主墩承台封底计算书.docx

主墩承台封底计算书第一章、计算参考资料1.1、计算依据1、设计院及相关部门提供的该项目相关技术资料；2、公路桥涵施工技术规范（JTG TF50-2011）-人民交通出版社；3、钢结构设计手册（第二版）-中国建筑工业出版社；4、公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ02586）；5、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；6、路桥施工计算手册-周水兴-人民交通出版社；7、基础工程（第二版）-钱德玲-中国建筑工业出版社；8、建筑钢结构焊接技术规程（JGJ812002）；9、建筑施工计算手册（第二版）-江正荣-中国建筑工业出版社；1.2、计算参数确定1、本计算书中钢材是采用的单边容许应力法，按公路桥涵钢结构及木结构设计规范取值。即：Q235：拉、压=140Mpa，弯=145Mpa，=85Mpa。根据该规范规定，临时结构可在容许应力基础上乘以1.3的扩大系数。允许挠度：L/400。2、水位：根据施工计划，承台施工在124月份，施工处于低水位期间，根据水文资料，钢吊箱设计时取最高设计水位取+3.00m，最低设计水位+0.29m进行控制。3、流速：根据资料显示，20年一遇最大流速为2.0，则流水压力为 。4、流向：水流方向与钢吊箱长轴线方向基本平行。5、风压：根据公路桥涵设计通用规范可知，风压可按下式计算：设计风速重现期换算系数，施工架设期桥梁，取0.75；：风载阻力系数，取1.3；：地形、地理条件系数，取1.0；：设计基准风压，根据钢板桩顶面距水面高度确定；：基本风压，查公路桥涵设计通用规范，桥址处百年一遇基本风压为0.6。6、钢吊箱顶、底标高：其顶、底标高分别按+4.93m、-3.58m设计。7、C20封底砼轴心抗拉强度设计值为1.06Mpa。第二章、1.2m封底厚度各工况计算2.1、承台钢吊箱工况分析1、首层封底砼浇筑阶段（1.2m厚），钢吊箱、吊杆和内支撑及内外围囹的受力和位移。2、+0.29m低水位时，第一层承台砼浇筑阶段，钢吊箱和内支撑及内外围囹的受力和变形。2.2、封底砼厚度计算1、高水位+3.00m情况下钢吊箱内抽水完毕荷载为：1.2m封底砼自重、5.97m水浮力、静水压力、流水压力。则C20水下封底砼的应力和位移如下：图3-12 封底砼应力图图3-13 封底砼位移图由以上模型可知，1.2m厚C20封底砼最大拉应力为0.8MPa、最大压应力2.8MPa，轴心抗拉设计值为1.06MPa，轴心抗压设计值9.2MPa，封底砼强度满足要求。 2、低水位+0.29m情况下浇筑第一层承台砼荷载为：1.5m封底砼自重、2.5m承台砼自重、3.26m水浮力，在上述荷载组合情况下，则C20水下封底砼的应力和位移如下：图3-14 封底砼应力图图3-15 封底砼位移图由以上模型可知，1.5m厚C20封底砼最大拉应力为0.6Mpa,最大压应力为0.7MPa；轴心抗拉设计值为1.06MPa，封底砼强度满足要求。2.3、抗浮稳定性验算根据计算的封底砼厚度，对封底砼进行整体的抗浮稳定性验算。1、高水位+3.0m情况下钢吊箱内抽水完毕在施工高水位+3.00m下，浇注封底1.0m厚混凝土后，钢吊箱内抽水，施工荷载有：结构自重、封底砼自重、钢吊箱浮力、护筒与封底砼的粘结力。钢吊箱自重：G=372.0t封底砼自重：Q=1.2×(742.9-29××1.42)×2.4=1625.3t钢吊箱浮力：F浮=AH=1.0×(742.9-29××1.42)×(3.0+1.47+1.5)=4042t护筒与封底砼的粘结力：C=29××2.8×（1.2-0.1）×154209 t抗浮稳定系数：K=（G+Q+C）/F浮=（372.0+1625.3t +4209）/4042t =1.531，封底混凝土厚度满足抗浮稳定性要求。2、低水位+0.29m情况下浇筑第一层承台砼在施工低水位+0.29m下，浇注封底1.5m厚混凝土后，钢吊箱内抽水，施工第一层承台砼时，施工荷载有：结构自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、钢吊箱浮力、护筒与封底砼的粘结力、钢护筒增设锚筋的锚固力。结构自重：G=372.0t封底砼自重：Q=1.5×(742.9-29××1.42)×2.4=2031.9t第一层承台混凝土自重：Q1=2.5×(742.9-29××1.42)×2.5=3527.6钢吊箱浮力：F浮=AH=1.0×(742.9-29××1.42)×(0.29+1.47+1.5)=1840.0t护筒与封底混凝土的粘结力：C= 29××2.8×（1.5-0.1）×155354.3 t钢护筒增设锚筋的锚固力：N=29×68.74=1993.5抗滑承载力系数：K=（F浮+ C+ N）/（G+ Q+ Q1）=（1840.0+ 5354.3+1993.5）/（372.0 +2031.9+3527.6）=1.551.2。封底砼满足施工低水位浇注承台混凝土承载力要求。单个钢护筒锚筋的锚固力计算具体如下：单个护筒上焊接10根直径为25mm的二级钢筋，钢筋与护筒采用双面焊接，焊缝长度为15cm,有效焊缝厚度hf=8mm计算，。锚固力按照下面计算，取最小值。、焊缝强度计算则单根钢筋焊缝能承受最大荷载为26.88t，单根护筒上焊接10根钢筋合计最大承载268.8t。、钢筋锚固力计算25钢筋截面面积A=491mm2，钢筋从封底混凝土顶面到弯钩端部总长度为800mm，带肋钢筋与混凝土的粘结力按照2.5Mpa计算，则钢筋的锚固力按照下式计算：其中：F锚固力； d钢筋直径，d=25mm； l锚固长度，l=800mm； 钢筋粘结力，=2.5Mpa。代入上式得单个护筒上有十根25钢筋，总的锚固力为1570KN=157t。、钢筋的抗拉力计算单根钢筋的容许拉力为总共抗拉力为687.4KN，即68.74t。根据以上计算，钢筋的最终锚固力按照最小值取，并预留安全储备，则锚固力取。2.4、工况：钢吊箱内外侧水头一致，浇筑首层封底砼（1.2m厚）施工荷载：钢吊箱自重、封底砼浮自重、封底砼浮侧压力、流水压力。1）、封底砼浮自重：2）、封底砼浮侧压力： 3）、流水压力：图4-1 荷载分布图图4-2 最大组合应力图图4-3 最大位移图图4-4 主龙骨应力图图4-5 主龙骨位移图图4-6 次龙骨应力图图4-7 次龙骨位移图图4-8 主横肋应力图图4-9 主横肋位移图图4-10 次横肋应力图图4-11 次横肋位移图图4-12 侧面板应力图图4-13 侧面板位移图图4-14 外围囹应力图图4-15 外围囹位移图图4-16 内围囹应力图图4-17 内围囹位移图图4-18 内支撑应力图图4-19 内支撑位移图图4-20 主梁应力图图4-21 主梁位移图图4-22 底板纵梁应力图图4-23 底板纵梁位移图图4-24 底板分配梁应力图图4-25 底板分配梁位移图图4-26 底面板应力图图4-27 底面板位移图图4-28 吊杆轴力图图4-29 吊杆位移图图4-30 支点反力图将本工况作用下，钢吊箱各构件的计算结果汇总如下表：表4-2 工况计算结果汇总表构件名称规格型号最大组合应力允许应力最大组合应力位置备注主龙骨25a40.6MPa188.5MPa侧板与底板相接处（受水流面倒角面）满足允许应力次龙骨90×56×777.8MPa188.5MPa侧板与底板相接处（倒角面）满足允许应力主横肋25a99.7MPa188.5MPa侧板与底板相接处（受水流面倒角面）满足允许应力次横肋8×120mm23.1MPa188.5MPa侧板与底板相接处（短边面）满足允许应力侧面板8mm钢板31.3MPa188.5MPa侧板与底板相接处（倒角面）满足允许应力外围囹228a21.2MPa188.5MPa侧板与底板相接处（倒角面）满足允许应力内围囹2I4519.5MPa188.5MPa与斜内支撑相接处（顶层内围囹）满足允许应力内支撑630×8mm27.5MPa182MPa斜内支撑端部处（顶层内围囹）满足允许应力主 梁4I36a125.8MPa188.5MPa中间主梁端部支点处满足允许应力底板纵梁2I45a56.7MPa188.5MPa短边面处（受水流面）满足允许应力底板分配梁L10、1694.3MPa188.5MPa短边面处（受水流面）满足允许应力底板面板5mm钢板79.6MPa188.5MPa短边面钢护筒处（受水流面）满足允许应力吊杆JL32mm312KN/短边面钢护筒处（受水流面）吊杆允许值631KN主梁支点反力牛腿或型钢404.5KN/短边面主梁（受水流面）满足要求构件名称构件位移允许位移最大位移位置备注主龙骨10.7mm19.7mm长边面中部变形满足要求次龙骨10.8mm19.7mm长边面中部变形满足要求主横肋10.8mm12mm长边面中部变形满足要求次横肋10.7mm12mm长边面中部变形满足要求侧面板10.8mm20mm长边面中部变形满足要求外围囹10.8mm35mm长边面中部变形满足要求内围囹10.6mm35mm长边面中部变形满足要求内支撑11.9mm30mm斜内支撑端部变形满足要求主 梁7.0mm12.5mm中间主梁端部变形满足要求底板纵梁13.1mm18.7mm短边面处（受水流面）变形满足要求底板分配梁16.1mm18.7mm底板短边面钢护筒处（受水流面）变形满足要求底板面板16.1mm20mm底板短边面钢护筒处（受水流面）变形满足要求2.5、工况：+0.29m低水位时，第一层承台砼浇筑阶段施工荷载：钢吊箱自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、第一层承台砼侧压力、钢吊箱外静水压力、水浮力、流水压力。第一层承台砼自重：；第一层承台砼侧压力：；，有效压头高度为；：砼的密度，取25；:新浇筑砼的初凝时间，按计算，为砼的温度，取250C；：混凝土浇筑速度，取0.25m/h；：外加剂影响修正系数，按掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2；：砼坍落度影响修正系数，按110mm150mm时取1.15；：倾倒砼时的侧压力，取。钢吊箱外静水压力：；水浮力：；流水压力 ：；图4-31 荷载分布图图4-32 主龙骨应力图图4-33 主龙骨位移图图4-34 次龙骨应力图图4-35 次龙骨位移图图4-36 主横肋应力图图4-37 主横肋位移图图4-38 次横肋应力图图4-39 次横肋位移图图4-40 侧面板应力图图4-41 侧面板位移图图4-42 外围囹应力图图4-43 外围囹位移图图4-44 内围囹应力图图4-45 图4-87 内围囹位移图图4-46 内支撑应力图图4-47 内支撑位移图图4-48 内支撑轴力图将本工况作用下，钢吊箱各构件的计算结果汇总如下表：表4-4 工况四 计算结果汇总表构件名称规格型号最大组合应力允许应力最大组合应力位置备注主龙骨25a35.1MPa188.5MPa侧板短边中部与封底砼顶面相接处满足允许应力次龙骨90×56×723.8MPa188.5MPa侧板短边中部与封底砼顶面相接处满足允许应力主横肋25a16.8MPa188.5MPa侧板长边中部与封底砼顶面相接处满足允许应力次横肋8×120mm31.8MPa188.5MPa侧板短边倒角与封底砼顶面相接处满足允许应力侧面板8mm钢板9.7MPa188.5MPa侧板短边中部与封底砼顶面相接处满足允许应力外围囹228a12.9MPa188.5MPa侧板短边倒角与封底砼顶面相接处满足允许应力内围囹2I4513.6MPa188.5MPa中间内支撑处（底层内围囹）满足允许应力内支撑630×8mm11.7MPa182MPa斜内支撑端部处（底层内围囹）满足允许应力内支撑轴力630×8mm75.1KN中间内支撑（底层内围囹）满足要求构件名称构件位移允许位移最大位移位置备注主龙骨0.9mm19.7mm长边侧中部位移满足要求次龙骨1.0mm19.7mm长边侧中部位移满足要求主横肋0.6mm12mm长边侧中部位移满足要求次横肋1.0mm12mm长边侧中部位移满足要求侧面板1.0mm20mm长边侧中部位移满足要求外围囹0.9mm35mm长边侧中部（中间层）位移满足要求内围囹0.6mm35mm长边侧中部（底层）位移满足要求内支撑0.6mm30mm斜内支撑中部（底层）位移满足要求第三章、结论从以上计算可知，封底厚度变更为1.2m+0.3m后，在各种工况下，变形与应力都满足要求，结构稳定、施工安全，故申请变更。