钢围堰封底砼检算.doc

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1、钢围堰封底砼检算（一）封底砼厚度验算抽水后，封底砼底面上作用的向上水压力：q=13.48（水压力）(2.43.0)(砼重量)=6.28t/m2按周边简支支承的圆板，承受均布荷载，板中心的弯矩桥梁地基与基础397页M=pa2(3+)/16式中p=6.28t/m2圆板上作用的均布荷载a=11.8m(圆板的计算半径，取自刃脚斜面一半)=1/6（砼的侧向变形系数，即泊桑比）M=(6.2811.82)(3+1/6)/16=173.06t.m根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程中6.1.13规定，水下封底混凝土的厚度，应按下式计算： 水下封底混凝土厚度；每米宽度最大弯矩的设计值；计算宽度，取1000

2、mm；混凝土抗拉强度设计值；附加厚度，可取300mm。则，实际工程封底混凝土的厚度取为。（二）各种荷载1、各种面积及体积刃脚底围堰内面积f1=12.12 =459.96m2封底砼体积V1=(12.12-10.92)1.3/2+10.923=1176.2m3围堰内外壁空隙体积V2=(12.12-10.9 2)11.3-173320/7850=957.7m3围堰内共12根1.8m桩，钢护筒直径取2.2m，其与砼接触表面积f2=2.2312=248.8m22、浮力F= f1水h=459.9613.48=6200t3、抗力钢围堰重力含壁内砼(浇注至承台底标高砼重量) P1=340(围堰)+480(壁舱

3、内砼)=820t封底砼重量P2= V12.4=1176.22.4=2822.9t围堰壁内水重量P3= V21=957.71=957.7t 封底砼与钢护筒间的摩擦力(钢护筒与砼摩擦系数10.4t/m2)P4= f215=248.810.4=2588t 抗浮力P= P1+P2+P3+P4=820+2822.9+957.7+2588=7188.6t（三）封底混凝土受剪计算封底砼所受剪力F-P2 -P4=6200-2822.9-2588=789.1tC25混凝土允许直接剪应力，可见（四）钢围堰整体抗浮检算抗浮力P= P1+P2+P3+P4=820+2822.9+957.7+2588=7188.6t为抗

4、浮安全系数，取1.01.15 （五）钢围堰下沉计算钢围堰着床后，面到围堰底的水深为13.48m。浮力V=1(12.12-10.92)(13.48-1.3/2)=1112.5t钢围堰自重=340t壁内砼填充高度为3m，则砼所占体积为200m3，砼的容重为2.4t/ m3，则=2002.4=480t围堰壁内水重量= 957.71=957.7t P=+=340+480+957.7=1777.7t 河床覆盖土层为砂夹卵石，极限摩阻力1830KPa。围堰下沉计算表见表1。 表1围堰下沉表序号土层名称土的极限摩阻力19墩下限(Kpa)上限(Kpa)土层厚度 （m）下沉最小摩阻力 (KN)下沉最大摩阻力(K

5、N)1砂夹卵石18301.31779 2965 取最小摩阻力：取最大摩阻力：四、壁板间局部弯曲应力1、封底砼顶面（承台底面）处竖向加劲肋水平间距：外壁板上为：24.2(1/192)=0.396m=396mm内壁板上为：21.8(1/192)=0.357m=357mm水平加劲肋竖向间距为300mm水压力：P1=10.48t/m2流水压力：P2=0.06t/m2q=P1+ P2=10.48+0.06=10.54t/m2=1.054kg/cm21）外壁板按机械设计手册第一章表1-1-110等厚矩形板最大挠度：最大应力：b=396mm，a=300mm，a/b=396/300=1.32q=10.54t/

6、m2=1.054kg/cm2t=8.0mm四边简支（板中央应力）=0.0712，=0.423 2）内壁板按机械设计手册第一章表1-1-110等厚矩形板最大挠度：最大应力：b=357mm，a=300mm，a/b=357/300=1.19q=10.54/m2=1.054kg/cm2t=8.0mm四边简支（板中央应力）=0.06074，=0.3712 2、封底砼顶（承台底）面以上2.5处竖肋水平间距不变水平加劲肋间距400mm水压力：P1=10.542.5 =8.04t/m2q=P1=8.04t/m2=0.804kg/cm21）外壁板b=396mm，a=400mm，a/b=400/396=1.01，

7、t=8.0mm四边简支（板中央应力）=0.0444，=0.2875 2)内壁板b=357mm，a=400mm，a/b=400/357=1.12, t=8.0mm=0.0547，=0.3406 3、封底砼顶（承台底）面以上6.5m处竖肋水平间距 535mm水平加劲肋间距600mm水压力：P1=10.546.5=4.04t/m2q=P1=4.04t/m2=0.404kg/cm21）外壁板b=594mm，a=600mm，a/b=600/594=1.01，t=8.0mm=0.0444，=0.2875 2)内壁板b=535mm，a=600mm，a/b=600/535=1.12，t=8.0mm=0.054

8、7，=0.3406 五、水平加劲肋中的应力水平加劲肋支承在竖向加劲肋上，竖向加劲肋支承在水平桁架上，水平桁架支承在隔舱壁上和竖向桁架上。1、在封底砼顶（承台底）面处水平加劲肋间距（竖向）300mm，荷载为：q=10.540.3=3.162t/m水平加劲肋跨度（竖向加劲肋间距）396mmM=(1/8)3.1620.3962=0.062t.m板1290mm 2、封底砼顶（承台底）面以上2.5m处水平加劲肋竖向间距400mm，荷载为：q=8.040.4=3.216t/m水平加劲肋跨度396mM=(1/8)3.2160.3962=0.063t.m板1290mm 3、在封底砼顶（承台底）面以上6.5m处

9、水平加劲肋竖向间距600mm，荷载为：q=6.880.6=4.128t/m水平加劲肋跨度594mmM=(1/8)4.1280.5942=0.182t.m板1290mm 六、竖向加劲肋竖向加劲肋支承在水平桁架上，水平桁架的间距为竖向加劲肋的跨度。1、封底砼顶（承台底）面处竖向加劲肋间距396mm, 水平桁架间距0.6mq=10.540.396=4.174t/mM=(1/8)4.1740.62=0.188t.m63638，F=9.515cm2，Ix=34.46cm4ix=1.90cm，wx=7.75cm3zo=1.85cm加劲肋与壁板焊接在一起，计算时考虑壁板参加受弯曲（40长度），组合截面如下图

10、所示：F=9.515+320.8=35.115cm2中性轴位置：y0=(1/35.115)320.80.4+9.5155.25=1.71cmI=(1/12)320.83+25.6(1.710.4)2+34.46+9.515(1.715.25)2=199cm42、封底砼顶（承台底）面以上2.5 m处竖向加劲肋间距396mm，水平桁架间距0.8mq=8.040.396=3.184t/mM=(1/8)3.1840.82=0.255t.m3、封底砼顶（承台底）面以上6.5m处竖向加劲肋间距594mm，水平桁架间距1.2mq=4.040.594=2.40t/mM=(1/8)2.401.22=0.432t

11、.m七、水平桁架水平桁架支承在竖向桁架和隔舱板上。1、封底砼顶（承台底）面处水平桁架的竖向间距0.6m。 桁架弦板中的主压应力弦板：板16100+板12180F净=1.218+1.610=37.6cm2应力：=57.855/(37.62)=76.9Mpa F毛=1.218+1.610+0.832=63.2cm2中性轴位置：y0=(1/63.2)320.80.4+1.6105.8+181.219.8=8.40cmI=(1/12)320.83+16(8.40.4)2+(1/12)1.6103+16(8.45.8)2+(1/12)1.2183+21.6(8.419.8)2=5271.59cm4Wma

12、x=5271.59/8.4=627.57cm3(壁板)Wmin=5271.59/20.4=258.41cm3(弦板)回转半径：=118.8/9.13=13，弦板稳定应力：1=57.855/(253.60.974)=55.45Mpa弦板局部弯曲应力 M=(1/8)(10.540.6)1.1882=1.116t.m2=116.4/258.41=43.2 Mpa合应力：=73.3(主压应力)+43.2=116.5 Mpa水平桁架弯曲应力水平桁架按支承在竖向桁架和隔舱板上的连续梁计算N=3.378/1.2=2.82t应力：=2.82/(37.62)=0.038t/cm2组合应力：=0.73(主压应力)

13、+0.432局部弯曲应力)+0.0381.3(桁架弯曲应力，1.3为曲线桁架应力增大系数)=1.211t/cm2 =0.9T=2.350.9=2.115t/cm2桁架若按支承在隔舱板上的连续梁计算：N=51.59/1.2=42.99t3=42.99/(37.62)=0.572t/cm2组合应力：=1+2+1.33=0.73+0.432+0.5721.3=1.90t/cm2钢套箱弯曲支承在隔舱壁上的箱形梁计算。弦板：F1=63.2cm2I1=5271.59cm4y1=8.4cm水平加劲肋：F2=10.8cm2+25.6=36.4cm2y2=1/36.4(25.60.4+10.85.3)=1.85

14、cmI2=(1/12)320.83+25.6(1.850.4)2(1/12)1.293+10.8(1.855.3)2=256.64cm3Ii=5271.59+63.2(608.4)2+256.64+36.4(601.85)22=593771.6cm3w=593771.6/60=9896.2cm33=M/W=51.59100/9896.2=0.521t/cm2组合应力：=0.73+0.432+0.521=1.683t/cm2=2.115t/cm2 应力组合验算(一)封底砼顶（承台底）面处竖向加劲肋间距：外壁上396mm；内壁上357mm。水平加劲肋间距：300mm。水平桁架间距：600mm。施工

15、水位：51.18m。河底面标高：39.91m。承台底（封底砼顶）面标高：40.70m。水压力：q1=51.1840.70+0.06=10.54t/m2q=q1=10.54t/m21轴向压应力取600mm高钢套箱计算。壁板厚=8.0mm；横截面面积：f1=(0.860)2=96cm2。水平加劲肋肋板9012mm，f2=91.22=21.6cm2。水平桁架弦板18012+10016mmf3=181.2+101.62=75.2cm2。承压面积：F=f1+f2+f3=96+21.6+75.2=192.8cm2轴向压力：N=(1/2)qDh=(1/2)10.5424.20.6=76.52t轴向压应力：1

16、=N/F=76.52/192.8=0.397t/m22.壁板局部弯曲应力：a=396mm，b=300mm，a/b=396/300=1.32按四边简支板，=0.423 3.水平桁架弦板局部弯曲应力q=10.540.6=6.324t/mM=(1/8)6.3241.1882=1.116t.m3=M/w=111.6/627.57=0.179t/cm2(壁板)111.6/258.41=0.432t/cm2(弦板)4.水平桁架弯曲应力水平桁架支承在隔舱板上，按连续梁计算。q=10.540.6=6.324t/m桁架弦板上的轴向压力：N=M/1.2=51.59/1.2=42.99t桁架弦板上的轴向应力：4=(

17、42.99/37.6)1.3（应力增大系数）=1.486t/cm2钢套箱壁板上的组合应力：=(0.397+0.5959+0.432)+1.486=2.911t/cm2T水平桁架按支承在隔舱板上的箱形梁计算：弦板：F1=63.2cm2I1=5971.59cm4y1=8.4cm水平加劲肋：F2=10.8cm2+25.6=36.4cm2y2=1/36.4 (25.60.4+10.85.3)=1.85cmI2=(1/12)320.83+25.6(1.850.4)2(1/12)1.293+10.8(1.855.3)2=62.95+165.62=256.64cm3Ii=5971.59+63.2(608.4

18、)2+256.64+36.4(601.85)22=595171.6cm3w=595171.6/60=9919.5cm3M=5559t.cm4=5159/9919.5=0.52t/cm2组合应力：=(0.397+0.5959+0.432)+0.52=1.945t/cm2T在承台顶面以下钢套箱两壁间灌注有20砼，壁板不产生局部弯曲，可不计算壁板局部弯曲应力。组合应力为：=13+4=0.397+0.432+0.521.3=1.51t/cm2（二）封底砼顶（承台底）面以上2.5m处竖向加劲肋间距同（一），水平加劲肋间距300mm，水平桁架间距800mm，水压力：q1=10.542.5=8.04 t/c

19、m2q= q1=8.04 t/m21轴向压应力取800mm高钢套箱计算F=128+21.6+75.2=224.8cm2N=(1/2)qDh=(1/2)8.040.824.2=77.83t1=77.83/224.8=0.346t/cm22壁板局部弯曲应力a=396mm，b=300mm，a/b=396/300=1.32四边简支（板中央应力），=0.4233水平桁架弦板弯曲应力q=8.040.8=6.432t/mM=(1/8)6.4321.1882=1.135t.m3=113.5/627.57=0.181t/cm2(壁板) 113.5/258.41=0.439tcm2(弦板)4水平桁架弯曲应力：M=

20、(1/10)6.432(9.503+8.561)1/22=52.47t.m4=M/w=5247/9919.5=0.53t/cm2 组合应力为：=1+2+3+1.34=0.346+0.478+0.439+0.531.3=1.952t/cm2T（三）承台底面（封底砼顶面）以上6.5m处承台顶面以上两壁间不灌注C20砼，灌注水水平加劲肋间距600mm，竖向加劲肋间距594mm，水平桁架间距1200mm。q1=10.546.5=4.04 t/cm2q= q1=4.04 t/m2F=192+21.6+75.2=288.8cm21轴向压应力N=(1/2)qDh=(1/2)4.041.224.2=58.67

21、t1=58.67/288.8=0.203t/cm22壁板局部弯曲应力a=600mm，b=594mm，a/b=600/594=1.01四边简支（板中央应力），=0.2875t/cm23水平桁架弦板弯曲应力q=4.041.2=4.848t/mM=(1/8)4.8481.1882=0.855t.m3=85.5/627.57=0.136t/cm2(壁板) 85.5/258.41=0.331t/cm2(弦板)4桁架水平弯曲应力M=(1/10)4.848(9.503+8.561) 1/22=39.55t.m4=M/w=3955/9919.5=0.40t/cm2 组合应力=123+41.3=0.203+0.640+0.331+0.401.3=1.694t/cm2八水平桁架斜杆应力1承台顶面以下4.5m（封底砼顶面）取0.6m高钢套箱=Q/hbQ=(1/2)(10.540.6)1.188=3.756t钢板=3.756/(7.00.6)=0.894t/cm2=1.70.6=1.02t/cm2九、钢围堰整体稳定性验算（一）荷载水流产生的水平力（二）抗滑验算 （三）抗倾覆验算