临时墩结构计算教材.doc

1、说明 PSB830）精轧螺纹钢锚杆。 图1 临时墩结构图 岸上临时墩支承结构采用8根Φ1020×10mm钢管桩，结构型式与水中临时墩相同，联结系采用Φ377×8mm钢管，材质均为Q235B。临时墩基础采用扩大基础，尺寸为10m×8m×1.5m承台，临时墩钢筋砼基础埋深为2m。 图2 岸上临时墩结构图 2、强度校核 2.1、有限元模型 根据图纸对建模，模型如图： 图 临时墩模型图 2.2、坐标系 计算中有限元模型的坐标系统取右手坐标系统，且： 方向为的方向为的Z方向为的垂向，以向上为正方向。 2.3、单元与网格 模型中主要采用梁(beam)单元：模拟各种桁架等。 2.4、材料参数如下 钢材：杨氏模量 ＝2.1×1011 Pa； Poisson比 ＝0.3； 密度 ＝7850 kg/m3。 2.5、计算工况 2.6、计算载荷 1585.22/8=198t。 图4 支撑力示意图 2、临时墩自重：临时墩自重225t/个，分配梁12t/根，则有临时墩单根钢管自重加分配梁自重得:225/8+12=40t。 图5 临时墩自重示意图 3、临时墩顶推力计算：顶推暂按外力计算，钢—钢摩擦系数取0.1，则有单个临时墩最大顶推力为1585×0.1=158.5，作用位置：平均加载于钢梁底。 顶推力施加于临时墩钢管桩顶部，产生水平力和弯矩，F顶推力=158.5t，M顶推力 =158.5×5=792.5t.m，通过分配梁平均分配至各钢管桩顶，共有8个桩顶。 图6 临时墩顶推力示意图 4、风载荷 贵港平均风压为300Pa，历年极大风速为28.6m/s 根据荷载规范，贵港风压平均为0.3KN/m2，河床标高为+20.7m，水面标高为47.55m，梁底标高约为60.7m，则有受风载临时墩高度为13.2m，高度系数取1.14。 （1）临时墩平均风速风载计算 则有临时墩单根钢管承受风力为： PW1=μsμzw0A =1×1.14×0.3×13.2×1.42=6.5 kN=0.7t 作用位置：风载作用于临时墩水面以上高度的2/3处。 图7 临时墩平均风速载荷示意图 （2）临时墩极大风速风载计算 极大风速为V=28m/s，空气密度取1.25KN/m3， PW2=μsμzw0A =1×1.14×0.49×13.2×1.42=10.62 kN=1.1t 作用位置：风载作用于临时墩水面以上高度的2/3处。 图8 临时墩极大风速载荷示意图 （3）钢梁及导梁平均风速风载计算 5#临时墩上承受钢梁受风长度为85+85/2=127.5m，高度为梁高3.1m，风压高度为17m，风压高度系数取1.2。 导梁风载 钢导梁55m，为4榀型钢桁架式结构，挡风系数暂定为φ=0.3m，型钢焊接而成的导梁风荷体型系数μs=1.3，单榀桁架的体型系数μst=φ·μs =0.3×1.3=0.39，桁片间距b=6.2m，高度h=3.1m,四榀桁架的体型系数： 导梁风力为： PW3= μsμzw0=μzw=1.066×1.2×300 =384Pa， FW3= PW2A=0.384×55×3.1=65.47KN=6.5t ②钢梁风荷载，单个临时墩受(30+85/2)m长钢梁的风载为FW3=μsμzw0A=1×1.2×0.300×72.5×3.1=80.9KN=8.1t 合计钢梁受风力为(6.5+8.1)=14.6t 作用位置：风载作用于临时（+60.7+3.1/2）=+62.25m处。 对临时墩进行结构研究，满载时，钢梁风荷载通过分配梁将风载传至临时墩墩顶，产生风载水平力和弯矩，F箱风=14.6t，M箱风=14.6×（41.55-35）=95.63t.m，通过分配梁平均分配至各钢管桩顶，共有8个桩顶。 图9 临时墩钢箱梁平均风速载荷示意图 （4）钢梁及导梁极大风速风载计算 5#临时墩上承受钢梁受风长度为85+85/2=127.5m，高度为梁高3.1m，风压高度为17m左右，风压高度系数取1.2。 ①钢导梁风载 钢导梁55m，为4榀型钢桁架式结构，挡风系数暂定为φ=0.3m，型钢焊接而成的导梁风荷体型系数μs=1.3，单榀桁架的体型系数μst=φ·μs =0.3×1.3=0.39，桁片间距b=6.2m，高度h=3.1m,四榀桁架的体型系数： 导梁风力为： PW3= μsμzw0=μzw=1.066×1.2×490 =627.2Pa， FW3= PW2A=0.6272×55×3.1=106.9KN=10.7t ②钢梁风荷载，单个临时墩受(30+85/2)m长钢梁的风载为FW3=μsμzw0A=1×1.2×0.511×72.5×3.1=137.8KN=13.8t 合计钢梁受风力为(10.7+13.8)=24.5t 作用位置：风载作用于临时（+60.7+3.1/2）=+62.25m处。 对