钢围堰下放过程结构力学行为分析

发布时间：2017-06-30 08:18

  本文关键词：钢围堰下放过程结构力学行为分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要以重庆地区某南塔Z09#主墩双壁钢围堰的接高下沉施工过程为工程背景。南塔基础位于靠近南岸的水域中,距规划航道边缘约30m,三峡蓄水时水深约53m。此双壁圆型钢围堰,设计高57.809m,外径直径为47.2m,内径直径约为43.2m。主墩承台为圆形,直径43m,厚8m,承台顶面标高+139.760。承台混凝土为C40混凝土,数量为11617.6m3。受三峡库区补偿调节、蓄洪影响,桥区河段一年之中水位变幅达30m。蓄水期水位较高,最高达174.22m(黄海高程),流速较小,一般在0.5m/s左右;消落期,水位较低,最低至143.76m(黄海高程),最大流速可达2.6m/s;20年一遇洪水水位为164.884m,流速2.0m/s。钢围堰在高度方向上共分为9个节段,分别为2节刃脚段、4节加强段、2节标准段和1节堰顶段。每节段又分为12个环块(其中刃脚段Ⅰ型分为8个环块),其中刃脚段Ⅰ型高3.2m~9m,刃脚段Ⅱ型高4.79m,加强段高度依次为6m、6m、6.4m和7m,标准段高度均为6m,围堰顶高度为6.619m。重点介绍了双壁钢围堰的构造特点,指出其具有强度更高的双壁钢壳,可承受更大的围堰内外水头差。其在围堰封底以前的工序简易,加上采用围堰内预留孔,可以尽快封底以安全泄洪。因此,其施工时抽水及泄洪均不受施工水位影响,在任何季节都能进行施工作业。双壁钢围堰较之钢板桩围堰,简化了施工工序,在缩短工期方面有了较大的突破。本文的研究工作按两条思路进行:一是针对Z09#主墩双壁钢围堰自浮式接高下沉的九个不同工况建立所对应的ANSYS有限元模型进行模拟,通过分析其在自平衡隔舱内外水头差下的受力状态和构件的稳定性,判断出此类大型钢围堰深水域自浮式接高下沉的可行性;二是探寻在自浮式施工方案不满足的情况下,依靠吊索悬吊式施工的过程中的隔舱水位的调节方法并对围堰整体结构各部构件的强度设计提出现实可行的一些建议。保证施工安全的重要意义。通过研究分析,提出可用于双壁钢围堰工程设计的若干建议。
【关键词】：钢围堰 结构分析 施工控制
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.556
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 桥梁建设发展状况及对钢围堰的需求10-12
• 1.1.1 桥梁建设发展状况10-11
• 1.1.2 对围堰的需求11-12
• 1.2 钢围堰应用中存在的问题及影响12-13
• 1.3 双壁钢围堰的研究现状13-15
• 1.4 研究思路及主要贡献15-17
• 1.4.1 工程背景15
• 1.4.2 研究思路15-17
• 第二章 双壁钢围堰结构设计与施工17-43
• 2.1 钢围堰的分类17-21
• 2.1.1 钢板桩围堰17-18
• 2.1.2 双壁钢围堰18-19
• 2.1.3 其他钢围堰形式19-21
• 2.2 双壁钢围堰结构设计21-28
• 2.2.1 总体设计21-23
• 2.2.2 分段设计23-24
• 2.2.3 分块设计24-25
• 2.2.4 构造与参数设计25-28
• 2.2.5 三种结构设计方案分析比选：28
• 2.3 钢围堰形成方式及施工工艺28-37
• 2.3.1 钢围堰施工流程29
• 2.3.2 钢围堰加工29-30
• 2.3.3 钢围堰形成方式及施工工艺30-37
• 2.4 钢围堰定位测量37-43
• 第三章 钢围堰结构分析理论与方法43-62
• 3.1 研究背景43-49
• 3.1.1 研究背景43-44
• 3.1.2 施工环境44-49
• 3.2 双壁钢围堰结构特点及施工过程安全性分析49-52
• 3.2.1 双壁钢围堰结构特点49-52
• 3.3 钢围堰结构分析理论与方法52-61
• 3.3.1 计算方法理论52-53
• 3.3.2 钢围堰理论计算53-55
• 3.3.3 钢围堰有限元法分析55-58
• 3.3.4 钢围堰各部受力构件的承载能力分析58
• 3.3.5 钢围堰各部受力构件的稳定性分析58-61
• 结论61-62
• 第四章 某钢围堰下放过程结构力学行为分析62-116
• 4.1 基于ANSYS的钢围堰分析模型建立及分析工况62-65
• 4.1.1 分析模型的建立62-63
• 4.1.2 计算参数的确定63
• 4.1.3 结构材料及规格63-64
• 4.1.4 荷载模拟64-65
• 4.1.5 自浮条件水位65
• 4.2 计算工况65-116
• 4.2.1 工况一：下放3个节段，围堰自平衡，隔舱水头差 4.44m65-69
• 4.2.2 工况二：下放4个节段，围堰自平衡，隔舱水头差 7.17m69-74
• 4.2.3 工况三：下放5个节段，围堰自平衡，隔舱水头差 8m74-80
• 4.2.4 工况四：下放6个节段，围堰自平衡，隔舱水头差 6m80-87
• 4.2.5 工况五：下放7个节段，围堰自平衡，，隔舱水头差 6m87-95
• 4.2.6 工况六：下放8个节段，围堰自平衡，隔舱水头差 6m95-104
• 4.2.7 工况七：下放9个节段，围堰自平衡，隔舱水头差 6m104-114
• 4.2.8 其他斜撑失稳工况统计：114
• 4.2.9 小结114-116
• 第五章 钢围堰下放过程结构安全控制116-122
• 5.1 下放过程中钢围堰的应力检测控制116-118
• 5.1.1 概况116
• 5.1.2 测点设置116-118
• 5.2 钢围堰施工过程关键工序质量控制118-120
• 5.2.1 钢围堰原材料质量控制措施118
• 5.2.2 钢围堰加工质量控制118-119
• 5.2.3 钢围堰下沉质量控制措施119
• 5.2.4 钢围堰着床质量控制措施119-120
• 5.3 主要工序施工安全注意事项120-122
• 5.3.1 洪期施工安全措施120
• 5.3.2 水上作业安全措施120
• 5.3.3 水上船舶安全措施120-121
• 5.3.4 吊装作业安全措施121-122
• 第六章 结论与展望122-124
• 6.1 结论122
• 6.2 展望122-124
• 参考文献124-127
• 致谢127-128
• 论文成果和实习经历128

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