毕业设计--土木工程 02

12009届土木工程分院专业土木工程学号20050068学生姓名王松指导教师张庆芳完成日期2009年6月2日TheDesignofSteelCofferdamCrane(Sets)BoxforConstructionofPileCapsinDeepWater桥梁深水承台施工双壁钢吊(套)箱围堰设计2毕业设计成绩单学生姓名王松学号20050068班级土0501-2专业桥梁工程毕业设计题目桥梁深水承台施工双壁钢吊(套)箱围堰指导教师姓名张庆芳指导教师职称副教授评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分3毕业设计任务书题目桥梁深水承台施工双壁钢吊(套)箱围堰设计专业土木工程班级土0501-2姓名王松承担指导任务单位土木工程分院导师姓名张庆芳导师职称副教授成绩：院长(主任)签字：年月日4一、设计内容(1)结合工程实际，确定钢吊(套)箱围堰的结构形式及主要尺寸；(2)各施工工况荷载计算；(3)钢围堰面板、竖肋、环板、横向桁架及封底混凝土设计；(4)围堰整体稳定计算；(5)围堰加工及下沉施工工艺。二、基本要求(1)论文中语言要通顺、书写要规范、结构要合理；(2)毕业设计中包括不少于3000字的外文翻译(与桥梁有关)；(3)绘制A3图纸3张(其中手工绘制不少于1张)；(4)设计过程中严格按照规定时间独立完成相关的设计任务；(5)其他未尽事宜请参照毕业设计有关要求；(6)本设计可以手算，也可以利用大型有限元软件(ansys、midas或桥梁博士)进行计算。三、主要技术指标(1)承台尺寸:长10m×宽10m×厚3m,桩径1.5m(2)水深：8m；水流速度：1.5m/s(3)河床面到承台底深：6.0m(4)河床面以下土质：密实细砂(5)围堰设计平面形状：方形四、应收集的资料及参考文献(1)刘自明编.桥梁深水基础.北京：人民交通出版社，2003(2)交通部第一公路工程公司编.公路施工手册(桥涵).北京：人民交通出版社，2004(3)陈伟编.桥梁临时结构设计.北京：中国铁道出版社，2002(4)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)(5)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)(6)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)(7)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)五、进度计划第1周—第2周：查阅相关资料，完成外文翻译；开题报告第3周—第8周：毕业实习；初步拟定围堰各主要尺寸；各施工工况内力计算；第9周—第14周：完成围堰各组成构件的设计计算；整理计算书；完成围堰的施工工艺；第15周：答辩教研组主任签字时间年月日题目桥梁深水承台施工双壁钢吊(套)箱围堰设计5毕业设计开题报告毕业设计开题报告学生姓名王松学号20050068班级土0501-2专业土木工程一．研究背景：桥梁深水基础的修建，关键是如何克服深水的影响。因为深水环境不仅对它产生许多直接影响，还对其设计理论和施工技术都会提出一些特殊问题。从近代的沉井、沉箱技术措施，到现代的桩基础、管柱基础、钢板桩围堰技术的应用，再到当代的双承台钢管桩基础，甚至设置基础等，核心问题都是如何去克服因深水而带来的一系列问题。然而随着科学技术的发展，解决深水施工的技术措施亦得到迅速地提高和发展。桥梁基础双壁钢围堰施工技术就是深水施工中的一种新技术。双壁钢围堰是一个带有单斜面刃脚的圆形双壁全焊水密钢结构圆筒，有自浮力，有强度更高的双壁钢壳，筒的内、外壁形成的空间称之钢壳。内、外壁由钢板围焊而成，圆筒上、下均不设底板或盖板，钢壳下口以环形单斜面刃脚封闭，钢壳上口敞开，以方便施工时往钢壳内灌注混凝土或注水。双壁钢围堰施工技术有着明显的优势：(1)有强度更高的双壁钢壳，可受更大的围堰内外水位差；(2)施工时，在围堰混凝土封底以前的工序简单；抽水及渡洪均不受施工水位限制，任何季节都能施工；(3)双壁钢围堰施工基本上不受墩位处水深的限制，若配合使用空气幕下沉工艺，还可将围堰下沉到更深的覆盖层内。即双壁钢围堰能在深水、厚覆盖层的条件下采用；(4)双壁钢围堰完全下沉就位后，不仅可作为钻孔桩基础的施工辅助设施，也可作为大面积承载的直接基础；(5)在同一座桥上，在不同地质条件情况下，也可以用相同的施工方法修建深水基础。这不仅有利干设备的利用，还能重复使用双壁钢围堰的上部，可充分发挥材料的利用率，降低成本，也便于施工管理。这也是为什么双壁钢围堰技术这些年来运用越来越多的主要原因。二.国内外研究现状：(1)国外研究现状：在国外，越来越多的施工业者采用双壁钢围堰来建设深水桥梁基础、长度较短的码头和其他水中结构物的施工。现在的双壁钢围堰的高度累计可达25m，宽度可达30m，甚至更多。使用的类型有两种，一是我们国内普遍采用的即上述介绍的用钢板围焊的双壁钢围堰，只是使用比较少而已；另一种是钢板桩双壁钢围堰，即将打入水中平行的两列钢板桩进行横向以及纵向连接和锁定，并在两层之间的间隙填人砂石或其他合适的材料就成了双壁钢围堰。钢板桩双壁钢围堰作为双壁钢围堰的一种类型在欧洲和美洲，以及亚洲的日本和中国的台湾地区应用最为广泛。如位于美国加利福尼亚州的海峡大桥(CarquinezStraitBridge)采用了在陆地上预先制作双壁钢围堰，然后采用驳船浮运就位来施工桥墩基础。该双壁钢围堰就是上述的第一种类型。此外，围堰不仅用于结构物的新建，而且也经常用于既有结构物的修复。(2)国内研究现状：双壁钢围堰的施工方法，仍以浮运施工和缆索吊机吊运施工最为常见，尤其是浮运法施工。题目桥梁深水承台施工双壁钢吊(套)箱围堰设计6学生姓名王松学号20050068班级土0501-2专业土木工程双壁钢围堰的截面形式已不仅仅局限于圆形，像武汉军山长江大桥已使用异型双壁钢围堰和矩形双壁钢围堰。同时，双壁钢围堰的使用方法有了新的变化，已不局限于先将双壁钢围堰下沉就位封底混凝土，接着施工钻孔桩，最后再抽水施工桩基承台这一传统施工工艺了。现在有些做法已改成先施工钻孔桩，用钻孔桩的钢护筒，作为双壁钢围堰定位下沉的导向、支撑装置，最后再做混凝土封底、抽水施工桩基承台。杭州下沙大桥即是如此。三.论文的主要工作：(1)结合工程实际，根据有关规范规定，确定双壁钢围堰的主要尺寸各施工工况荷载计算工况一：双壁钢围堰壁腔在水下封底混凝土未灌注前工况二：双壁钢围堰壁腔在水下封底混凝土灌注完毕后(2)钢围堰面板、竖肋、环板、横向桁架及封底混凝土设计，保证其强度、稳定性方面的要求(3)围堰抗滑移、抗倾覆稳定性验算及抗浮稳定性验算(4)围堰加工及下沉施工工艺四.论文采用的方法手段：(1)查阅相关资料，依据有关规范进行设计运用结构力学及相关知识对各施工工况下的结构构件进行简化计算(2)运用Midas有限元软件对双壁钢围堰进行精确计算五.预期达到的结果：(1)双壁钢围堰设计任务书一份(2)双壁钢围堰总体布置图A3图纸一张及施工图3张(3)各节围堰施工工艺一份(4)不少于3000字与桥梁有关的外文翻译指导教师签字时间年月日7摘要近年来我国修建了不少跨越大江大河甚至跨越海湾的深水基础，取得了很大的成绩。桥梁深水基础往往处于水深流急，地质条件极其复杂的环境，修建深水基础时采用的防水技术一般就是围堰和钢吊箱。双壁钢围堰具有结构强度高，防水性能好的特点，在桥梁深水基础中得到了广泛应用，并且它能承受较大的水压力，结构简单，施工简便。本设计就是对围堰进行结构和施工的设计。根据承台尺寸(10m10m)及水深(8m)拟定围堰结构尺寸，在不同的施工工况荷载作用下对围堰的刃脚、壁板、竖肋、隔舱板、水平桁架等围堰各组成部分进行受力分析和验算，若不合格重新拟定尺寸，然后运用MIDAS有限元分析软件对围堰建模进行整体计算并将结果与手算结果进行对比分析，最后合理确定围堰分节下沉的施工方案。关键词：深水基础双壁钢围堰有限元分析施工方案8AbstractInrecentyearsmanydeepwaterfoundationsovercrossinggreatriverseventhebayareconstructedinChinaandreachgreatachievement.Bridgedeepwaterfoundationisusuallyintheenvironmentofdeepwater,torrentandcomplicatedgeographiccondition.Atthegeneralsituationcofferdamandsteelhangingboxareusedtoconstructthedeepwaterfoundationswiththefunctionofwaterproofperformance.Thedouble-wallsteelcofferdamiswidelyappliedinbridgedeepwaterfoundationduetothatitisofcharacteristicsofhighstructuralstrengthandgoodwaterproofperformanceandthedouble-wallsteelcofferdamcanbearmajorwaterpressurewithsimplestructureandconvenientconstruction.Thecontentofthispaperisthedesignofstructureandconstructionofconfferdam.Thestructuraldimensionofconfferdamisdecidedaccordingtothecapsize(10m10m)andthedepthofwater(8m).Thestressofcomponentofcofferdamincludingedgefoot,wainscot,verticalstiffeningrib,compartment,horizontaltrussareanalyzedandcheckedupundertheactionofdifferentconstructionbehaviourloads.Thedimensionmustbestudyoutagainifthestressischekeduptobeineligible.ThefiniteelementanalysissoftwareMIDASisusedtomodeltheconfferdamforholisticcomputation,thentheresultiscomparedwiththeresultofmanualcalculationsforcontrastiveanalysis.Finallytheconstructionschemeofsteppedsubsidingisdeterminedinreason.Keywords:deepwaterfoundationsdouble-wallsteelconfferdamfiniteelementanalysisconstructionscheme9目录第1章绪论.......................................................................................................................11.1国内外现状...............................................................................................................11.2工程背景...................................................................................................................41.3钢围堰施工工艺简介..........................