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1、主塔承台钢吊箱设计说明一、 钢吊箱总体结构布置钢吊箱内净尺寸取承台外轮廓尺寸，围堰外轮廓总长42m，总宽29.50m。吊箱结构由壁板、内支撑、悬吊系统、定位系统、底板五部分组成，其具体布置见下图。二、 钢吊箱壁板系统钢吊箱壁板系统是由竖向钢箱、水平桁架和内外面板构成空间结构，双壁部分壁厚1.5m、高14m，顶标高+18m，底标高+4.0m。单壁部分高4m，顶标高+22m。竖向钢箱为壁板的主受力骨架，由12mm钢板组焊而成，钢板上焊接L75x6角钢加劲，在竖向钢箱上连接内支撑钢管。钢箱之间通过水平桁架相连，桁架间距根据水压力情况而设置，水平桁架采用12mm环形钢板和小型槽钢水平撑焊接而成，分别与
2、壁板面板和钢箱焊接形成空间结构。图1 钢吊箱壁板结构图（单位：cm）为保持钢吊箱封底后内外水位一致，在壁板上标高16m的高程位置共设置8个连通管，连通管的大样见图2。图2 连通管（单位：cm）内面板采用6mm钢板，外面板底部9m受力较大采用8mm厚度，上部12m采用6mm厚度。内外面板均采用L100x6角钢加劲。三、 钢吊箱内支撑系统钢吊箱内支撑系统是钢吊箱抽水后壁板抵抗水压力的内撑结构，承受较大的轴向压力和一定的自重弯矩。结合承台施工分层工艺，内支撑系统共布置两层，即标高+12.0m、+19.0m处各设置一层。均采用直径800mm，壁厚10mm的钢管。上下两层内支撑之间采用240对扣形成的箱
3、形斜撑和232对扣形成的立杆连接成空间桁架结构。内支撑具体布置见下图。图3 内支撑平面布置（单位：cm）图4 内支撑立面布置（单位：cm）四、 钢吊箱定位系统钢吊箱定位系统用于吊箱接近设计标高后，对吊箱的平面位置、倾斜姿态进行纠偏，确保精度。定位系统共布置10处，除迎水面布置4处外，其他三个方向各两处，每处布置30t螺旋式千斤顶2台。图5 定位系统平面布置图图6 水平定位系统图片水平内定位系统共分为二层，其顶面标高分别为+18m、+14m，共计16个。五、 钢吊箱悬吊系统底板悬吊系统承受封底砼浇注过程中全部的竖向荷载（扣除浮力），悬吊系统采用220吊杆，两端通过铰板和连接销子，直接与底板及护筒
4、连接图7 钢吊箱悬吊系统立面布置图图8 钢吊箱悬吊系统构造大样图主塔承台钢吊箱设计计算书一 、概况1、 承台规模鄂东长江大桥5#北主塔墩基础为深水基础，高桩承台,承台采用C35混凝土，承台厚8m，顺桥向宽29.5m,横桥向长42m，为矩形带直倒角承台。（1）水文条件各月平均水位表月份123456平均水位（m）9.139.2010.5012.9115.6417.29月份789101112平均水位（m）19.6518.8418.0616.4813.6410.70从表中统计资料可以看出：长江中游汛期出现在510月，历年最高水位及最大流量多出现在78月，最低水位及最小流量多出现在12月。（2）地质条件
5、依据湖北鄂东长江公路大桥基础资料报告“斜拉桥北塔工程地质评价”-斜拉桥北塔位于长江之中,第四系砂类土覆盖层厚度25.430.3m，基岩面较平坦。基岩为灰色、灰褐色泥质粉砂岩、砂岩、砾岩和紫褐色安山岩。局部有破碎。细砂地层岩性：局部夹杂软塑-流塑亚粘土，层厚25.0m。物理性质极限摩阻力 3545KPa,承载力：100200KPa。二、 钢吊箱结构初步设计方案1、 控制工况对以下两种不利工况进行验算：（1）封底抽水后待浇筑首层混凝土（2）拆支撑后的不利工况（3）吊箱受力图示2、 参数选取（1）水文条件按北岸工期总计划（见计划工期表），围堰不渡洪（69月）。因此，设计计算水位取施工期平均高水位+富
6、裕高度，该方案在充分考虑施工期间水位后，取：+22.00m；（2）荷载类参数确定1）静水压强：10kN/m32）流速： V= + 2.58m/s（多年实测最大流速）3）波浪冲击力：浪高1.5m。（假定数值）4）基本风压力：0.35KPa,设计基本风速：23.9m/s。（3）钢吊箱设计结构参数1)钢吊箱平面内净尺寸：42m29.5m，四角为795380cm倒角（横顺）。（与承台尺寸相同，考虑吊箱围堰侧板兼作承台模板）；2)钢吊箱顶面标高： +22.0m（防浪板高：205cm，顶标高：+24.05m）；3)钢吊箱底面板标高：+4.0m;4)内支撑设二层，下层: +12.0m；上层：+7.0m。5)
7、封底混凝土厚3m。6)承台混凝土总高8m，按设计要求分两层浇筑。7)吊箱设计重量：1121t ，吊箱高18m。（4）荷载组合 1)水平：静水压力+流水压力+风力+其它 2)竖向：吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其它。（5）设计依据 规范湖北鄂东长江公路大桥A标招标文件；公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）；施工结构计算方法与设计手册；水下地基与基础公路桥涵施工技术规范3、 设计验算、构件型号确定 （1）吊桁架侧壁最长标准单元块设计复核1）吊箱侧面板板验算荷载计算a、静水压力计算 按20年一遇最高设计水位+24.0m计算。 P静=H=10（24.05-4）=205kPab、流水压力
8、计算流水压力： 式中：F1钢吊箱所受的水流作用力，kN；1挡水形状系数,矩形采用1.0，流线型采用0.75；1水的容重，10kN/m3； A钢吊箱入水部分在垂直于水流方向上的平面投影，取1m2计算。 V水的流速， V=2m/s； g重力加速度，g=9.81m/s2。 按简化等代均布荷载布置。c、波浪力计算无可靠参数，依据经验按静水压力最大值15%取值工况一SAP2000单元建模计算复核：选最长标准块段一进行局部模型静力计算。工况一模型面板加载示意图 单位：KPa加载说明：吊箱悬浮状态（未堵钻孔与底板前）需内部注水7m高，此水头压力对外面板抵消部分外荷载（整体），对内侧面板产生一附加净水压力。建
9、立模型于两面板分别加载。a. 面板受力分析 内侧壁板最大合应力图 (单位:N/mm) 外侧壁板最大合应力图 (单位:N/mm)面板中部最大合应力max =158MPa； 面板最大合应力max=45MPa 分析：面板选用=8mm A3钢板。最小应力小于最大应力,不做控制内力。根据应力图，两钢箱内、外边缘处应力集中，内力较大，尤其体现在底部脚点以及内支撑位置处，其余位置应力小于140MPa。位于底缘的应力较大位置通过局部构造加强予以解决，不作为面板选型的控制内力。底缘位置应力较大处也可由实际施工中的箱内混凝土抵抗。b.水平桁架受力计算最大荷载处（+5处）箱内水平环板桁架结构计算结果工况一标高+5处
10、（底第二层）水平桁架受力图 单位：KPa分析：根据应力图，两钢箱内、外边角点处应力集中，内力较大，由模型建立结点及面的划分以及取局部块建模和约束的导致。边端部内力通过该处加强局部构造解决。此处对具有代表性位置构杆件进行强度及稳定性验算。验算各杆件内力：、I250*12mm弦杆（水平环板）受力验算位置：靠近钢箱点水平环板参数：Wx=1.25E-4；A=3.0E-3；Ix=1.563E-5 (单位:)控制内力：M2max=13.23KNm;Vmax=3.76KN;N=65KN强度验算截面的强度满足要求稳定性验算：式中：-平面内受压构建失稳系数，查表； -截面模量发展系数； -等效弯矩系数； -参数
11、，=2EA/（1.12） 计算长度Lo=0.8L=0.825.6=20.48cm， ix=7.2， =Lo/ix=2.84 ,查表得 =1.0， =1.2，=1.05，=2EA/（1.12）=5.5410665000/(125001)+1.213.23103/(1.051251) =126.2MPa1.4140=196MPa。截面的稳定性满足要求。水平桁架弦杆（环板）选用加工整体扁钢板25012mm。、设计双肢 2L10010010腹杆验算参数：Wx=50.12；A=219.261=38.5122； (单位:cm)强度：，满足强度要求。根据内力计算结果，该处位置置于选用此型号杆件，其余位置选用
12、2L75*75*10(详见结构图，下章)。稳定性验算：根据钢结构设计规范轴心受力杆件计算双肢等边2L10010组合界面参数：Lox=108cm; Loy=100cm ix=3.06cm; iy=4.6cm=108/3.06=35; =100/4.6=22等边双角钢绕对称轴 =22（1+0.32）=29查表取较小的稳定系数得：=0.918，稳定性满足要求。水平桁架腹杆改用2L10010010。c.竖肋受力分析X=6.70m（近1/跨径跨中）; X=12.45m（近钢箱支点） X=1.583m（近钢箱支点） 跨中x=6.7m竖肋各杆件最大内力情况：标高弯矩M2(KNm)剪力 V3(KN)轴力 P(
13、KN)+4.5(外侧杆)5.828-0.62411.32+4.5内侧杆）7.18-8.646.2支点附近x=1.583m竖肋各杆件最大内力情况：标高弯矩M2(KNm)剪力 V3(KN)轴力 P(KN)+5(外侧杆)-3.217.76170.235+5+11（外侧杆）2.8-14.8Pmax=52.4支点x=12.45m竖肋各杆件高最大内力情况：标高弯矩M2(KNm)剪力 V3(KN)轴力 P(KN)+5(内侧杆)+5.52-4079.7、验算X=6.7m 跨中位置竖肋内力，取内侧杆+5位置竖肋界面： L12510截面：参数：Wx=39.97；A=24.373；ix=3.85； (单位:cm)稳定性验算：计算长度L=8L0=0.8100=80cm。=80/3.85=21，=0.967，根据钢结构设计规范查表得:=3.14220610624.410-4/（1.1212）=10216=0.85，=1.05，( )=1-0.87.2/10216=1 =6200/(2437.30.967)+0.857.18103/(1.0539.97) =148MPa1.4140=196MPa。截面的稳定性满足要求。、支点x=12.45m竖肋验算竖肋界面：12510等边角钢控制内力：M=5.52KNm；P=80KN。强度验算：参数：Wx=39.97；A=24.37
