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建造中的浙江省啞江公路大橋位于江海匯合處，由于水文、地質(zhì)、氣象條件的原因，橋墩施工采用新的施工方式，即用鋼圍堰作成人工島，在其內(nèi)部建造橋墩，該鋼圍堰結(jié)構(gòu)復(fù)雜，承受多種載荷工況的復(fù)合作用，需進(jìn)行強(qiáng)度分析，控制變形和結(jié)構(gòu)自重。
鋼圍堰結(jié)構(gòu)型式見圖，強(qiáng)度計(jì)算分析采用有限元分析法，鋼圍堰受力，外壁板外表面受水壓力作用，單位面積上的水壓，(1)施工中鋼圍堰箱體內(nèi)灌水，故內(nèi)、外壁板內(nèi)表面受水壓作用為r2=pighz，(2)鋼圍堰內(nèi)部空間填砂時(shí)，內(nèi)壁板的外表面受濕砂的側(cè)壓作用，(3)此外，還考慮了河床的泥壓作用，Pm、pxwmvz分別為水的密度、砂的密度、水流速、風(fēng)速，公式中各參數(shù)的數(shù)據(jù)由地質(zhì)、水文、氣象、橋梁等部門提供的資料按不同工況分別確定。根據(jù)鋼圍堰設(shè)計(jì)、制造、拖運(yùn)、安裝、定位、橋墩施工等流程圖情況，經(jīng)全面分析篩選出4種工況作為危險(xiǎn)計(jì)算工況，現(xiàn)將典型危險(xiǎn)工況簡(jiǎn)述如下：工況1鋼圍堰下端嵌人河床8m，圍堰外側(cè)水位8m，箱體內(nèi)灌水至堰頂2m，內(nèi)部空間填滿高度為12m的砂子，河床上層為沉積層，對(duì)鋼圍堰約束效果不明顯，考慮有限元網(wǎng)格劃分的方便。該工況砂壓是使鋼圍堰整體變形的主要載荷，圍堰外側(cè)受到的水動(dòng)壓力和風(fēng)壓力與砂壓力方向相反，起抵消作用，且數(shù)值不大，故忽略。工況H鋼圍堰下端嵌人河床8m，圍堰外水位與堰頂持平，箱體內(nèi)灌水至堰頂2m，圍堰內(nèi)部砂子挖剩3m后，上鋪1m快干混凝土，同工況工理由，此工況引起圍堰整體變形的主要載荷是外側(cè)的靜水壓力和流水動(dòng)壓力。
鋼圍堰x向尺度為55m，y向尺度為29m，z向高度為20m，內(nèi)、外壁板間距為2m，其結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外壁板及板上焊接的垂向、水平環(huán)向加強(qiáng)筋構(gòu)成，內(nèi)、外壁板間用斜桿連接形成棱柱形箱體結(jié)構(gòu)。圍堰內(nèi)部空間平面尺度為x向51m，y向25m，供橋墩施工用。圍堰內(nèi)、外壁板直接承受水壓、砂壓、泥壓等外載荷，將它們按靜力等效原理移置到各層離散節(jié)點(diǎn)上，則整體結(jié)構(gòu)處于平面應(yīng)力狀態(tài)，故采用平面應(yīng)力單元的空間組合結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行有限元分析。內(nèi)、外壁板視為加筋板，上面的垂向、水平環(huán)向加強(qiáng)筋折算成等效厚度板，同壁板一起用空間膜元離散，而斜桿取等間距分布，用空間桿元離散.這樣處理，抓住了平面應(yīng)力空間組合的主要矛盾，力學(xué)上等效，精度可靠，且減少了單元數(shù)量。
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