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吗？  ,施工,混凝土

    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。凭据钢吊箱使用效用，将其分为底板、侧板、内支撑、悬挂系统四大局部。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。 
    1 结构形式的选择 
    国内深水承台施工，多接纳沉井、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，质料用量大，而钢吊箱工艺操纵简单，节约工期，质料用量合理并能回收再利用，技术上可行。所以我们确定接纳钢吊箱施工方案，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，本项目钢吊箱侧板接纳单壁结构。 
    2  设计条件 
    2.1  工况条件凭据钢吊箱围堰施工劳动时段及设计受力状态，可按以下几个工况进行剖析：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  水位条件凭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，，凭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月自己丈量的水位情况，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，包管正常的施工和安定），设计抽水水位为7.50m（可凭据施工时的水位随时调解）。水流速取为1.50m/s. 
    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（包管承台施工在干枯无水的条件下进行，凭据施工时间安排，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（最倒霉工况处）； 
    设计抽水水位：7.50m；
    凭据自然水位转变及钢吊箱施劳动业时段，设计施工受力结构主要凭据最高水位时，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，钢吊箱抗浮办法。 
    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/㎡计，水压随高度按线性漫衍； 
    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/m2 
    4  计算 
    综合工况条件剖析和计算内容，对钢吊箱各局部取最倒霉受力工况进行计算。 
    ① 底板主要蒙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，别的，还要对吊箱入水时底板受力情况进行复算。吊箱悬挂系统与底板一起进行验算。 
    ② 侧板以蒙受水平荷载为主，最倒霉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，以两层拼装完成下沉时为最倒霉进行计算控制，并据此计算结果设计吊点、吊带。 
    ④ 抗浮计算分两个阶段：一个阶段是吊箱内抽完水后灌筑承台混凝土前，另一个阶段是浇筑完承台且混凝土初凝前。 
    吊箱自重+封底混凝土重+粘结力（偏向向下）＞浮力吊箱自重+承台混凝土重+封底混凝土重＜粘结力+浮力（偏向向上） 
    ⑤ 封底混凝土强度验算：要验算封底混凝土周边悬臂时的拉应力和剪应力，以及中间封底混凝土的拉应力和剪应力。 
    ⑥ 封底混凝土厚度计算。
    5  钢吊箱结构简介 
    ① 底板底板的作用一是与侧板配合组成阻水结构，变承台及局部墩身水上施工为陆上施工，二是作为吊箱、承台的承重结构。吊箱底板分成四块，具体分块图见图3， 吊箱底板由底模托梁和底模组成。底板平面净尺寸为14.2 m ×14.2m，底板高0.408m，重量为30.35吨。底模托梁为井字梁结构，纵横边梁各设2道，每道由通长2 [40a组成，纵横中梁各设4道，每道由通长单根I40a组成。纵、横梁之间的斜撑（除吊杆梁处）为2 [22a，吊杆梁处为2[40a.纵梁之间和横梁之间分别设置∠100×80×8角钢加劲肋。顶板为δ=8mm钢板。横梁与纵梁用焊接连接，底板与侧板、侧板之间均用Ф20螺栓连接，焊缝连接及螺栓连接强度计算按路桥施工计算手册设计。吊杆设在纵梁上，吊杆接纳Ф32的930级高强度精轧螺纹钢，共36根。 
    ② 侧板侧板接纳单壁结构，由Ⅰ25a做纵肋、∠75×50×5做横肋和8mm钢板做面板焊接而成。侧板高度偏向分为上、下两层，分别为2.50m、7.50m.每层分为8块，其中长边和短边各4块。上层长边壁板单块重为2.348吨，上层短边壁板单块重为 2.279吨，下层长边壁板单块重为8.452吨，下层短边壁板单块重为7.848吨，侧板总重83.71吨。 
    分块的原则主要是为了便于加工和运输，制止孕育产生超标变形，所以分块较小。吊箱下层侧板与底板及上、下层侧板之间的水平缝和竖缝均接纳螺栓连接，缝间设置10mm（压缩后为3~4 mm）泡沫橡胶垫以防漏水。侧板的面板为δ＝8mm钢板，竖楞（接缝角钢除外）均为I25a工字钢，间距为660mm，水平加劲肋为 δ=8mm，h=250mm的钢板，间距为300mm、400mm、450mm和500mm. 
    侧板的作用：是与底板（包括封底混凝土）配合组成阻水结构，变承台及局部墩身水上施工为陆上施工，另一作用是兼做承台施工的外模板。 
    ③ 吊箱内支撑 
    内支撑由内圈梁，水平斜撑杆二局部组成。总重为28.76吨。 
    内圈梁：内圈梁设二层，设在吊箱侧板的内侧，高程为4.50m和7.00m处，由下层4I40c和上层2I32c结构组成的水平四边形，焊在侧板内壁钢板上。内圈梁的作用主要是蒙受侧板通报的荷载，并将其传给水平斜撑杆。 
    水平斜撑杆：为菱形支撑结构，杆端与内圈梁焊接连接成一体，水平撑杆由2I32c组成。 
    ④ 吊箱悬挂系统： 
    悬挂系统由纵、横梁、吊杆及钢护筒组成，悬挂系统的作用是包袱吊箱自重及封底混凝土的重量。 
    横梁：横梁（顺桥向）共计3排，均设在钢护筒顶，每排由两片贝雷梁组成。贝雷梁支点设专用支座（牛腿）焊接于护筒内侧的专用支座（牛腿）上，贝雷梁的作用是支承纵梁，并将纵梁通报的荷载（通过护筒）通报至基桩。
    纵梁：纵梁（顺水偏向）设置在贝雷梁上，共6排，由2I56工字钢（搭设劳动平台用过的）组成。纵梁的作用是支承吊杆，并将吊杆荷载通报给横梁。 
    吊杆： 吊杆是由 φ32 mm精扎螺纹粗钢筋及与之配吊的连接器、螺帽组成，共36根吊杆，重3.13吨， 吊杆下端稳定到底板的托梁上，上端稳定到悬挂系统的纵梁上。吊杆的作用是将吊箱自重及封底混凝土的重量传给纵梁。在使用前做试验，满足施工要求方能施工；在施工过程中，对吊杆要富裕守卫好，禁止碰撞，以免影响施工的安定。 
    ⑤ 吊箱定位系统
    钢吊箱下沉入水后受流水压力的作用，吊箱围堰会向下游漂移，为便于调解吊箱位置，确保顺利下沉，在吊箱侧板内壁与钢护筒之间设上下两层导向系统，第一层设在距围堰底板2.00 m 处，第二层设在距围堰底板6.00 m处，每层8个导向。定位系统由导向钢板、定位孔、定位器（短型钢）及调位千斤顶组成。导向板为厚度δ＝16mm钢板，端部制成圆弧，分别焊于吊箱4个角部位的纵、横内圈梁上，导向板端部至钢护筒外壁之间留一定的空隙；定位孔是利用吊箱底板上靠上游的前排3个护筒孔洞作为定位孔，其位置务必和护筒-2.50m处位置保存一致；导向钢板及定位孔的作用是控制下沉吊箱的平面位置。调位时用调位千斤顶进行。定位是在吊箱下沉到位后，封底混凝土凝固前，为防备水流压力、海浪力及靠船力等动荷载对自由悬挂的钢吊箱产生挠动，影响封底混凝土质量而设置稳定装置。定位主要利用钢护筒的稳定性将下沉到位的钢吊箱通过定位器与4个角的钢护筒连成整体到达钢吊箱的定位。凭据设计施工水位，钢吊箱设计总高度为8.0m，共分两节，第一节高 6.0m，第二节高2.0m.吊箱侧模共4块，模板之间接纳M27双排螺栓连接，拼缝之间垫δ=8mm厚止水橡胶板；底模由四块模板相拼而成，各块之间相对独立，以便破除，底模侧模之间用16颗螺栓连接。吊箱顶部受力梁、底格梁和8根ф32精轧螺纹钢筋是吊箱的主要受力结构，吊箱及封底砼自重通过精轧螺纹钢通报给支太平台再通过钢护筒通报给桩基蒙受。钢吊箱设计安排见.
    钢吊箱总重约142t，接纳在驳船上逐块散拼，80t浮吊分体吊装的方法进行施工。施工荷载及自重主要由吊带和支承架通报与桩基蒙受。