钢围堰整体抗浮检算

1、各种面积及体积

①刃脚底围堰内面积f1=π12.12 =459.96m2

②封底砼体积V1=π(12.12-10.92)×1.3/2+π10.92×3=1176.2m3③围堰内外壁空隙体积

V2=π(12.12-10.92)×11.3-252000/7850=947.7m3

④围堰内共12根φ1.8m桩，钢护筒直径取2.2m，其与砼接触表面积f2=π2.2×3×12=248.8m2

2、浮力F= f1γ水h=459.96×13.48=6201t

3、抗力

①钢围堰重力含壁内(砼浇注至承台底标高砼重量)P1=310(围堰)+480(壁舱内砼)=790t②封底砼重量

P2= V1×2.4=1176.2×2.4=2823t③围堰壁内水重量

P3= V2×1=947.7×1=948t

④封底砼与钢护筒间的摩擦力(钢护筒与砼摩擦系数10.4t/m2)P4= f2×15=248.8×10.4=2588t

抗浮力P= P1+P2+P3+P4=790+2823+948+2588=7149t＞F 综合㈠㈡项，封底砼厚度3.0m满足要求。四、壁板间局部弯曲应力

1、封底砼顶面（承台底面）处

竖向加劲肋水平间距：

外壁板上为：24.2π×(1/192)=0.396m =396mm内壁板上为：21.8π×(1/192)=0.357m=357mm水平加劲肋竖向间距为300mm水压力：P1=10.48t/m2流水压力：P2=0.06t/m2

q=P1+ P2=10.48+0.06=10.t/m2=1.0kg/cm21）外壁板

按机械设计手册第一章表1-1-110等厚矩形板最大挠度：最大应力：

b=396mm，a=300mm，a/b=396/300=1.32q=10.t/m2=1.0kg/cm2t=8.0mm

四边简支（板应力）

=0.0712，=0.423

2）内壁板

按机械设计手册第一章表1-1-110等厚矩形板最大挠度：最大应力：

b=357mm，a=300mm，a/b=357/300=1.19q=10./m2=1.0kg/cm2t=8.0mm

四边简支（板应力）=0.06074，=0.3712

2、封底砼顶（承台底）面以上2.5处竖肋水平间距不变

水平加劲肋间距400mm

水压力：P1=10.－2.5 =8.04t/m2q=P1=8.04t/m2=0.804kg/cm21）外壁板

b=396mm，a=400mm，a/b=400/396=1.01，t=8.0mm四边简支（板应力）

=0.0444，=0.2875 2)内壁板

b=357mm，a=400mm，a/b=400/357=1.12, t=8.0mm=0.07，=0.3406

3、封底砼顶（承台底）面以上6.5m处竖肋水平间距 535mm水平加劲肋间距600mm

水压力：P1=10.－6.5=4.04t/m2q=P1=4.04t/m2=0.404kg/cm2

1）外壁板

b=594mm，a=600mm，a/b=600/594=1.01，t=8.0mm=0.0444，=0.2875

2)内壁板

b=535mm，a=600mm，a/b=600/535=1.12，t=8.0mm=0.07，=0.3406

五、水平加劲肋中的应力

水平加劲肋支承在竖向加劲肋上，竖向加劲肋支承在水平桁架上，水平桁架支承在隔舱壁上和竖向桁架上。

1、在封底砼顶（承台底）面处

水平加劲肋间距（竖向）300mm，荷载为：

q=10.×0.3=3.162t/m

水平加劲肋跨度（竖向加劲肋间距）396mmM=(1/8)×3.162×0.3962=0.062t.m板12×90mm

2、封底砼顶（承台底）面以上2.5m处水平加劲肋竖向间距400mm，荷载为：

q=8.04×0.4=3.216t/m水平加劲肋跨度396m

M=(1/8)×3.216×0.3962=0.063t.m板12×90mm

3、在封底砼顶（承台底）面以上6.5m处水平加劲肋竖向间距600mm，荷载为：q=6.88×0.6=4.128t/m水平加劲肋跨度594mm

M=(1/8)×4.128×0.5942=0.182t.m

板12×90mm 六、竖向加劲肋

竖向加劲肋支承在水平桁架上，水平桁架的间距为竖向加劲肋的跨度。

1、封底砼顶（承台底）面处

竖向加劲肋间距396mm, 水平桁架间距0.6mq=10.×0.396=4.174t/m

M=(1/8)×4.174×0.62=0.188t.m

∠63×63×8，F=9.515cm2，Ix=34.46cm4

ix=1.90cm，wx=7.75cm3zo=1.85cm

壁板参加工作（40δ），组合截面F=9.515+32×0.8=35.115cm2中性轴位置：

y0=(1/35.115)×［32×0.8×0.4+9.515×5.25］=1.71cmI=［(1/12)×32×0.83+25.6×(1.71－

0.4)2］+［34.46+9.515×(1.71－5.25)2］=199cm4

2、封底砼顶（承台底）面以上2.5 m处竖向加劲肋间距396mm，水平桁架间距0.8m

q=8.04×0.396=3.184t/m

M=(1/8)×3.184×0.82=0.255t.m

3、封底砼顶（承台底）面以上6.5m处竖向加劲肋间距594mm，水平桁架间距1.2mq=4.04×0.594=2.40t/m

M=(1/8)×2.40×1.22=0.432t.m七、水平桁架

水平桁架支承在竖向桁架和隔舱板上。1、封底砼顶（承台底）面处

水平桁架的竖向间距0.6m。①桁架弦板中的主压应力

N=(1/2)qD=(1/2)×(10.×0.6)×24.2=76.52t弦板：板16×100+板12×180F净=1.2×18+1.6×10=37.6cm2

应力：σ=76.52/(37.6×2)=101.8MpaF毛=1.2×18+1.6×10+0.8×32=63.2cm2中性轴位置：

y0=

(1/63.2)×［32×0.8×0.4+1.6×10×5.8+18×1.2×19.8］=8.40cm

I=［(1/12)×32×0.83+16×(8.4－0.4)2］+［(1/12)×1.6×103+16×(8.4－5.8)2］+［(1/12)×1.2×183+21.6×(8.4－19.8)2］=5271.59cm4Wmax=5271.59/8.4=627.57cm3(壁板)

Wmin=5271.59/20.4=258.41cm3(弦板)回转半径：λ=118.8/9.13=13，弦板稳定应力：

σ1=76.52/(2×53.6×0.974)=73.3Mpa

②弦板局部弯曲应力

M=(1/8)×(10.×0.6)×1.1882=1.116t.mσ2=116.4/258.41=43.2 Mpa

合应力：

σ=73.3(主压应力)+43.2=116.5 Mpa③水平桁架弯曲应力

水平桁架按支承在竖向桁架和隔舱板上的连续梁计算

N=3.378/1.2=2.82t

应力：σ=2.82/(37.6×2)=0.038t/cm2

组合应力：σ=0.73(主压应力)+0.432局部弯曲应

力)+0.038×1.3(桁架弯曲应力，1.3为曲线桁架应力增大系数)=1.211t/cm2 ＜［σ］=0.9σT=2.35×0.9=2.115t/cm2

桁架若按支承在隔舱板上的连续梁计算：N=51.59/1.2=42.99t

σ3=42.99/(37.6×2)=0.572t/cm2组合应力：

σ=σ1+σ2+1.3×σ3=0.73+0.432+0.572×1.3=1.90t/cm2钢套箱弯曲支承在隔舱壁上的箱形梁计算。弦板：F1=63.2cm2I1=5271.59cm4y1=8.4cm

水平加劲肋：

F2=10.8cm2+25.6=36.4cm2

y2=1/36.4(25.6×0.4+10.8×5.3)=1.85cm

I2=〔(1/12)×32×0.83+25.6×(1.85－0.4)2〕＋〔(1/12)×1.2×93+10.8×(1.85－5.3)2〕=256.cm3

∑Ii=｛5271.59+63.2×(60－8.4)2〕+〔256.+36.4×(60－

1.85)2〕｝×2=593771.6cm3

w=593771.6/60=96.2cm3

σ3=M/W=51.59×100/96.2=0.521t/cm2

组合应力：

σ=0.73+0.432+0.521=1.683t/cm2＜［σ］=2.115t/cm2应力组合验算

(一)封底砼顶（承台底）面处

竖向加劲肋间距：外壁上396mm；内壁上357mm。水平加劲肋间距：300mm。

水平桁架间距：600mm。

施工水位：51.18m。河底面标高：39.91m。承台底（封底砼顶）面标高：40.70m。水压力：

q1=51.18－40.70+0.06=10.t/m2q=q1=10.t/m21．轴向压应力

取600mm高钢套箱计算。壁板厚δ=8.0mm；横截面面积：f(0.8×60)×2=96cm2。水平加劲肋肋板90×12mm，

f2=9×1.2×2=21.6cm2。水平桁架弦板180×12+100×16mm

f3=〔18×1.2+10×1.6〕×2=75.2cm2。承压面积：

F=f1+f2+f3=96+21.6+75.2=192.8cm2

轴向压力：

N=(1/2)qDh=(1/2)×10.×24.2×0.6=76.52t轴向压应力：

σ1=N/F=76.52/192.8=0.397t/m22.壁板局部弯曲应力：

a=396mm，b=300mm，a/b=396/300=1.32

1=按四边简支板，=0.423

3.水平桁架弦板局部弯曲应力

q=10.×0.6=6.324t/m

M=(1/8)×6.324×1.1882=1.116t.m

σ3=M/w=111.6/627.57=0.179t/cm2(壁板)

111.6/258.41=0.432t/cm2(弦板)

4.水平桁架弯曲应力

水平桁架支承在隔舱板上，按连续梁计算。

q=10.×0.6=6.324t/m桁架弦板上的轴向压力：N=M/1.2=51.59/1.2=42.99t桁架弦板上的轴向应力：

σ4=(42.99/37.6)×1.3（应力增大系数）=1.486t/cm2钢套箱壁板上的组合应力：

σ=(0.397+0.5959+0.432)+1.486=2.911t/cm2＞σT水平桁架按支承在隔舱板上的箱形梁计算：弦板：F1=63.2cm2I1=5971.59cm4y1=8.4cm

水平加劲肋：

F2=10.8cm2+25.6=36.4cm2

y2=1/36.4 (25.6×0.4+10.8×5.3)=1.85cm

I2=〔(1/12)×32×0.83+25.6×(1.85－0.4)2〕＋

〔(1/12)×1.2×93+10.8×(1.85－5.3)2〕=62.95+165.62=256.cm3

∑Ii=｛〔5971.59+63.2×(60－8.4)2〕+〔256.+36.4×(60－1.85)2〕｝×2=595171.6cm3

w=595171.6/60=9919.5cm3M=5559t.cm

σ4=5159/9919.5=0.52t/cm2

组合应力：

σ=(0.397+0.5959+0.432)+0.52=1.945t/cm2＜σT

在承台顶面以下钢套箱两壁间灌注有Ｃ20砼，壁板不产生局部弯曲，可不计算壁板局部弯曲应力。

组合应力为：

σ=σ1＋σ3+σ4=0.397+0.432+0.52×1.3=1.51t/cm2＜［σ］

（二）封底砼顶（承台底）面以上2.5m处竖向加劲肋间距同（一），

水平加劲肋间距300mm，水平桁架间距800mm，水压力：q1=10.－2.5=8.04 t/cm2q= q1=8.04 t/m21．轴向压应力

取800mm高钢套箱计算

F=128+21.6+75.2=224.8cm2

N=(1/2)qDh=(1/2)×8.04×0.8×24.2=77.83tσ1=77.83/224.8=0.346t/cm22．壁板局部弯曲应力

a=396mm，b=300mm，a/b=396/300=1.32四边简支（板应力），=0.4233．水平桁架弦板弯曲应力q=8.04×0.8=6.432t/m

M=(1/8)×6.432×1.1882=1.135t.mσ3=113.5/627.57=0.181t/cm2(壁板)

113.5/258.41=0.439tcm2(弦板)4．水平桁架弯曲应力：

M=(1/10)×6.432×〔(9.503+8.561)×1/2〕2=52.47t.mσ4=M/w=5247/9919.5=0.53t/cm2组合应力为：

σ=σ1+σ2+σ3+1.3σ4

=0.346+0.478+0.439+0.53×1.3=1.952t/cm2＜σT（三）承台底面（封底砼顶面）以上6.5m处承台顶面以上两壁间不灌注C20砼，灌注水

水平加劲肋间距600mm，竖向加劲肋间距594mm，水平桁架间距1200mm。

q1=10.－6.5=4.04 t/cm2q= q1=4.04 t/m2

F=192+21.6+75.2=288.8cm21．轴向压应力

N=(1/2)qDh=(1/2)×4.04×1.2×24.2=58.67tσ1=58.67/288.8=0.203t/cm22．壁板局部弯曲应力

a=600mm，b=594mm，a/b=600/594=1.01四边简支（板应力），=0.2875t/cm2

3．水平桁架弦板弯曲应力q=4.04×1.2=4.848t/m

M=(1/8)×4.848×1.1882=0.855t.m

σ3=85.5/627.57=0.136t/cm2(壁板)

85.5/258.41=0.331t/cm2(弦板)4．桁架水平弯曲应力

M=(1/10)×4.848×〔(9.503+8.561) ×1/2〕2=39.55t.mσ4=M/w=3955/9919.5=0.40t/cm2组合应力

σ=σ1＋σ2＋σ3+σ4×1.3

=0.203+0.0+0.331+0.40×1.3=1.694t/cm2﹤［σ］八．水平桁架斜杆应力

1．承台顶面以下4.5m（封底砼顶面）取0.6m高钢套箱τ=Q/hb

Q=(1/2)×(10.×0.6)×1.188=3.756t

τ钢板=3.756/(7.0×0.6)=0.4t/cm2＜［τ］=1.7×0.6=1.02t/cm2