深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰的设计问题与施工风险控制

发布时间：2017-10-05 21:09

  本文关键词：深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰的设计问题与施工风险控制

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【摘要】：长江中上游地区随着三峡库区蓄水成功,在冬、春季节,三峡库区处于175m左右的高水位状态,并且持续时间比较长,使得在较低水位施工的时间大大缩短;而在夏天,为了满足防洪渡汛的需要,水位下降到汛限水位145m左右,一年中水位高差变化大。而且因山区河流地形陡峭和落差大等固有特点,使得水流湍急,河床泥沙覆盖层薄,甚至岩层裸露,有些河床岩石节理裂隙发育,使得长江上游应用双壁钢围堰施工深水基础面临预防围堰内涌水、涌泥和围堰结构抗浮等难题。本文主要针对裸岩河床条件下施工深水基础采用的无封底双壁钢围堰进行研究,主要做了以下工作:1收集分析与临时结构设计、施工有关的规范条款,提出临时结构设计的容许应力法和极限状态法的计算内容,然后针对双壁钢围堰结构设计进行细化,发现深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰的设计计算中存在以下问题:1)当采用容许应力法进行钢围堰设计计算时,安全系数K的合理取值需进一步确定。2)当采用极限状态法进行钢围堰设计计算时,作用的分项系数和组合系数的大小仍需进一步研究确定。3)对于环境荷载,风荷载和波浪力已有设计规范给出了作用不同重现期的计算方法,而对于水流力还未提出适用于作用不同重现期的计算方法;横向水流力对钢围堰的影响较大,但是研究较少,特别是跨海大桥施工围堰水流力问题还需进一步的研究。4)抗浮验算是深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰结构设计计算的重要内容,可以通过在韧脚外围焊接钢筋等措施钢围堰的抗浮能力;而且河床岩层裂隙水压力或基底的渗流压力对钢围堰的浮力影响较大。5)目前可偏保守的可用容许应力法计算深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰的局部强度、稳定性和地基承载力;利用极限状态法计算钢围堰的整体稳定性和抗浮稳定性。2依托工程实例,利用容许应力法验算了双壁钢围堰组合荷载作用下和工作状态的局部强度、稳定性和低水位时地基承载力验算,利用极限状态法验算了双壁钢围堰的整体稳定性。计算结果表明:进行钢围堰抗浮稳定性验算时测试和模拟计算围堰基槽与基槽混凝土接触位置渗透压力是非常有必要的,可以大量的减少压重,减少施工成本的投入;钢围堰与基槽混凝土之间的粘结力和基槽混凝土与基岩之间的粘结力对围堰的抗浮、抗滑移验算影响较大。3利用模糊综合评价法对深水裸岩河床条件下采用无封底双壁钢围堰的施工过程进行了整体的风险评价,结果表明无封底双壁钢围堰施工整体风险处于较低水平;施工中最大的风险因素是围堰内涌水,主要受基槽清基干净程度和帷幕注浆止水效果的影响。4对钢围堰内涌水这一主要风险因素给出了详细的止水措施,并根据无封底双壁钢围堰的设计、安装过程的关键风险因素,给出相应的注意事项,保证施工的安全性,避免发生安全事故。
【关键词】：临时结构 裸露岩层 无封底双壁钢围堰 可靠度
【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4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 选题背景12-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.2.1 国内研究现状15-16
• 1.2.2 国外研究现状16
• 1.3 研究意义16-17
• 1.4 主要研究内容17-20
• 第二章 临时结构的设计计算问题20-44
• 2.1 容许应力法在临时结构设计中的应用20-26
• 2.1.1 容许应力法简介20
• 2.1.2 材料的容许应力20-22
• 2.1.3 计算荷载22-24
• 2.1.4 地基承载力24-25
• 2.1.5 基础稳定性25-26
• 2.2 极限状态法设计法在临时结构设计中的应用26-39
• 2.2.1 极限状态设计法基本概念26-28
• 2.2.2 结构抗力取值28-30
• 2.2.3 作用的分类和组合30-33
• 2.2.4 作用代表值33-36
• 2.2.5 地基承载力36-37
• 2.2.6 基础稳定性37-39
• 2.3 深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰的设计计算问题39-43
• 2.3.1 深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰的设计计算特点39-41
• 2.3.2 结构抗力的取值41
• 2.3.3 环境荷载的取值41-42
• 2.3.4 作用的组合42
• 2.3.5 地基承载力设计计算42
• 2.3.6 整体稳定性设计计算42-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第三章 深水裸岩条件下无封底双壁钢围堰设计计算44-74
• 3.1 工程概况44-46
• 3.1.1 双壁钢围堰设计状况44-45
• 3.1.2 地质情况45-46
• 3.1.3 水文气候46
• 3.2 无封底双壁钢围堰在组合荷载作用下局部验算46-56
• 3.2.1 计算过程46
• 3.2.2 建模原则46-47
• 3.2.3 主要计算荷载47-51
• 3.2.4 双壁钢围堰计算工况51
• 3.2.5 应力计算51-52
• 3.2.6 变形计算52
• 3.2.7 斜撑稳定性计算52-55
• 3.2.8 焊缝及节点板计算55-56
• 3.3 深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰整体稳定性验算56-60
• 3.3.1 抗浮验算56-58
• 3.3.2 抗倾覆验算58-59
• 3.3.3 抗滑移验算59-60
• 3.3.4 地基承载力验算60
• 3.4 无封底双壁钢围堰工作状态结构计算60-72
• 3.4.1 壁板在静水压力作用下的强度验算60-62
• 3.4.2 竖向肋角钢受力计算62-64
• 3.4.3 水平托架验算64-68
• 3.4.4 隔仓板承受水头差能力计算68-69
• 3.4.5 钢围堰承受静水压力时整体的稳定性验算69-71
• 3.4.6 钢围堰自浮稳定性计算71-72
• 3.5 本章小结72-74
• 第四章 模糊综合评价法评价无封底双壁钢围堰施工74-96
• 4.1 风险评估方法对比74
• 4.2 模糊综合评判法74-77
• 4.2.1 模糊综合评价75-77
• 4.2.2 多层次综合评判77
• 4.2.3 模糊综合评判法的特点77
• 4.3 无封底双壁钢围堰施工过程77-86
• 4.3.1 双壁钢围堰的设计77-78
• 4.3.2 双壁钢围堰的加工、拼装78-79
• 4.3.3 双壁钢围堰的运输79-80
• 4.3.4 双壁钢围堰的安装80-81
• 4.3.5 围堰槽混凝土浇筑81-86
• 4.4 无封底双壁钢围堰施工风险识别86-88
• 4.5 无封底双壁钢围堰施工风险评估和评价模型88-90
• 4.6 无封底双壁钢围堰施工模糊综合评价90-95
• 4.6.1 建立评价隶属矩阵90-93
• 4.6.2 模糊综合评价93-95
• 4.7 本章小结95-96
• 第五章 无封底双壁钢围堰施工的风险控制96-110
• 5.1 围堰槽混凝土浇筑注意事项96-98
• 5.2 帷幕注浆风险控制98-99
• 5.2.1 帷幕注浆注意事项98
• 5.2.2 帷幕注浆效果检查98-99
• 5.3 设计风险控制99-100
• 5.4 加工风险控制100-101
• 5.5 钢围堰拼装风险控制101-102
• 5.5.1 钢围堰焊接要求101-102
• 5.5.2 焊缝检查102
• 5.5.3 钢围堰的水密性试验102
• 5.6 安装风险控制102-105
• 5.6.1 钢围堰吊运安全措施102-103
• 5.6.2 钢围堰现场拼接注意事项103-104
• 5.6.3 钢围堰下沉施工的质量、安全措施104
• 5.6.4 钢围堰变形监测安全防范措施104-105
• 5.7 其他方面风险控制105-108
• 5.7.1 钢围堰内施工防物体打击安全措施105
• 5.7.2 钢围堰施工防触电安全措施105
• 5.7.3 防淹溺安全措施105-106
• 5.7.4 基坑施工安全措施106
• 5.7.5 特种作业安全措施106-108
• 5.7.6 钢围堰施工安全管理108
• 5.8 本章小结108-110
• 第六章 结论和展望110-112
• 6.1 结论110-111
• 6.2 展望111-112
• 致谢112-114
• 参考文献114-118
• 在学期间发表的论著及取得的学术成果118

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