某大桥220～224墩无底钢套箱设计计算
1、地质条件：
220、223、225承台底以下为圆砾土，中密，容许承载力0.22MPa.
221、222、224承台底以下为松软土，中密，容许承载力0.12MPa
2、水文情况：
常水位：688.00 河床标高688.00
放水100m3/s 标高689.00
设计水位:689.50 套箱顶按690.00
3、墩结构设计：
承台平面尺寸9.10×10.80m，承台底标高详见表1，第一层厚度2.5m，第二层厚度
1.0m
钻孔桩基9φ1.25m，施工钢护筒埋设深度，筑岛面以下2～3m
4、梁体结构设计：
48m简支梁
5、承台施工：
采用明挖至封底砼底标高，汽车吊双机抬运钢套箱就位，浇注封底砼，抽水浇注承台砼
6、无底钢套箱结构设计：
6.1 结构尺寸：
平面尺寸，按承台平面尺寸每边放大0.1m为9.2×10.9m，其主立面图如下：
墩位标高表
6.2 结构检算：
6.2.1封底混凝土厚度计算
封底混凝土厚度不考虑桩的作用
假定封底混凝土厚度为1.2m，则水深h=689-684.37+1.2=5.83m
封底混凝土采用C30，抗拉强度设计值为1.43MPa，套箱设计为矩形，矩形封底
混凝土按周边简支支承的双向板承受水压均布荷载计算
l 1/l 2=9.2/10.9=0.844，其弯矩系数查表得： a 1=0.0564 a 2=0.0432
静水压P=5.83×10－1.2×23=30.7KN/m 2
∴ ()2
21110.056430.79.2146.553M a pl KN m ==⨯⨯=⋅ ()222210.043230.79.2112.253M a pl KN m ==⨯⨯=⋅ 封底混凝土厚度
h
ct
h D =
+
式中: K=1.5 安全系数 b=1000mm 板宽取值
f ct =1.43N/mm 2 C30混凝土抗拉强度设计值 M=封底混凝土板的最大弯矩
D=考虑水下混凝土可能与井底泥土渗混增加厚度,一般取300～500mm ，明挖，水浅取300mm
故3001275 1.3h mm m === 6.2.2 壁板计算
水深h=3.63＋1.0=4.63m ，按5.0m 计算，下端以封底混凝土为支撑(固结)，上端设内撑(铰结)
静水压 2
151050/P KN m =⨯=
动水压 P 2 P 2按流速V=1.0m/s 计算(百年流速1.3m/s)
222rv P KA g ==
2
21.3351101 3.4/29.81
KN m ⨯⨯⨯⨯=⨯ 动水压为倒三角形，两者叠加为梯形，壁板按静水压取值，其线荷载20.05/q N mm =,按均布荷载四边简支板计算，取l 1= l 2=500mm ，l x /l y =1，则K x =0.0368,K y =0.0368 M x =M y =Kql x 2=0.0368×0.05×5002=460N ·mm 板厚取5mm W=1/6bh 2=1/6×1×52=4.167mm 3
2460110.4/4.167
M N mm W σ=
==＜2
188.5/N mm σ⎡⎤=⎣⎦满足要求 6.2.3 横向小肋计算：
横向小肋以竖向大肋为支撑，两端焊接在大肋上，其间距l=500mm ，线荷载q=0.05×500=25N/mm ，按均布荷载，单跨两端固定，其杆端弯矩和剪力为：
2211
1255005208341212M q N mm =
=⨯⨯=⋅ 11
25500625022
Q ql N ==⨯⨯=
选用扁钢，厚度5mm ，高度75mm 22311
5754687.566
W bh mm ==⨯⨯=
22
520834111.2/188.5/4687.5
M N mm N mm W σσ⎡⎤===<=⎣⎦满足要求 22
22625025/110.5/33575Q N mm N mm A ττ⎡⎤==⨯=<=⎣⎦⨯满足要求 6.2.4 竖向大肋
竖向大肋，下端以封底混凝土为支撑(固结)，上端以围囹为支撑(铰结)，按梯形荷载分成两个三角形荷载分别计算后再叠加。

22111
50583.3341515M ql KN m =
=⨯⨯=⋅ 22277 3.455120120M ql KN m ==⨯⨯=⋅
122
50510055R ql KN ==⨯⨯=
211
505251010R ql KN ==⨯⨯=
199' 3.45 3.8254040R ql KN ==⨯⨯=
21111' 3.45 4.6754040R ql KN ==⨯⨯=
1288.334M M M KN m =+=⋅ 11'103.825R R R KN =+=
[]
3
38833410468616188.5M
W mm σ⨯===
选择[25a 槽钢，间距0.5m 一根布置
443359.110I mm =⨯ 33268.710W mm =⨯ 33157.810S mm =⨯
78b mm = 7d mm = 27.4/q kg m =
3
2238833410164.4/188.5/2268.710
N mm N mm σσ⨯⎡⎤==<=⎣⎦⨯⨯满足要求 322
4103825157.81034.9/110.5/23359.1107
V S N mm N mm Id ττ⋅⨯⨯⎡⎤===<=⎣⎦⨯⨯⨯满足要求 44540.005425050000.005421212.52 2.1103359.110400ql l f mm f mm EI ⨯⨯⎡⎤
===<==⎢⎥⨯⨯⨯⨯⎣⎦
6.2.5 围囹计算
按均布荷载，三跨不等跨计算：
22'29.675/29.7/q R R KN m N mm =+==
211454 1.43318l n l =
== 221384 1.43268
l n l === 弯矩、剪力系数查表得：
0.151B M =-支 0.344A Q = 0.655B Q =-左 0.715B Q =右 2210.15129.7318045351080B B M M ql N mm ==-⨯⨯=⋅支支 10.34429.7318032490A A V Q ql N ==⨯⨯= 10.65529.7318061863B B V Q ql N ==-⨯⨯=左左 10.71529.7318067529B B V Q ql N ==⨯⨯=右右 32490A A R V N ==
6186367529129392B B B R V V N =+=+=左右
(1)、围囹由端部和斜支撑传来轴力R A 、R B 和本身承受水压，则为压弯构件，其应力为： N M A W
σφ=
= 采用I 28a 工字钢作围囹和斜支撑，其力学数据为：
44711510I mm =⨯ 335080.210W mm =⨯ 33292.710S mm =⨯ 8.5d mm =
25537A mm = 43.47/q KN m = 113.4i mm =
按两端铰支计算 1.0μ= 14540
40113.4
l
i
μλ⨯==
=
查表得0.899ϕ= 则22
31618824535108032.689.3121.9/188.5/0.8995537508.210
N mm N mm σσ⎡⎤=+=+=<=⎣⎦⨯⨯满足要求
(2)、斜撑长度
415.94159l cm mm ===比围囹自由长度短，仅受轴向力，为方便连接，选材规格一致，其强度不再计算。

斜撑两端与围囹上下两条接缝满焊，并在其锐角内侧加焊l=500mm 加强板与围囹形成整体，防止套箱四方受力不均发生扭转破坏。

附表一 某无底钢套箱材料用表 575⨯扁钢
[25a 槽钢
1258∠⨯
1258∠⨯ 1
5002
60010
⨯⨯
⨯10010mm
⨯
1660M ⨯
钢套箱稳定性分析
但封底混以下为松软土和细圆砾土，其容许承载力松软土为0.12MPa，细圆砾土为0.22MPa，可承受1203.4t和2200t，完全能够满足要求。