.1承台概况 主线桥66#、70#、79#右幅、80#、81#、85#～88#墩均为深水基础高桩承台，材料为C40海工混凝土，封底混凝土为C20。承台底标高为+0.3，承台尺寸为9.4×7×2.8和9.2×6.3×2.5两种类型，如下图所示： 承台构造 图1.1 1.2水文 桥位处于伶仃洋，一个太阳日内出现两次高潮两次低潮，日潮不等现象显著。月内有朔、望大潮和上、下弦小潮，约15天一周期。平均潮差为1.38～1.61之间，最大流速为0.73m/s。主线桥海上段设计高潮位为+3.576，设计低潮位为-1.384。 1.3工程地质 上述墩位处在深水区域，海底标高为-2.010～-4.600，地层主要为淤泥、亚粘土、粗砂和岩层，详细地质资料详见地勘资料。 2.设计依据 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）； 《建筑结构设计综合手册》； 《公路桥涵施工技术规范》 《钢结构设计规范》 《海港水文规范》 3.钢吊箱设计 3.1承台施工概述 承台底面标高高出净水面，且海水较深，拟采用有底钢吊箱施工承台。根据设计文件要求，承台混凝土浇注完毕后，须进行防腐涂装，因此钢吊箱设计时四边尺寸必须要超出承台实际尺寸（现考虑预留1m），为后期涂装留有足够施工空间。承台混凝土浇筑需准备一套模板，混凝土一次浇筑成型，整个钢吊箱只是起围护止水的作用。两种类型承台尺寸接近且其所处的地理水文环境类似，考虑共用同一类型尺寸钢吊箱，按大尺寸承台设计，钢吊箱侧壁模板和底篮总重量为56吨。 3.2钢吊箱初步设计 承台封底混凝土厚1.5m，侧模板高度为6m，顶口高出设计高潮位1.224m，面板采用6mm钢板，竖肋采用槽18a，按0.6m间距布置，水平肋采用槽14a，按0.4m间距布置，圈梁采用双肢槽20a。只在模板顶口布置一层内支撑，材料选取φ450钢管。底篮采用型钢模板和“井”字型承重工钢梁作为封底混凝土浇筑时的主要受力构件。布置图如下所示： 侧壁模板布置 图3.2-1 底篮布置 图3.2-2 3.3钢吊箱侧壁模板设计验算 3.3.1最不利工况 侧壁模板主要是起围护止水的作用，当封底混凝土达到强度并抽水完成时，钢吊箱内外水头差最大，为最不利工况。 3.3.2荷载计算 侧壁模板承受水平向荷载，按照设计规范，水平力=静水压力+流水压力+波浪力+其它。 (1)净水压力 净水压力呈线性分布作用在侧壁模板上，设计高潮位其值为0，最大水压从封底混凝土顶面考虑，F净水=（3.576-0.300）×10=32.76kN/m2。 (2)流水压力 式中：F流水——钢吊箱所受的水流作用力，kN； ξ1——挡水形状系数,矩形采用1.3，流线型采用0.75； γ1——水的容重，10kN/m3； A——钢吊箱入水部分在垂直于水流方向上的平面投影，取1m2计算。 V——水的流速，按照广深桥梁设计文件说明，V=0.73m/s； g——重力加速度，g=9.81m/s2。 流水压力较小，为简化计算，按等代均布荷载在设计高潮位范围内布置。 (3)波浪力 根据广深桥梁设计文件说明，互通海上段(1号计算点位)50年一遇波浪参数如下： 频率F：H1% 波高H：2.89m 周期T：4.2s 波长L：20.7m 平均水深d：3.60m 海底坡度i：1/80（读海底地形图参数） 首先考虑波浪类型，模板按直墙考虑，底部基础看做暗基床， ，3.6＜2×2.89=5.78，i=1/80＜1/10 根据《海港水文规范》的规定，波浪属于远破波。波浪力计算简图如下： 波浪力计算图 图3.3-1 从图中可以看出，波峰处波浪力为0，在净水面波浪力最大，Ps=γK1K2H。 K1和K2根据规范查表分别取1.29和1.01，代入公式计算得： Ps=γK1K2H =10×1.29×1.01×2.89＝37.65 kN/m2 此处考虑净水面为标高+0.300的位置，以下高度为封底混凝土，忽略波浪力的作用效应。因此波浪力按照线性变化布置在侧壁模板上。 (4)其它力 其它力主要考虑风荷载的作用，查设计规范，深圳沿海基本风压为F风=0.45 kN/m2，作用在设计高潮位标高以上的侧壁模板上。 3.3.3面板验算 面板厚度6mm，尺寸为0.4×0.6m，按照四边简支板模型计算，选取封底混凝土顶部最大荷载组合进行验算。 0.4/0.6=0.67，查《建筑结构设计综合手册》表3.8.1，弯矩系数取0.0723， F净水+ F流水=32.76+0.35=33.11＜ F波浪力=37.65 因此面板上的均布压力取波浪力，q=37.65 kN/m2 平行于短边的每延米板宽上的弯矩Mac