钢围堰封底砼检算

立柱桩钢围堰封底砼检算
(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)-(2.4×3.0)(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+μ)/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)
μ=1/6(砼的侧向变形系数,即泊桑比)
M=(6.28×11.82)(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1000mm;
—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
①刃脚底围堰内面积f1=π12.12 =459.96m2
②封底砼体积V1=π(12.12-10.92)×1.3/2+π10.92×3=1176.2m3
③围堰内外壁空隙体积
V2=π(12.1遥控器学习2-10.9 2)×11.3-173320/7850=957.7m3
④围堰内共12根φ1.8m桩,钢护筒直径取2.2m,其与砼接触表面积
f2=π2.2×3×12=248.8m2
2、浮力F= f1γh=459.96×13.48=6200t
3、抗力
①钢围堰重力含壁内砼(浇注至承台底标高砼重量)
led球泡灯罩P1=340(围堰)+480(壁舱内砼)=820t
②封底砼重量
P2= V1×2.4=1176.2×2.4=2822.9t
③围堰壁内水重量
P3= V2×1=957.7×1=957.7t
④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= f2×15=248.8×10.4=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=789.1t
C25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
为抗浮安全系数,取1.0~1.15
       
(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=γ·V=1×π(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
=200×2.4=480t
围堰壁内水重量= 957.7×1=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18~30KPa。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(KN)
1
砂夹
卵石
18
30
1.3
1779
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:24.2π×(1/192)=0.396m=396mm
内壁板上为:21.8π×(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/m2
q=P1+ P2=10.48+0.06=10.54t/m2=1.054kg/cm2
1)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=1.32
q=10.54t/m2=1.054kg/cm2
t=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=1.19
q=10.54/m2=1.054kg/cm2
t=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=10.54-2.5 =8.04t/m2
q=P1=8.04t/m2=0.804kg/cm2
1)外壁板
b=396mm,a=400mm,a/b=400/396=1.01,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
腐蚀监测水平加劲肋间距600mm
水压力:P1=10.54-6.5=4.04t/m2
q=P1=4.04t/m2=0.404kg/cm2
1)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
=0.0547,=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=10.54×0.3=3.162t/m
水平加劲肋跨度(竖向加劲肋间距)396mm
M=(1/8)×3.162×0.3962=0.062t.m
板12×90mm     
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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=8.04×0.4=3.216t/m
水平加劲肋跨度396m
M=(1/8)×3.216×0.3962=0.063t.m
板12×90mm     
3、在封底砼顶(承台底)面以上6.5m处
水平加劲肋竖向间距600mm,荷载为:
q=6.88×0.6=4.128t/m
水平加劲肋跨度594mm
M=(1/8)×4.128×0.5942=0.182t.m
板12×90mm     
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0.6m
q=10.54×0.396=4.174t/m
M=(1/8)×4.174×0.62=0.188t.m
∠63×63×8,F=9.515cm2,Ix=34.46cm4
ix=1.90cm,wx=7.75cm3
zo=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(40δ长度),组合截面如下图所示:
F=9.515+32×0.8=35.115cm2
中性轴位置:
y0=(1/35.115)×[32×0.8×0.4+9.515×5.25]=1.71cm
I=[(1/12)×32×0.83+25.6×(1.71-0.4)2]+[34.46+9.515×(1.71-5.25)2]=199cm4
2、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0.8m
q=8.04×0.396=3.184t/m
M=(1/8)×3.184×0.82=0.255t.m
3、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1.2m
q=4.04×0.594=2.40t/m
M=(1/8)×2.40×1.22=0.432t.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。
1桁架弦板中的主压应力
弦板:板16×100+板12×180
F=1.2×18+1.6×10=37.6cm2
应力:σ=57.855/(37.6×2)=76.9Mpa
F=1.2×18+1.6×10+0.8×32=63.2cm2
中性轴位置:
y0=(1/63.2)×[32×0.8×0.4+1.6×10×5.8+18×1.2×19.8]=8.40cm
I=[(1/12)×32×0.83+16×(8.4-0.4)2]+[(1/12)×1.6×103+16×(8.4-5.8)2]+[(1/12)×1.2×183+21.6×(8.4-19.8)2]=5271.59cm4
Wmaxt载体=5271.59/8.4=627.57cm3(壁板)
Wmin=5271.59/20.4=258.41cm3(弦板)
回转半径:
λ=118.8/9.13=13,
弦板稳定应力:
σ1=57.855/(2×53.6×0.974)=55.45Mpa
②弦板局部弯曲应力
M=(1/8)×(10.54×0.6)×1.1882=1.116t.m
σ2=116.4/258.41=43.2 Mpa
合应力:
σ=73.3(主压应力)+43.2=116.5 Mpa
③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:σ=2.82/(37.6×2)=0.038t/cm2
组合应力:σ=0.73(主压应力)+0.432局部弯曲应力)+0.038×1.3(桁架弯曲应力,1.3为曲线桁架应力增大系数)=1.211t/cm2 <[σ]=0.9σT=2.35×0.9=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=42.99t
σ3=42.99/(37.6×2)=0.572t/cm2

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