广西沿海铁路黎塘至钦州段扩能工程飞龙郁江大桥钢吊箱围堰设计计算书中铁九局广西沿海铁路黎钦线扩能改造工程指挥部二O一O年十月目录一、基本资料 0二、荷载分析 0三、底板计算 (3)1、工况分析: (3)2、小肋间距 (4)3、龙骨间距 (5)四、侧板计算 (5)1、工况分析 (6)2、小肋间距 (6)3、大肋间距 (7)4、大肋验算 (8)五、支撑计算 (12)1、内支撑验算 (12)2、封底混凝土验算 (13)3、反力座 (14)六、体系转换工况检算 (14)1、吊挂下放 (14)2、堵漏封底 (18)3、浇筑承台 (22)一、基本资料钢吊箱围堰设计考虑到侧板的倒用，统一设计，以10#控制设计，以下计算均取10#墩参数作为设计基准。
1、承台尺寸承台面积：137.38m2承台底标高：+59.377m承台顶标高：+63.777m施工高水位：+64.05m施工低水位：+60.00m吊箱顶标高：+64.55m吊箱底标高：+58.877m吊箱底板净面积：137.38-6×4.9＝107.94m22、设计规范公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）钢结构设计规范(50017-2003)钢结构设计手册（第三版）二、荷载分析1、底板浮力高水位浮力：10×(64.05-58.877)＝51.73kN/㎡低水位浮力：10×(60-58.877)＝11.23kN/㎡2、侧板的水侧压力 10hkN/㎡3、承台混凝土的自重 26×4.4=114.4kN/㎡4、封底混凝土的自重 24×0.5=12kN/㎡5、混凝土浇筑产生对侧板压力砼浇筑时产生的荷载砼供应量V=50m 3/h ，则砼浇筑速度50/137.38＝0.36m/h查《公路桥涵施工技术规范》侧压力21210122.0v k k t P ⋅⋅⋅⋅⋅=γ；γ—砼的容重，γ=26KN/m 3；t 0—新浇混凝土的初凝时间，这里取：h t 100=1k —外加剂影响修正系数，掺外加剂时为1.2；2k —坍落度影响修正系数，当其为110～150mm时，取1.15。
则P 1=0.22×26×10×1.2×1.15×0.3621=47.36KPa自《公路桥涵施工技术规范》P 310附表D ，可以查到混凝土对底板所产生的水平荷载值很小，且底板尺寸很大，对底板的受力没有什么影响，故由此产生的冲击荷载可以忽略。
混凝土有效压头高度h ＝47.36/26＝1.8m根据《路桥施工计算手册》P214页，查得大模板计算混凝土浇注产生侧压力计算参数，混凝土浇筑有效压头高度为2.1m 。
6、水流力郁江水流流速按照2.82m/s 计算。
根据《公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)》，水流力按下式计算：g V KA F w 22γ=F w ——流水压力标准值（KN ），K ——桥墩形状系数，矩形桥墩取1.3V ——设计流速（m/s ），取2.2m/sγ——水的重力密度（10KN/m 3）A ——与水流方向垂直平面上的投影面积（m 2）KN g V KA P 7.24810282.210173.53.93.1222=⨯⨯⨯⨯⨯==γ流水压力合力的着力点，假定在设计水位线以下0.3倍水深处。
即在水位线以下5.173×0.3＝1.55m 处。
三、 底板计算1、工况分析:工况一：堵漏封底后，吊箱抽水，取高水位计算时，底板受力： F 1=51.73-12＝39.73 KN/m 2。
工况二：堵漏封底后，吊箱抽水，取低水位计算时，底板受力：F 2=11.23-12＝-0.77 KN/m 2。
工况三：低水位时浇筑承台：F 3=11.23-（12+114.4）＝-115.17KN/m 2。
工况四：高水位时浇筑承台：F 3=51.73-（12+114.4）＝-74.67KN/m 2。
其中，取受力方向向上为正方向，混凝土灌筑产生水平荷载值以及冲击荷载值很小，可忽略不计。
底板控制工况为工况二。
2、小肋间距小肋作为支点，面板按三跨连续梁考虑，梁宽b 取1mm ，梁高为板厚h ＝6mm 。
按面板的强度要求：221611.0bh f ql w = mm b b q bh f l w 2971017.11561061706103221=⨯⋅⨯⋅⋅⋅=⋅=- 按面板刚度要求，最大变形值取为模板结构的1/250，则：250100'677.0141l EI l q =mm q EI l 2681211077.10461101.259.0'59.0333531=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==- 对比取小值，考虑封底混凝土影响，可取mm l 3001=。
3、龙骨间距龙骨作为小肋的支点，小肋按简支梁计算，跨度2l 。
小肋取∠75×8，按15d 与面板组成组合截面，如下图：截面A ＝2230mm 2，W ＝48794mm 3，I ＝2.4×106mm 4按小肋强度要求：W ql ][8122σ= mm q W l 13853001017.115487941708][832=⨯⨯⨯⨯=⋅=-σ 按小肋刚度要求：250384'5242l EI l q = mm q EI l 16483001017.1151250104.2101.2384'1250384336532=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==- 对比取小值，考虑桩位情况以及底板对龙骨加强作用，可取mm l 16002=。
四、 侧板计算1、工况分析工况一：钢吊箱吊挂下放，侧板受内外水压力平衡。
工况二：堵漏封底后抽水完成，侧板受外侧水压力，底部荷载为：10×4.879＝48.79 kN/㎡工况三：高水位浇筑承台。
侧板承受外侧水压力+内侧混凝土侧压力。
工况四：低水位浇筑承台。
侧板控制工况为工况二。
2、小肋间距小肋拟采用水平方式，间距布置为350mm.取最底层三跨连续梁，侧板取单位宽度1m，验算面板组合应力最大应力94.8MPa，满足要求。
面板变形为最大变形1.3mm<L/250=350/250=1.4mm 满足要求。
3、大肋间距大肋作为小肋的支点，小肋按简支梁计算，取荷载最大的底层小肋计算大肋的间距。
小肋所受均布荷载换算为m kN q /5.1635.0)8.483.45(21=⨯+=小肋为∠63×6与6mm 面板组合截面，如下图：截面A ＝1808mm 2，W ＝27624mm 3，I ＝1.29×106mm 4 按小肋强度要求：W ql ][812σ= mm q W l 15085.16276241708][8=⨯⨯=⋅=σ 按小肋刚度要求：250384'54l EIl q =mm q EI l 17155.1612501029.1101.2384'12503843653=⨯⨯⨯⨯⨯==对比取小值，可取大肋间距mm l 1500=。
考虑大肋强度以及动水压力，间距定为750mm 。
4、大肋验算大肋采用I28a 截面，底部位于+59.171m ，内支撑位于+64.277m ，使用midas 建模计算。
大肋间距为0.75m 。
工况二作用下，大肋承受以下两种荷载：静水压力是顶部为0，底部为48.79kN/m2的三角形荷载。
最大荷载48.79×0.75＝36.6kN/m水流力248.7÷9.3×0.75＝20 kN大肋的应力图如下。
最大应力146.9MPa，满足要求。
大肋的变形图如下。
最大变形13.6mm。
满足要求。
大肋的反力见下图。
内支撑反力R1=41.5kN。
底层反力R2=67.8kN。
工况三作用下，大肋承受水位压力、水流力以及混凝土浇筑侧压力，此时计算大肋应力。
最大应力36.7MPa，满足要求。
最大变形2.8mm<L/250=5156/250=20.6mm，满足要求。
内支撑反力R1=-3.8kN/m。
（受拉）底层反力R2=-13.2kN/m。
五、支撑计算1、内支撑验算内支撑主桁采用2[22a截面，斜撑采用∠75×8角钢，立柱用2[10，围檩采用2I32a，采用madis整体建模计算，由上节计算知，围檩受41.5/0.75=55.3 kN/m均布荷载。
内支撑应力计算如下图。
最大应力94.3MPa，满足要求。
内支撑变形如下图。
最大变形2.2mm<L/250=3200/250=12.8mm，满足要求。
2、封底混凝土验算侧板底层反力由封底混凝土承受，封底混凝土厚度为0.5m，计算厚度0.2m，采用C30水下混凝土，轴心抗压强度13.8MPa。
封底混凝土承受底层反力R2＝67.8/0.75＝90.4kN/m。
换算成面荷载MPa MPa m kN q 8.1345.0/4522.04.902<===满足要求。
3、反力座在工况三作用下大肋支座受拉，拉力为13.2 kN/m ，故需在围堰外侧设置反力座，反力座布置在龙骨上，间距0.75m ，即每个反力座受力：13.2×0.75＝9.9 kN/m反力座焊缝长度100mm ，焊缝高度8mm ，焊缝承受能力：kN kN l h N h f f 9.96.478510087.0][7.0>=⨯⨯⨯==τ六、体系转换工况检算 1、吊挂下放钢吊箱安装就位，吊挂下放，吊挂系统承受钢吊箱自重。
吊点位于钢吊箱底板龙骨，共设置4个吊点，吊点布置如下图：作用力为钢吊箱自重，计算：最大反力为187.3kN 。
吊挂结构如下图分配梁计算简图（1）分配梁分配梁弯矩M ＝187.3×0.538＝100.8kNm需要抗弯模量356109.5170108.100mm MW ⨯=⨯==σ 查型钢表，取截面为2I25a ，W ＝802772mm 3，I ＝1.0×108mm 4，t ＝16mm ，S ＝461442mm 3正应力MPa W M 6.125802772108.1006=⨯==σ 剪应力MPa tI QS 01.54100.11646144210003.1878=⨯⨯⨯⨯==τ 组合应力MPa MPa 187][1.17.13601.5436.12532222=<=⨯+=+=στσσ （2）吊杆吊杆采用Φ32精轧螺纹钢筋，允许拉力为N ＝0.25×3.14×322×630＝506.4 kN>187.3kN 满足要求 （3）吊挂梁吊挂梁采用2[20a ，由模型计算结果内支撑吊挂局部最大应力112.1MPa ，满足要求。
（4）竖杆吊杆为2[10a 截面，面积A ＝2548mm 2，抗拉承载力： N ＝2548×170÷1000＝433.16kN>187.3kN 满足要求 （5）底座底座与龙骨焊接，焊缝长度Σl f ＝760mm ，焊缝高度hf=8mm 焊缝承载力kN kN l h N h f f 7.15659514076087.0][7.0>=⨯⨯⨯==τ（6）整体计算该工况作用下，整体计算应力如下图，图中侧板未示。