主墩承台套箱施工设计计算书_pdf

'********二桥2#、3#主墩承台套箱施工设计计算书说明一、承台尺寸及其水位情况32#、3#墩承台尺寸为20.4×9.2×4.0m，承台顶标高：+2.0m，承台底：-2.0m。2#墩河床标高-6.39m，3#墩河床标高：-9.45m。潮水一天两涨两退，本设计最高潮水位为+5.0m，施工期间安排在4月至5月底，抢在洪水来临之前完成。二、套箱尺寸2为防止承台偏位，施工承台平面尺寸比设计承台略有加大，为20.6×9.4m，本套箱为有底套箱，侧板及底板用厚δ=8mm钢板做面板，套箱侧板用槽钢[40b加劲，套箱内用φ500mm钢管作内支撑，主护筒上、下承系统用型钢作承重梁，共设40根φ32精轧螺纹钢吊杆。三、设计计算依据1、中铁大桥勘测设计院《筑********二桥设计图》；筑龙网WWW.ZHULONG.COM龙2、《材料力学》；网3、中国建筑工业出版社《简明施工计算手册》；W4、人民交通出版社《路桥施工计算手册》W。W.一、流水压力的计算（最大流速按2m/sZ计算）HU2LONG.COM 流水压力P：2P=0.8Arv/2g2=0.8×1×1×2/（2×10）2=0.16t/m二、静水压力的计算（设计水位按+5.0m计算）+5.0m1、各标高点处的水压力：+3.75mP52h1=-2.0mP1=7t/m+2.25mP42h2=-0.75mP2=5.75t/m+0.55mP32-0.75mh3=+0.55mP3=4.45t/mP2-2.0m2Ph4=+2.25mP4=2.75t/m1-3.5m2h5=+3.75mP5=1.25t/m水压力示意图2、相应标高处均带荷载q的计算（水平每延米荷载）h=-2.0mq1=1/2×5.75×1.25+2/3×1/2×(7-5.75)×1.25=4.11t/m筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM龙（注：标高-2.0m至-3.5m段为封底砼，此段压力不算入-2.0m位置）网h=-0.75mq2=1/2×5.75×1.25+1/3×1/2×(7-5.75)×1.25W+1/2×4.45W×1.3+2/3×1/2×(5.75-4.45)×1.3W.=7.31t/mZHU3LONG.COM h=+0.55mq3=1/2×4.45×1.3+1/3×1/2×(5.75-4.45)×1.3+1/2×2.75×1.7+2/3×1/2×(4.45-2.75)×1.7=6.48t/mh=+2.25mq4=1/2×2.75×1.7+1/3×1/2×(4.45-2.75)×1.7+1/2×1.25×1.5+2/3×1/2×(2.75-1.25)×1.5=4.51t/mh=+3.75mq5=1/2×1.25×1.5+1/3×1/2×(2.75-1.25)×1.5+2/3×1/2×1.25×1.25=1.83t/m3、取标高h=0.75m处均带荷载为验算荷载，即qmax=q2=7.31t/m。（1）横桥向内支撑受力分析计算RA=RE3.7m=0.393×7.31×5.152m=14.80t筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM3.7m龙RB=RD5.15m5.15m5.15m5.15m网h=-0.75m处内支撑平面图=（0.607+0.536）×7.31×5.15Wq=7.31t/m=43.03tWWABCDE.RC=2×0.464×7.31×5.15=34.94Zt横桥向内支撑点受力图HU4LONG.COM （2）φ500钢管（δ=8mm）内支撑最大压力Rmax=RB=RD=43.03ta、受压验算42σ=N/A=43.03×10N/(3.14×492×8mm)=34.80MPa<[σ]=140MPab、压力极限值（按两端铰支算）2225442临界力Pcr=πEI/L=π×2.1×10×π/4×(250-242)/9400=681.6t＞＞Rmax=42.86t（3）套箱外侧板龙骨（型钢）选材a、Mmax=MB支=MD支2=0.107×7.31×5.15=20.75t·mb、选材Ｗ＝Mmax/[σ]432=20.75×筑10×10/(145N/mm)筑龙网WWW.ZHULONG.COM龙3=1431cm3选2［36b=2×702.9cm(4)挠度验算fmax网4344fmax=fAB中=0.632×7.31W×10N/10mm×5150mm÷(100×52W442.1×10N/mm×12641.7W×10mm).=12.24mm＜[L0/400]=12.8mmZ（满足要求）H4、纵桥向内支撑应力验算U5LONG.COM （1）支点受力（考虑流水压力）q=7.31t/m+0.16t/mRA=RD=0.4196×7.47×3.71=11.63tABCDRB=RC3.7m2.0m3.7m横桥向内支撑点受力图=（0.5804+0.25）×7.47×3.71(流水压力为0.16t/m)=23.0t（2）φ500钢管内支撑受压验算（略）（符合要求）（3）为便于套箱侧板外纵横向水平加劲型钢的联接，纵向型钢设计同横向，选材为2[36b。a、验算弯曲应力Mmax=MAB中=MCD中2=0.0880×7.47×3.71=9.05t·mσ=Mmax/W4333=9.05×10×10mm/(2×702.9×10mm)=64.4MPa＜[σ]=145MPab、挠度验算筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM434452f＜5×7.47×10龙N/10mm×3710mm/(384×2.1×10N/mm×4412651.7×10mm网)=6.9mm＜[Lo/400]=9.3mm符合要求W5、标高h=+2.25m处横桥向内支撑应力验算（W考虑流水压力）W（1）支点受力.ZRA=RC=0.375×4.67×4.66=8.16tHU6LONG.COM RB=2×0.625×4.67×4.66q=4.51t/m+0.16t/m=4.67t/m=27.2t（2）Mmax=MB支ABC2=0.125×4.67×4.664.7m4.7m横桥向内支撑点受力图=12.68t·m(流水压力为0.16t/m)（3）验算套箱外侧水平加强槽钢2[36b强度σ=Mmax/W4333=12.68×10N×10mm/(2×702.9×10mm)=90.2MPa＜[σ]=145MPa符合要求(4)挠度验算fmax=fAB中434452=0.521×4.67×10N/10mm×4660mm÷（100×2.1×10N/mm×4412651.7×10mm）=4.3mm＜[Lo/400]=11.7mm满足要求6、套箱模板横肋强度[10验算（验算标高h=-1.5m处槽肋[10槽钢，横肋按简支梁承受均布荷载计算，计算跨径L取50cm，h=-1.5m处均布荷载q1=1/2×6.5×0.5+1/3×1/2×0.25+1/2×6.0×0.5+2/3×1/2×0.5×0.5筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM=3.25t/m龙2考虑流水压力0.16t/m，网q2=0.08t/m此处最大均布荷载q=q1+q2=3.33t/mWq=3.33t/m（1）RA=RB=1/2×3.33×0.5=0.833tWW22.（2）Mmax=1/8qL=1/8×3.33×0.5Z=0.104t·mHUA05mB7LONG.COM （3）强度σ=Mmax/W4333=0.104×10N×10mm/(39.4×10mm)=26.4MPa＜[σ]=145MPa（符合要求）4（4）挠度fmax=5qL/384EI434452=5×3.33×10N/10mm×500mm/(384×2.1×10N/mm44×198.3×10mm=0.065mm＜＜[Lo/400]=1.25mm（符合要求）7、套箱模板竖肋强度验算（竖肋按集中荷载计算）（1）标高h=-2.0m与-0.75m之间的竖向槽钢[10P1=6.5×0.5×0.5=1.625tP2=5×0.5×0.5=1.25ta、σ=Mmax/W3P0P1P2=0.6125t/m/39.4cm=155MPaCDABb、考虑流水压力0.16t/m20.5m0.5m0.25mP1=1.665tP2=1.29tABRA=1.257t+Po0.4125筑0.6125筑龙网WWW.ZHULONG.COM静水M图(单位:t.m)RB=1.698t龙Mmax=0.6285t·m网AB0.4245选材W=Mmax/[σ]0.6285W静、动水M图(单位:t.m)432=0.6285×10N×10mm/(145N/mmW)W3.=43.3cmZ3H改选[16=108.3cm（上、下层竖向选[16，水平方向[16U8LONG.COM 8、δ=8mm厚面板强度及挠度计算q1=3.33t/m（1）强度验算Lx=0.5m2Mmax=0.0513×3.33×0.5=0.0427t·mW=1/6×50×0.82MxLy=0.5m3=5.33cmσ=Mmax/WMy4333=0.0427×10N×10mm/(5.33×10mm)=80.1MPa＜[σ]=145MPa(满足要求)（2）挠度验算4f=0.00127×qL/K46446=0.00127×3.3×10N/10mm×500mm/(9.85×10N/mm)=0.27mm32其中刚度K=Eh/[12(1-u)]532=2.1×10×8/[12×(1-u)]6=9.85×10N·mm筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM三、底承系统龙（一）、说明网侧板、内撑材料总重126.8t；底板、分配梁、底承槽钢总重35t。考虑浮力W后，侧板内撑材料按110t，2项按W31t考虑计算。侧板作用在底板均布荷载Wq1=110/59.6=1.85t/m；2项荷载作用于吊点槽钢均.布荷载q2=0.49t/m，计算中取Z中间五等跨最不利受力单元为计算单元，长H12.1m，宽按2.85m计，厚度1.5m，U9LONG.COM 2封底砼均布荷载q3=（12.1×2.85-3.14×1.25）×1.5×1.4/12.1=5.13t/mqmax=q1+q2=5.62t/m（二）吊点槽钢受力计算q=5.62t/m1、支点最大受力RmaxRmax=RBABCDEF2.42m2.42m2.42m2.42m2.42m=RE横桥向内支撑点受力图=(0.606+0.526)×5.62×2.42=15.4t2、最大弯矩Mmax(1)Mmax=MB支=ME支2=-0.105×5.62×2.42=3.46t·m（2）强度验算σ=Mmax/W4333=3.46×10N×10mm/(932.2×2×10mm)3=18.6MPa＜[σ]=145MPa满足要求，可选[28b槽钢2×365.6cm]（3）挠度验算（略）筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM（三）分配梁I16工字龙钢受力计算以顺桥向通长工字钢I16为计算网宽度0.6m，均布荷载qq=0.6×1.5×1.4Wq=1.26t/m=1.26t/mWW1、强度验算ABCD.3.01mZ2.7m3.01mMmax=MB支=MC支LH0.9LLU横桥向内支撑点受力图10LONG.COM 2=0.0918×1.26×3.01=1.048t·mσ=Mmax/W4333=1.048×10N×10mm/(140.9×10mm)=74.4MPa＜[σ]=145MPa(满足要求，下料冲击荷载及自重未考虑)四、φ32精轧螺纹吊杆φ32精轧螺纹吊杆长度13m，从三（二）项计算得知吊杆最大受力为15.4t（一）强度设计强度[σ]=750MPaσ=F/A422=15.4×10N/(3.14×16mm)=191.6MPa＜[b](符合要求)2（二）伸长量ΔL=PL/AE其中P=15.4tL=13mA=803.84mm5E=2.0×10MPa4325ΔL=PL/AE=15.4×10N×13×10mm/(803.84mm×2.0×10N/mm)=12.5mm五、上承系统（一）验算吊点槽钢[36b，受力分析如右图示，（取最不利受力[36槽钢）筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM1、强度验算龙12.8t15.4t15.4t12.8tMmax=19.968t·m网ABσ=Mmax/W1.56m1.45m2.7m1.45m1.56mW43-19.968t.m-19.968t.m=19.968×10N×10mm/WW33.(2×702.9×10mm)ABZ236tm=142MPa＜[σ]=145MPa(满足要求H)U11LONG.COM 15.4t15.4tACDB1.56m1.45m2.7m1.45m1.56m2、挠度验算图112.8t12.8t受力分解成图1和图2。EABF（1）f=f1.56m1.45m2.7m1.45m1.56mCD图245244=15.4×10N×1450mm/［(6×2.1×10N/mm×12651.7×10mm22×5600mm×2×(3×1450×5600-4×1450×5600+2×22331450-1450×2700-1450)］mm=10.8mm(2)fE=fF42352=12.8×10N×1560×5600mm/(3×2.1×10N/mm×2×12651.7×4410mm)=7.07mm（二）验算上承重梁[40a槽钢选择最不利受力位置验算，验算中按简支简化计算RA=2/3.1×28.2=18.2t28.2tRB=1.1/3.1×28.2=10t筑筑龙网WWW.ZHULONG.COMMmax=18.2×1.1=20.02t龙·mAB（1）强度验算网11m20mσ=Mmax/WW4333=20.02×10N×10mm/(2×878.9W×10mm)W=113.9MPa＜[σ]=145MPa(.满足要求)Z（2）挠度HU12LONG.COM 23f=Pb/(qEIL)×√（a+2ab）/34524=28.2×10N×1100mm/(9×2.1×10N/mm×17577.7×10×3100mm236√(2000+2×2000×1100)/3mm=4.23mm＜[Lo/400]=7.75mm（满足要求）六、抗浮稳定验算2套箱封底砼高1.5m，套箱平面尺寸20.60×9.40m，直径φ250cm主护筒8个，C25砼与钢护筒之间的粘洁力按150KPa计算，最高水位+5.0，套箱底标高-3.5m，套箱砼封完底，抽干水后为最不利验算应力状态。1、浮力（1）高水位+5m浮力为：2F浮=(20.6×9.4-3.14×1.25×8)×(5+2)×1t=1081t（2）低水位：+1.5m浮力2F浮=（20.6×9.4-3.14×1.25×8）×（1.5+2）×1t=541t2、向下的力2（1）F砼=(20.6×9.4-3.14×1.25×8)×1.5×2.4筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM=556t龙（2）套箱自重G188t网3、粘结力F粘W2F粘=3.14×2.5×1.5×8m×150KPaWW=1413t.Z4、抗浮稳定HU13LONG.COM 高水位：|F浮-（F砼+G）|=|1081-（556+188）|=337t＜F粘=1413t（满足要求）同样低水位状态验算也满足要求七、焊缝长度计算21、压力按7t/m计，选择水平方向1m，竖向0.5m为计算单元，受的力22F=0.5m×7t/m=3.5t2、焊缝按剪应力验算[τ]=125MPa3、A=F/[b]42=3.5×10N/(125N/mm)2=280mm4、焊缝厚δ=6mm，长度L=F/A=280/6=46.7mm5、设计要求为：焊缝长50mm，厚δ=6mm，每100mm一道。筑筑龙网WWW.ZHULONG.COM龙网WWW.ZHU14LONG.COM'