钢围堰施工中承台封底混凝土厚度的验算资料

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1、钢围堰施工中承台封底混凝土厚度的验算在高速公路工程中的许多结构，如桥梁基础、墩台等，一部分位于江河、湖泊中，水中作业不可避免。在其施工时，常采用围堰施工方法，但无论何种围堰，其都是为了止水，以实现承台在无水环境中施工， 因此在施工中必须进行水中混凝土封底， 再进行后续施工。 由于封底混凝土是一道重要的施工工序， 数量较大，验算并合理地选择水下封底混凝土厚度，是保证施工质量、安全的重要环节。1、封底混凝土厚度验算模型本次验算基于 midas 软件进行有限元求解，建立分析模型，钢材等相关参数的取值依据公路桥、 钢结构等相关规范。 通过对封底砼不利工况下的应力和位移、 抗浮稳定性验算， 钢套箱各构件

2、的应力、 位移组合进行计算分析， 确保各部位所受的力和位移都小于容许值，以保证封底砼能够满足要求。2、工程实例2.1 工程概况广东省江门市某西江特大桥为独柱双塔中央索面预应力混凝土斜拉桥，桥梁跨径为 57.5+172.5+400+172.5+57.5m ，桥长860m桥宽40.8m。桥址位于顺德远安与江门外海之间的西江主干流的微弯处，江面宽约860m4艮据施工计划，承台施工在124 月份，施工处于低水位期间，根据水文资料，钢套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。主桥承台为整体式，尺寸为 34.5m （横桥向）X 24.5m （纵 桥向）x 6m （高度），矩

3、形圆端形承台周边设置圆端尖角。承台 顶标高为+4.53m,底标高为-1.47m,基础采用29根梅花形布置 的直径为 2.5m 的钻孔灌注桩。主墩承台施工采用单壁有底钢套箱施工，结构尺寸为34.5 X24.5m,封底混磴厚度为 1.5 （1.2+0.3 ） m,如图1。钢吊箱顶、底标高：其顶、底标高分别按+4.93m、 -3.58m 。设计 C20封底砼轴心抗拉强度设计值为 1.06Mpa。2.2 验证结果2.2.1 封底混凝土受力和位移： 主墩封底混凝土厚度为 1.5m（1.2m+0.3m）分层浇筑.工况一：高水位+3.0m 情况下，钢套箱内抽水完毕。荷载为1.2m封底磴自重，5.97m水浮力

4、，静水压力、流水压力。通过midas 软件进行有限元求解，如图2 。由模型可知，1.2m厚C20封底磴最大拉应力为 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,封底磴强度满足要求。工况二：低水位+0.29m情况下浇筑第一层承台磴荷载为：1.5m封底磴自重、2.5m承台磴自重、3.26m水浮力，在上述荷载组合情况下，由有限元模型可知， 1.5m 厚 C20封底磴最大拉应力为 0.6Mpa,最大压应力为 0.7MPa；轴心抗拉 设计值为1.06MPa,封底磴强度满足要求。2.2.2 抗浮稳定性验算工况一：高水位+3.0m 情况下钢吊箱内抽水

5、完毕施工荷载有：结构自重G=372.0t 、封底砼自重 Q=1625.3t 、钢吊箱浮力F浮=4042t、护筒与封底磴的粘结力C=4209t。抗浮稳定系数：K= (G+Q+C/F 浮=(372.0+1625.3t +4209) /4042t =1.531 , 封底砼厚度满足抗浮稳定性要求。工况二：低水位+0.29m情况下浇筑第一层承台磴施工荷载有：结构自重、封底砼自重 Q=2031.9t 、第一层承 台磴自重Q1=3527.6、钢吊箱浮力F=1840.0t浮、护筒与封底磴 的粘结力 C=5354.3t 、钢护筒增设锚筋的锚固力 N=1993.5t 。抗滑承载力系数：K= (F浮 + C+NI)

6、 / (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。2.2.3 钢套箱各构件的应力组合计算分析工况一：钢吊箱内外侧水头一致，浇筑首层封底砼( 1.2m 厚)工况二：+0.29m低水位时，第一层承台磴浇筑阶段施工荷载：钢吊箱自重G=372.0t 、封底砼浮自重 、封底砼浮侧压力 、流水压力 ；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 。在两种工况作用下，钢吊箱各构件的计算结果汇总如下表：构件名称 允许应力（MPa）

7、 允许位移（ mm） 工况一 工况二 备注最大组合应力（ MPa） 构件位移（ mm） 最大组合应力（ MPa）构件位移（mm）主龙骨 188.5 19.7 40.6 10.7 35.1 0.9 满足要求次龙骨 188.5 19.7 77.8 10.8 23.8 1.0主横肋188.5 1299.710.816.80.6次横肋188.5 1223.110.731.81.0侧面板 188.5 20 31.3 10.8 9.7 1.0外围囹188.5 3521.210.812.90.9内围囹188.5 3519.510.613.60.6内支撑 182 30 27.5 11.9 11.7 0.6主

8、梁 188.5 12.5 125.8 7.0 / /底板纵梁 188.5 18.7 56.7 13.1 / /底板分配梁188.5 18.7 94.3 16.1 / /底板面板 188.5 20 79.6 16.1 / /主梁支点反力 / / 404.5KN / / /吊杆 631KN / 312KN / / /从以上计算可知，封底厚度采用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。主要结论本文以工程实践为依托， 对桥梁承台封底混凝土厚度进行验算。基于 midas civil 的有限元方法，通过对封底砼不利工况下的应力和位移、抗浮稳定性验算，钢套箱各构件的应力、位移组合进行计算分析， 以验证封底砼组合是否满足要求。 对其他同类型工程，在桥梁承台施工前，进行封底混凝土厚度进行验算，合理地选择封底混凝土的厚度，减少混凝土消耗，优化工序，具有一定的借鉴意义。