目录一、工程概况 ..................................................... 2...二、钢围堰设计方案................................................ 2..三、结构计算 ..................................................... 5...3.1 钢围堰结构分析................................................ 5..3.1.1 电算模型： ................................................. 5...3.1.2 横肋、竖肋——梁单元应力水平 ............................... 6.3.1.3 腹杆——桁架单元应力水平情况 ............................... 7.3.1.4 面板——板单元应力分布情况 ................................. 8.3.1.5 钢围堰变形情况。

........................................... 8..3.2 钢围堰抗浮性能分析............................................ 9..3.3 钢围堰渡洪安全分析.......................................... 1..0 3.3.1 钢围堰抗滑移性能分析 ..................................... 1..0 3.3.2 钢围堰抗倾覆性能分析 (11)3.3.3 钢围堰抗撕裂性能分析 ..................................... 1..23.3.4 钢围堰抗大块漂石撞击性能分析 ............................. 1. 2四、结论 ....................................................... 1..3.石梯巴河特大桥水中墩基础辅助设施施工方案一、工程概况石梯巴河特大桥中心里程为DK90+723桥跨布置：1X 24+10X 32+(48+2 X 80+48)连续刚构+25X 32+1 x 24m采用2X 80m主跨跨越巴河主航道，桥梁全长1462.94m。

12#、13#、14#三个主墩位于水中，主墩墩高为69m 3个主墩承台平面尺寸均为15.8m x 19.3m,高度4m,承台底面设计高程均为244.748m。

基础为梅花形布设的17根2 m桩基础构成，其中12#墩桩基深22m 13#墩桩基深19m, 14#墩桩基深16m根据大桥施工图结构布置情况以及墩位处水文地质情况, 12#、13#、14#墩采用双壁钢围堰方案进行基础施工。

二、钢围堰设计方案钢围堰设计方案如下：围堰壁厚采用I10工字钢作为竖肋，/ 100X 100 X 6伽等边角钢作为横肋，/ 75X 75X 6伽等边角钢作为腹杆新城空间框架结构，双侧附以3 6伽厚钢板形成组品快件，整个围堰分为三节制作。

单节分为14块,其中一号快10件, 2号块2件。

2号块对称件2件。

块件间采用3 10伽厚连接板焊接连接。

平面尺寸设计为18.8m x 22.412m,围堰内外壁间距为1m内壁承台边线最小距离为50 cm。

结构如下列图示：B?■■7ICCC-；L=360tto IO)平面布置图围堰正立面图16@4=5600 i号块结构图2号块结构图三、结构计算若不能再枯水期完成基础施工，汛期水位上涨，水流量、流速增加，对钢围堰较容易造成滑移、倾覆、撕裂、漂石撞击等安全风险。

力学计算分为两部分。

包括钢围堰结构最不利工况抗力分析与验算及整体渡洪安全性分析。

3.1 钢围堰结构分析本工程采用midas-civil 有限元分析软件对钢围堰进行力学分析，力学模型建模思路，竖肋及横肋按量单元考虑。

横竖肋交点按分离式节点设置，交叉节点间采用刚度较大的弹性连接。

弹性连接类型考虑两节点间相对位移接近完全约束。

不考虑横肋竖肋间相互传递力矩。

腹杆按桁架单元考虑，即忽略腹杆杆端焊接对力矩的传递。

壁板按板单元考虑。

壁板与竖肋间连接视为节点刚接。

边界条件设置：围堰刃脚底面节点仅约束竖向位移自由度，封底混凝土顶面的围堰内壁板节点约束水平方向的两个位移自由度。

由于围堰结构关于承台纵横轴线对称，故模型可简化为实际结构的四分之一进行分析即可。

对称轴位置设置相应轴向位移自由度约束及三轴扭转自由度约束。

验算最不利工况：堰内水抽空，堰外水位达到253m高程时围堰漫顶前最大水压力作用下围堰受力工况。

电算情况如下：3.1.1 电算模型：ItftM ，■-1I-ar ：iXL2Li5. 5.nnunaLL1 匚Qcchn io. dnJ1n■/平面模型三维模型 3.1.2横肋、竖肋一一梁单元应力水平横肋竖肋最大应力为°max=162.7Mpa出现在第二层角支撑的支点位置，另外围堰拐角及封底顶面横桥向对称轴位置也出现。

=137MPa左右的应力。

但作为临时结构，相对于永久结构其容许应力[°]可适当增大通常控制在1.3[ °]=1.3 x 140=182MPa因此°max=162.7MPa<°]=182MPa 结构安全3.1.3腹杆一一桁架单元应力水平情况腹杆（桁架单元）应力最大为。

max=162.37MPa同样出现在第二层角支撑的支点位置max=162.37MPa<0]=182MPa结构安全3.1.4面板一一板单元应力分布情况面板应力云图显示最大应力仅为。

max=40MP,a远小于[°]=140MPa结构满足受力要求。

3.1.5钢围堰变形情况围堰在最不利工况下，最大变形发生在横桥向下层支撑与封底砼之间结构对称轴附近。

最大位移为5.04伽，变形量较小满足施工要求。

根据上述电算结果可认为当水位超过 253m 高程，且尚未漫顶之前，结 构安全可靠。

3.2钢围堰抗浮性能分析石梯巴河特大桥实测河床面高程约 245m 左右。

承台底面设计高程均为244.748m 。

当前施工水位约249到251之间，河床覆盖层极少，大部基岩 裸露。

具体结构形式如下图所示。

在钢围堰就位前对河床进行爆破处理， 处理之后河床高程约为242.6m ，以12墩为例进行钢围堰的抗浮性能分析。

1钢围堰自重计算1.1计算钢钢围堰自重钢钢围堰材料总质量为M=230t则钢钢围堰材料的总自重为 G 仁Mg=230 10=2300 (kN)1.2计算封底混凝土重量混凝土容重为丫 =23kN/m3封底混凝土平均厚度h=2.10 m ，根据实测经过计算得。

钢围堰内层宽为a=16.8m,长为b=20.4m立面图平面布置图则封底混凝土的重量为G2=Y X h x a x b=16553kN1.3 计算钢围堰内水重考虑到洪水季节不施工，为防洪要求钢围堰内应注满水水容重取丫=10kN/m3水头为9.63m,即钢围堰顶到封底混凝土顶面的高差7.53。

钢围堰宽a=18.8m,长b=22.4m钢围堰内水自重G3=a X b x 7.53 X Y =31710kN1.4为增加钢围堰自重，拟往钢围堰壁内灌砂4m,可增加重量：G4=(18.8+22.4 )*2*4*(14-10)=1318KN (为安全起见，河砂容重取14KN/m3。

)1.5 封底后钢围堰体系的自重G= G1+ G2+ G3+G4=2300+16553+ 31710+1318=51881kN2. 浮力计算钢钢围堰受到的浮力为：F1=yx a x b x 9.63= 40554kN3. 抗浮力计算安全系数K=G/F1= 51881/40554=1.28>K0=1.1结论：钢围堰整体能够满足抗浮要求3.3 钢围堰渡洪安全分析3.3.1 钢围堰抗滑移性能分析331.1钢钢围堰流水压力计算作用于钢钢围堰上的流水压力可按下式计算：2P KA -2gP——流水压力（kN）;A――钢围堰阻水面积（m2），通常计算至一般冲刷线处；――水的容重，一般取10kN/m3；g ――标准自由落体加速度（m/s2）；计算时采用的流速（m/s）；K ――围堰形状系数，其值如下：方形 1.47矩形（长边与水流平行） 1.33圆形0.73尖端形0.67圆端形0.60取K=1.47，g=10m/s2,v=4.76m/s （为洪水时的最大流速），贝心A=9.63 X 18.8=181m2P=1.47X 181X 10X 4.762/(2 X 10)= 3014kN3.3.1.2抗滑移验算钢围堰所受总竖直力为：G- F1=51881-40554=11327kN,所受总水平力为P=3014KN根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》TB10002.5-2005的规定，钢围堰滑动稳定系数Kc= （G - F1）/P=0.4*11327/3014=1.5>1.2注：河床底为泥岩，按照《规范》规定，软质岩的基地摩擦系数为0.4-0.6，计算中匕取0.4。

结论：钢钢围堰能满足抗滑移要求3.3.2钢围堰抗倾覆性能分析经分析，最有可能沿下游侧刃脚倾覆，此时竖向力对其提供的稳定力矩为：（G- F1 ）*a/2=11327*18.8/2=106473KN.m 水平推力对其提供的倾覆力矩为：P*h/2=3014*9.53/2=14361KN.m 由此可见，钢围堰的稳定力矩远大于倾覆力矩，完全能够满足抗倾覆性要求。

3.3.3 钢围堰抗撕裂性能分析面板的极限抗拉强度为140MPa。

最大洪水时，其水平推力对面板产生的应力为：p/A=3014/18.8/9.53/1000=0.017MPa由此可见，最大洪水对面板产生的撕裂应力远小于面板的极限抗拉强度，钢围堰完全可以满足抗撕裂要求。

3.3.4 钢围堰抗大块漂石撞击性能分析从卫星地图上我们可以看出，石梯巴河特大桥上游约3km下游约1.2km 处各有一处河滩。

经现场测量，巴河经过两处河滩时水深约1m而石梯巴河特大桥钢围堰处目前最大水深约10m由此可以推断，两处河滩间为一水槽，钢钢围堰所在位置相对上游河滩的最大高差约9m。

经现场调查，石梯巴河特大桥上游3km范围内，两侧河岸稳定，大块岩石滑落河道的可能性极低。

大块漂石通常来自上游。

当漂石通过钢围堰上游3km处的河滩时，其可能的最大速度为最大洪水流速4.76m/s。

从河滩至钢围堰的距离约3000m需用时至少3000/4.76=630秒。