深水承台单壁钢吊箱围堰设计.docx

深水承台单壁钢吊箱围堰设计摘要：介绍杭千高速公路第四合同富春江特大桥主桥深水承台单壁钢吊箱围堰的设计、结构。关键词：深水承台单壁钢吊箱围堰设计杭州至千岛湖高速公路是浙江省公路水路交通建设规划（2003~2020）公路网主骨架“两纵两横十八连三绕三通道”之一连“杭新景高速公路”的组成部分，也是杭州市“交通西进”公路建设规划“一绕、三线、三连、四大接口”公路网主框架的“一线”。富春江特大桥是杭千高速公路杭州至桐庐段第四合同项目中的一座特大桥，位于富阳市东洲街道的张家村以南至灵桥镇北侧，全桥长1679.5m，全宽33.5m，分上下行两幅。其中主桥长367m，为68+2×120+68m预应力混凝土刚构-连续组合梁桥。主桥下部基础为群桩基础，高桩承台。主桥61#、62#、63#墩每个墩单幅桩基为9根Φ2.0m钻孔灌注桩，横桥向3排，每排3根，承台顶面设计标高为+4.00m，底面设计标高为0.00m，承台平面尺寸为14.20×14.20m.主桥墩位于富春江深水区，最深高程在-10.0m至-12.5m之间。经综合比较分析，主桥墩61#、62#、63#承台围堰采用单壁钢吊箱施工。2单壁钢吊箱的设计围堰是用于水下施工的临时性挡水设施。钢吊箱围堰的作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水，为承台施工提供无水的干处施工环境。根据钢吊箱使用功能，将其分为底板、侧板、内支撑、吊挂系统四大部分。其中，侧板、底板是钢吊箱围堰的主要阻水结构并兼作承台模板。钢吊箱围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构，其作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水，为承台施工提供无水的干处施工环境；封底混凝土作为承台施工的底模板，吊箱侧板作为承台施工的侧模板。2.1构造形式的选择国内深水承台施工，多采用沉井、钢围堰或钢吊箱法。由于沉井和钢围堰施工工序繁锁，工期长，材料用量大，而钢吊箱工艺操作简单，节约工期，材料用量合理并能回收再利用，技术上可行。所以我们确定采用钢吊箱施工方案，并对吊箱侧板的单壁、双壁两种方案进行了比较，结合本工程工期、结构特点及施工经验等，本项目钢吊箱侧板采用单壁结构。2.2设计条件2.2.1工况条件根据钢吊箱围堰施工工作时段及设计受力状态，可按以下几个工况进行分析：①拼装下沉阶段；②封底混凝土施工阶段；③抽水后承台施工阶段。2.2.2水位条件根据富阳市水利局提供的近年的水位资料，2002年的最高水位为7.411m，，根据杭州市气象水文预报2004年仍为偏旱年，与2002年的降雨量相当，参照2002年的水位和我部3月、4月自己测量的水位情况，再结合吊箱施工进度安排（6~7月），确定钢吊箱的顶标高为7.50m（当施工水位接近或高于7.5m时，增设防浪板，保证正常的施工和安全），设计抽水水位为7.50m（可根据施工时的水位随时调整）。水流速取为1.50m/s.2.2.3结构设计条件综合各工况条件、水位条件和施工时间，确定钢吊箱结构设计条件（61#~63#墩）：围堰平面内净尺寸：14.20m×14.20m（与承台平面尺寸相同，考虑吊箱围堰侧板兼做承台模板）；侧板顶面设计标高：7.50m（保证承台施工在干燥无水的条件下进行，根据施工时间安排，此时预计施工水位最低在4.00m左右，最高为7.50m）；底板顶面设计标高：-2.50m（封底混凝土厚度为2.50m，承台的底标高为0.00m）；内支承标高：4.50m和7.00m（最不利工况处）；设计抽水水位：7.50m；根据自然水位变化及钢吊箱施工作业时段，设计施工受力结构主要按照最高水位时，吊箱内抽干水后侧板所受水压力为设计依据，最低水位时，现浇承台砼侧压力进行校核，考虑最高水位时，钢吊箱抗浮措施。2.3荷载取值依据由《铁路桥涵设计规范》（JTJ021-98）荷载组合V考虑钢吊箱围堰设计荷载组合。水平荷载：∑Hj＝静水压力+流水压力+风力+其他；竖直荷载：∑Gj＝吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他；其中：单位面积上的静水压力按10kN/O计，水压随高度按线性分布；风速很小，在此可忽略；封底混凝土容重；γ=24.0kN/m3；水的浮力：γ=10kN/m3；封底混凝土与护筒之间的摩阻力取经验值150KN/m22.4计算综合工况条件分析和计算内容，对钢吊箱各部分取最不利受力工况进行计算。①底板主要承受封底混凝土重量和吊箱自重。荷载组合为混凝土自重+吊箱自重+浮力，此外，还要对吊箱入水时底板受力情况进行复算。吊箱吊挂系统与底板一起进行验算。②侧板以承受水平荷载为主，最不利受力工况为抽水阶段，侧板计算包括竖肋、水平加劲肋、面板、竖肋拼接处及焊接的内力、变形及应力计算。另外，还要对吊箱逐层入水及承台施工等阶段侧板受力情况进行复算。内支撑系统与侧板计算，在侧板验算的同时完成验算。③吊箱拼装下沉阶段主要与吊箱自重有关，以两层拼装完成