教育資料（2021-2022年收藏的）株洲湘江鋼圍堰計(jì)算書

1、一、設(shè)計(jì)條件1、圍堰頂標(biāo)高： +34.0m2、圍堰底標(biāo)高： +20.5m3、承臺(tái)頂標(biāo)高： +30.5m4、承臺(tái)底標(biāo)高： +26.5m5、承臺(tái)厚度： 4.0m6、封底混凝土頂標(biāo)高： +23.0m7、封底混凝土底標(biāo)高： +20.5m8、封底砼厚度： 2.50m9、施工(抽水、澆注承臺(tái))水位：+32.5m10、設(shè)計(jì)最大流速： 2.0m/s11、河床覆蓋層標(biāo)高： +21.0m12、河床巖面標(biāo)高： +20.5m13、護(hù)筒直徑： 2.6m14、混凝土干容重： 24kN/m315、混凝土浮容重： 14kN/m316、鋼筋混凝土容重： 26kN/m317、鋼材容重： 78.5kN/m319、封底砼強(qiáng)度等級(jí)：

2、C20二、設(shè)計(jì)依據(jù)1、株洲市湘江四大橋主墩鋼圍堰設(shè)計(jì)委托書2、港口工程荷載規(guī)范（JTJ21598）3、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ 50017-2003）4、港口工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 26798）5、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2002)6、水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)范（DL/T 503995）7、建筑結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算手冊(cè)三、鋼圍堰基本尺寸及重量1、基本尺寸：壁體厚度： 0.754m 壁底外周長(zhǎng)： 63.3m壁體內(nèi)周長(zhǎng)： 58.0m圍堰外面積： 224.5m2 圍堰內(nèi)面積： 179.0m2 夾壁內(nèi)面積： 45.5m2護(hù)筒的總面積： 護(hù)筒的總周長(zhǎng)： 2、圍堰重量：a.第一節(jié)自重：壁體高度

3、：6.5m壁體自重：101t鋼管支撐：6.9t吊 耳：2.8t第一節(jié)鋼圍堰總重：111tb.第二節(jié)自重：壁體高度：7.0m壁體自重：102t鋼管支撐：6.9t連 通 器：0.4t吊 耳：2.8t第二節(jié)鋼圍堰總重：112t四、鋼圍堰下沉計(jì)算1、第一節(jié)下沉 刃腳部分的體積為 圍堰第一節(jié)下沉?xí)r，夾壁排水面積，自浮時(shí)下沉，則得 干舷3.6m2、第二節(jié)接高拼裝后下沉下沉，則得 干舷1.15m為保證1. 0m干舷，須注水0.65m。第二節(jié)拼接完后，澆筑注水使鋼套箱下沉至巖面標(biāo)高+20.50m，需再注水5.85m，因此鋼套箱內(nèi)共需注水6.50m。五、荷載計(jì)算1、水流力 式中水流力標(biāo)準(zhǔn)值(kN)； 水流設(shè)計(jì)流

4、速(m/s)；水流阻力系數(shù)；水的密度(t/m3)；計(jì)算構(gòu)件在與流向垂直平面上的投影面積(m2)。查得六、鋼套箱抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆最不利情況出現(xiàn)在鋼圍堰下沉到位澆筑夾壁混凝土至澆筑封底混凝土完成后的這段時(shí)間在+32.5m水位出現(xiàn)v=2.0m/s的最大流速。經(jīng)分析，鋼圍堰會(huì)出現(xiàn)如圖所示對(duì)AB邊的傾覆?？箖A覆力矩：傾覆力矩：流速時(shí)水流力為鋼圍堰抗傾覆能滿足要求七、鋼套箱工況分析工況一、鋼套箱下沉到位工況二、澆筑水下封底混凝土2.5m工況三、在+32.5m水位下抽水八、封底混凝土計(jì)算1、封底混凝土厚度計(jì)算株洲湘江四橋工程地質(zhì)勘察報(bào)告中強(qiáng)風(fēng)化巖層中，混凝土與巖層間的極限摩阻力為?？紤]到鋼板與砂巖間的摩擦系

5、數(shù)為0.40.45（見橋梁施工工程師手冊(cè)P22），取0.4。則在封底混凝土中，混凝土與鋼護(hù)筒間的極限摩阻力按鋼板與砂巖間的極限摩阻力考慮，取將鋼圍堰抽水工況作為計(jì)算工況，抽水時(shí)，根據(jù)封底混凝土底板處受力平衡，計(jì)算如下：F1=G1+G2+G3+G4+G5+F2見圖1、鋼圍堰構(gòu)造及株洲市湘江四大橋鋼圍堰設(shè)計(jì)施工圖F1水對(duì)封底混凝土底板處的浮力，F(xiàn)1=S1×H×1S1鋼圍堰外圍面積，為 (25.084-1.94)×9.704=224.6m2H 封底混凝土底板處的水頭, 為32.5-20.5=12m1水的比重,取10kN/ m3G1封底混凝土自重，G1=S2×h

6、×2S2封底混凝土截面積,為 (23.468-1.64) ×8.2-10×2.62/4×=125.9m2h 封底混凝土厚度,2混凝土的比重,取24kN/ m3G2砂自重, G2=S2×h1×3h1回填砂厚度,為5.5-h3砂的比重,取18kN/ m3G3鋼圍堰自重,取2223 kNG4鋼圍堰箱壁混凝土重量,為96×24=2304 kN (96m3為混凝土體積,24kN/ m3為混凝土比重)G5鋼圍堰箱壁水重量, G3=S3×h2×1S3鋼圍堰截面積,為(25.084-1.94)×9.704-(2

7、3.468-1.64) ×8.2=45.6 m2h2鋼圍堰箱壁水高度,為29.5-23.0=6.5mF2護(hù)筒與混凝土間的握裹力, F2=n×D××h×,n 鋼護(hù)筒數(shù)量,取10,D 鋼護(hù)筒直徑,取2.6m封底混凝土底板處受力平衡計(jì)算為:224.6×12×10=125.9×h×24+125.9×(5.5-h)×18+2223+2304+45.6×6.5×10+10×2.6××h×40h=1.74 m取1.3倍的安全系數(shù),則封底混凝

8、土有效高度為2.26m,考慮到封底混凝土允許偏差為+0，-200mm,封底混凝土高度取2.5m2、封底砼底板抗彎驗(yàn)算抽水時(shí)封底砼所受力為簡(jiǎn)化計(jì)算，封底砼板按最不利位置，采用四點(diǎn)支撐砼板(4.40m×4.40m)。根據(jù)港口工程砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ267-98附錄F，素砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算，對(duì)素砼受彎構(gòu)件的正截面承載力按下式計(jì)算：Mu構(gòu)件受彎承載力設(shè)計(jì)值，d素砼結(jié)構(gòu)系數(shù)，對(duì)受彎計(jì)算，取2.0；m截面抵抗矩的塑性影響系數(shù)，取1.55ft砼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；按C20混凝土計(jì)算，；b混凝土單位寬度，b=1000mm此時(shí)封底混凝土有效厚度按2.3m取，抗彎強(qiáng)度滿足。九、壁體結(jié)構(gòu)計(jì)算 1、壁體材料面板：

9、t=8mm次梁：L75×50×6A=7.26cm2 Ix=41.1cm4 z0=24.4mm環(huán)板： t=12mm水平橫撐：2L75×6A=17.60cm22、荷載計(jì)算計(jì)算工況二（澆筑封底混凝土）外壁最大面荷載：內(nèi)壁最大面荷載：計(jì)算工況三（抽水完畢）外壁最大面荷載：內(nèi)壁最大面荷載：3、縱向次梁計(jì)算次梁間距450mm，最不利布置如下圖示：次梁線荷載：按五跨連續(xù)梁計(jì)算面板參與次梁工作，其有效寬度按水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)程DL/T 5039-95 G.0.2條規(guī)定查表 又，取二者中較小值B=237mm L75×50×6：A=7.26cm2Ix=41.1cm4z0=24.4mm4、面板計(jì)算按水利水電工程鋼閘門設(shè)計(jì)規(guī)程DL/T 5039-95 G.0.1條規(guī)定：，或面板長(zhǎng)邊方向與主梁軸線垂直時(shí)，需按下式驗(yàn)算面板A點(diǎn)的折算應(yīng)力。故5、計(jì)算平面桁架取在+23.7m處平面桁架聯(lián)系撐計(jì)算：外壁水壓：30.9kPa內(nèi)壁水壓：30.0kPa壁體結(jié)構(gòu)： 水平橫撐：2L75×6A=17.60cm2應(yīng)用SAP 93程序計(jì)算：最大位移：水平橫撐最大應(yīng)力：環(huán)板最大應(yīng)力：6、組合箱梁及支撐計(jì)算翼緣板寬度翼緣板厚度取為腹板厚度按經(jīng)驗(yàn)公式翼緣板外伸寬度與厚度之比，滿足局部穩(wěn)定要求。考慮面板兼作梁翼緣板，其有效寬度為：梁：A=317cm2 I=