株洲湘江四桥封底混凝土计算
株洲湘江四桥封底混凝土计算
1、封底混凝土厚度计算
《株洲湘江四桥工程地质勘察报告》中强风化岩层中，混凝土与岩层间的极限摩阻力为100kN 2。考虑到钢板与砂岩间的摩擦系数为
0.4~0.45（见《桥梁施工工程师手册》P22），取0.4。则在封底混凝土中，混凝土与钢护筒间的极限摩阻力τ按钢板与砂岩间的极限摩阻力考虑，取100⨯0. 4=40m 2
将钢围堰抽水工况作为计算工况，抽水时，根据封底混凝土底板处受力平衡，计算如下：
F 1=G1+G2+G3+G4+G5+F2
见图1、钢围堰构造及《株洲市湘江四大桥钢围堰设计施工图》 F 1——水对封底混凝土底板处的浮力，F 1=S1×H ×ρ1
S 1——钢围堰外围面积，为 (25.084-1.94)×9.704=224.6m2 H ——封底混凝土底板处的水头, 为32.5-20.5=12m
ρ1——水的比重, 取10kN/ m3
G 1——封底混凝土自重，G 1=S2×h ×ρ2
S 2——封底混凝土截面积, 为 (23.468-1.64) ×8.2-10×2.62/4×π=125.9m2
h ——封底混凝土厚度,
ρ2——混凝土的比重, 取24kN/ m3
G 2——砂自重, G2=S2×h 1×ρ3
h 1——回填砂厚度, 为5.5-h
图1、钢围堰构造
ρ3——砂的比重, 取18kN/ m3
G 3——钢围堰自重, 取2223 kN
G 4——钢围堰箱壁混凝土重量, 为96×24=2304 kN (96m3为混凝土体积,24kN/ m3为混凝土比重)
G 5——钢围堰箱壁水重量, G3=S3×h 2×ρ1
S 3——钢围堰截面积, 为(25.084-1.94)×9.704-(23.468-1.64) ×
8.2=45.6 m2
h 2——钢围堰箱壁水高度, 为29.5-23.0=6.5m
F 2——护筒与混凝土间的握裹力, F2=n×D ×π×h ×τ, n ——钢护筒数量, 取10,
D ——钢护筒直径, 取2.6m
封底混凝土底板处受力平衡计算为:
224.6×12×10=125.9×h ×24+125.9×(5.5-h)×18+2223+2304 +45.6×6.5×10+10×2.6×π×h ×40
h=1.74 m
取1.3倍的安全系数, 则封底混凝土有效高度为2.26m, 考虑到封底混凝土允许偏差为+0，-200mm, 封底混凝土高度取2.5m
2、封底砼底板抗弯验算
抽水时封底砼所受力
q =(32. 5-20. 5)⨯10-2. 5⨯24=60m 2
为简化计算，封底砼板按最不利位置，采用四点支撑砼板(4.40m×4.40m) 。
根据《港口工程砼结构设计规范》 JTJ267-98附录F ，素砼结构构件计算，对素砼受弯构件的正截面承载力按下式计算：
M u =
16γd γm f t bh 2
M u ——构件受弯承载力设计值， γd ——素砼结构系数，对受弯计算，取2.0； γm ——截面抵抗矩的塑性影响系数，取1.55 ft ——砼抗拉强度设计值； 按C20混凝土计算，f t =1. 10MPa ； b ——混凝土单位宽度，b=1000mm 此时封底混凝土有效厚度按2.3m 取 M 1. 55⨯1. 10⨯1000⨯2. 32
u =6⨯2. 0=752kN ⋅m M =αql 2
y =0. 1547⨯60⨯4. 42=179. 7kN ⋅m M u >M ，抗弯强度满足。