1、目录一、工程概况2二、钢围堰设计方案2三、结构计算53.1钢围堰结构分析5电算模型：5横肋、竖肋梁单元应力水平7腹杆桁架单元应力水平情况7面板板单元应力分布情况8钢围堰变形情况。83.2钢围堰抗浮性能分析93.3钢围堰渡洪安全分析11钢围堰抗滑移性能分析11钢围堰抗倾覆性能分析12钢围堰抗撕裂性能分析13钢围堰抗大块漂石撞击性能分析13四、结论14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：124+1032+(48+280+48)连续刚构+2532+124m，采用280m主跨跨越巴河主航道，桥梁全长1462.94m。12#、13#、12、4#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15.8m19.3m，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，1001006等边角钢作为横肋，75756等边角钢作为腹杆新城空间框架结构，双侧附以6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。23、号块对称件2件。块件间采用10厚连接板焊接连接。平面尺寸设计为18.8m22.412m，围堰内外壁间距为1m，内壁承台边线最小距离为50。结构如下列图示：平面布置图1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4、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：电算模型：平面模型三维模型横肋、竖肋梁单元应力水平横肋竖肋最大应力为max=15、62.7Mpa，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=1.3140=182MPa。因此max=162.7MPa=182MPa。结构安全。腹杆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=162.37MPaK0=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.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：取K=1.47，g=10m/s26、,v=4.76m/s（为洪水时的最大流速）,则：A=9.6318.8=181m2P=1.47181104.762/(210)= 3014kN.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=1.51.2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，计算中取0.4。结论：钢钢围堰能满足抗滑移要求。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7、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。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。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处各有一8、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。考虑到洪水时，水面标高还将上涨约20m，钢围堰处的最大水深约30m。通过计算，岩石在30m深的水里，从水面到水底的沉底时间约3.2秒。即洪水时，钢围堰上游3000m处水面出现的漂石，3.2秒时间内即已沉到河床。此时，漂石仅向下游运行了15m。考虑到河床的摩擦阻力及河水在双壁钢围堰所在地的水槽段流速将大大降低等因素，河水经过2985m将漂石搬运到钢围堰处时，漂石对钢围堰的冲击势能将是极其微小的。钢围堰完全能够抵抗大块漂石的冲击。四、结论经过对钢围堰的结构性能、钢围堰上下游地形、洪水流速等多种因素的定性、定量分析，钢围堰结构安全，洪水期完全能够满足抗滑移、抗倾覆、抗撕裂、抗漂石撞击性能要求。钢围堰封底后，能完全够够平安度汛，不会对自身及下游建筑物造成任何威胁。