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1、 2011 届 学院专 业 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2011 年 6 月 3 日Design of Bridge Temporary Structure 桥梁临时结构设计学生姓名 学号 班级 专业毕业设计题目 桥梁临时结构设计指导教师姓名指导教师职称评 定 成 绩指导教师 得分评阅人 得分答辩小组组长 得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书题目专业 班级 姓名承担指导任务单位 导师 姓名 导师职称 讲师一、设计内容(1)结合工程实际，确定双臂钢围堰的结构形式及主要尺寸；(2)各施工工况荷载计算；(3)钢围堰面板、竖肋、环板、横向桁架、内撑及封底混凝土设计；(4)围
2、堰整体稳定和抗浮计算；(5)围堰加工及下沉施工工艺。二、基本要求(1)论文中语言要通顺、书写要规范、结构要合理；(2)毕业设计中包括不少于 3000 字的外文翻译( 与桥梁有关)；(3)绘制 A3 图纸 3 张(其中手工绘制不少于 1 张) ；(4)设计过程中严格按照规定时间独立完成相关的设计任务；(5)其他未尽事宜请参照毕业设计有关要求；(6)本设计须结合手算和电算进行，电算可使用(Ansys、Midas 或桥梁博士)进行计算。三、主要技术指标(1)承台尺寸:圆端形，长 11.9m宽 14.4m厚（2+4）m，圆端处半径为 7.2m，桩径 1.5m(2)水深：9m；水流速度：1.5m/s(3
3、)河床面到承台顶高：6.0m(4)河床面以下土质：密实细砂(5)围堰设计平面形状：圆端形四、应收集的资料及参考文献(1)刘自明编.桥梁深水基础.北京：人民交通出版社，2003(2)交通部第一公路工程公司编.公路施工手册( 桥涵).北京：人民交通出版社，2004(3)陈伟编.桥梁临时结构设计.北京：中国铁道出版社，2002(4)钢结构设计规范(GB50017-2003)(5)公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)(6)公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D63-2007)(7)公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)五、进度计划第 1 周第 2 周：查阅相关资料，完成外文翻译；开
4、题报告第 3 周第 8 周：初步拟定围堰各主要尺寸；各施工工况内力计算；第 9 周第 14 周：完成围堰各组成构件的设计计算；整理计算书；完成围堰的施工工艺；第 15 周：答辩教研组主任签字 时间 年 月 日毕业设计开题报告题目 桥梁临时结构设计学生姓 名学号班级专业一、研究背景：桥梁墩台基础，大多位于水中，修建水中基础，最常用的方法就是围堰法。围堰的作用主要是防水挡土，使基础的施工能在排水或静水的环境中进行。围堰的发展主要经历了土石围堰、木板桩围堰和钢围堰这样的过程。土石围堰主要适用在 2m 水深以内、流速0.5m/s 以下、河床土层不透水或渗水较小的情况。木板桩围堰适用于水深 4m 以内，
5、河床为土层，且无防碍打板桩的大块石、树干等杂物的情况。钢围堰形式多样，在国内主要有拉森型钢板桩围堰、钢吊箱围堰和双壁钢围堰。由于钢围堰强度高，容易打入坚硬的土层，防水性能好，能按需要组合成各种外形，并可多次重复使用的优点，在桥梁施工中常用于沉井顶的围堰、管柱基础、桩基础等。深水基础的修建，其核心问题在于防排水。因为深水环境对基础的设计理论和施工技术都会带来一些特殊问题。然而随着科学技术的发展，解决深水施工的技术措施亦得到迅速地提高和发展。双壁钢围堰就是在这种情况下应运而生的。双壁钢围堰常为圆形，也有为适应基础形状而作成异形的。其堰壁钢壳由有加劲肋的内外壁板和多层水平桁架所组成。堰壁底端设刃脚，
6、以利于切土下沉。在堰壁内腔，用隔舱板将其对称地分为若干个密封的隔舱，以便利于不平衡的灌水来控制其在下沉时的倾斜。双壁钢围堰同其它基础施工方法和工艺相结合，优势互补，也是桥梁基础施工的一个重大突破。双壁钢围堰施工的优势是深水、岩石河床，并且河床覆盖层薄，这样，围堰易趋于稳定，辅助措施少、费用低。同其他深水基础施工技术相比双壁钢围堰施工有着明显的优势：(1)结构简单、刚度大，施工方便，工期短，可以在完全下沉就位后作为大面积承载的基础的一部分；(2) 采用双壁钢壳其强度更高，可受更大的内外水位差产生的压力；(3)能适应各种基础的的形式，同时有更大的作业空间。(4)双壁钢围堰施工基本上不受墩位处水深的
7、限制，若配合使用空气幕下沉等工艺，还可将围堰下沉到更深的覆盖层内。即双壁钢围堰能在深水、厚覆盖层的条件下采用；当岩面倾斜时，还可做成高低刃脚以防止其倾斜。(5)在围堰混凝土封底以前的工序简单；抽水及渡洪均不受施工水位限制，也不受季节限制；(6)适用于多种地质条件，切割后还可使用。这不仅有利干设备的利用，还能重复使用双壁钢围堰的，可充分发挥材料的利用率，降低成本，也便于施工管理。这就是双壁钢围堰技术这些年来运用越来越多的主要原因。二、国内外研究现状：(1)国内研究现状：在我国，双壁钢围堰的施工方法，以浮运施工和缆索吊机吊运施工最为常见，尤其是浮运法施工。最初的双壁钢围堰的形状是圆形，但是为了适应
8、承台多变的形状，达到节约材料的目的，许多异形围堰被应用于桥梁建设中，如南京三桥北主塔基础承台施工采用的是哑铃形双壁钢围堰，同时矩形双壁钢围堰被许多桥梁所选用。随着建设需求的增长，双壁钢围堰的施工方法也得到了不断的改进，以前是先将双壁钢围堰下沉就位封底混凝土，接着施工钻孔桩，最后再抽水施工桩基承台；但现在可以先施工钻孔桩，用钻孔桩的钢护筒，作为双壁钢围堰定位下沉的导向、支撑装置，最后再做混凝土封底、抽水施工桩基承 指导教师签字 时 间 年 月 日摘 要近年来我国修建了不少跨越大江大河甚至跨越海湾的桥梁，取得了很大的成就。桥梁深水基础的施工需要在无水环境下进行，通常采用双壁钢围堰和钢吊箱围堰来提供
9、无水环境。双壁钢围堰构造简单，施工方便，能承受较大的水压力且防水性能好，因此在桥梁深水基础中得到了广泛应用。本设计就是对双壁钢围堰进行结构和施工的设计。根据承台尺寸及水深拟定围堰结构尺寸，在不同的施工工况荷载作用下对围堰的壁板、竖肋、水平环板和水平桁架等围堰各组成部分进行受力分析和验算，然后运用MIDAS软件对围堰建模进行有限元分析并将结果与手算结果进行对比分析，最终确定出围堰的各部件的尺寸。最后针对围堰的各步施工工艺进行了必要的说明。关键词：双壁钢围堰 有限元分析 施工工艺 深水基础AbstractIn recent years many bridges overcrossing great
10、 rivers even the bay are constructed in China and reach great achievement. The bridge deep water foundations construction needs to carry on under the anhydrous environment, Usually uses the double-wall steel cofferdam and the steel hangs the box cofferdam to provide the anhydrous environment. The do
11、uble-wall steel cofferdam has some advantages, For example, the structure is simple, the construction is convenient, can withstand the big hydraulic pressure and the waterproof performance is good, therefore obtained the widespread application in the bridge deep water foundation. This design is carr
12、ies on the structure and the construction design to the double-wall steel coffer dam. According to the caps size and the water depth draws up the cofferdam structure size, under the different construction operating mode load function to cofferdam each constituents and so on cofferdam stave sheet, ve
13、rtical stroke rib, horizontal link board and horizontal truss carries on the stress analysis and the checking calculation, then carries on the finite element analysis and the result and the hand using the MIDAS software to the cofferdam modeling calculated that the result carries on the contrastive
14、analysis, determines the coffer dam finally various parts size. Finally, it carried on the essential explanation aimed at the cofferdam each step construction craft.Key words: double-wall steel cofferdam finite element analysis construction craft deep water foundations目 录第 1 章 绪论 .11.1 国内外应用现状 .11.2 工程背景 .31.3 双壁钢围堰施工工艺简介 .31.4 双壁钢围堰受力分析 .6第 2 章 双壁钢围堰设计 结构力学方法 .72.1 围堰构造及尺寸 .72.2 设计荷载 .82.2.1 动水压力 .82.2.2 静水压力 .92.2.3 波浪力 .
