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1、江西水利科技JIANGXIHYDRAULICSCIENCE&TECHNOLOGYDOI：10.3969/j.issn.1004-4701.2011.03.19某桥闸围堰结构优化设计刘振，袁媛(江西省水利规划设计院，江西南昌330029)摘要：以某桥闸围堰工程为例,运用有限元法原理对围堰支护结构进行仿真分析，根据分析结果对围堰支护结构进行设计及优化.关键词：桥闸工程：国堆：工字钢；有限元；应力分析中图分类号：TV551.3・5文献标识码：B文章编号：1004-4701(2011)03-0214-031工程概述某桥闸
2、工程全长150m,设计为桥闸组合的水利交通枢纽，主要包括闸室、防洪坝、公路桥等3部分。闸室和防洪坝基底采用深层搅拌桩加固处理•公路桥为钻孔灌注桩基础。根据施工工艺要求，需采用大面积围堰施丁措施，清淤、排水后方能施工主体工程。本桥闸围一堰工程由相关设计单位设计，共有两期围堰，其桥闸施工布置见图lo本文根据一期围坡的设计方案，进行了围堰结构优化分析,供同仁参考。图1桥闸施工布薫示意图堰结构内力分析2围堰方案本桥闸工程围堰施工时，一期围堰为东侧围堰，预留西侧为临时通航河道；待一期主体工程完工后，拆除一期围堰，填筑二期围
3、堰，船舶从已建成桥闸通航孔通过。一期围堰拟采用型钢、木拦板-土组合围堰方案。围堰断面采用两侧打设120a工字钢，安装挡土板后,在中间用粘土填筑，宽度为5.0mo单根工字钢长度为15.0m,打入河床底7n)左右，间距为0.6m,中间填土按丰水期常水位&64m考虑,深度为8m左右。在双排工字钢竖向设3道工字钢横撐，间距为3mo用钢筋对拉加固，横撑与竖桩焊接,使之成为一个整体。初步拟定设4道拉杆，综合结构受力和施工等因素，第一道设在河底标高1.3m,打完钢桩后由潜水员安装，第二道设在标髙3.1m,第三道设在现有水面处标
4、高5.9m,第四道安装在标高7.5m0围堰布置见图2、图3。3-1结构有限元模型收稿日期：2011-05-30作者简介：刘振(1986-),男，大学本科,助理工程师.结构承受荷载为回填土压力、水圧力及行船引起的浪压力荷载，土压力按朗肯土压力理论计算。入土工字钢采用土弹簧模拟，在双排工字钢竖向设3道工字钢横梁，布置位置同拉杆，横撐与竖桩焊接，使之成为整体，考虑横撑的影响,3道拉杆对拉。现考虑工字钢施工过程中出现变形，假定为5排桩一联，建立模型如图4,共分290个节点，324个单元。3.2围堰支护结构的比选对不同型钢
5、和拉杆组合进行分析，当拉杆直径为12mm的二级钢筋时，拉杆截面过小，首先发生屈服破坏。当拉杆直径25mm钢筋时,1200x100x7/11.4工字钢屈服破坏。横撑的布置位置对结构的内力和变形影响显著。经济技术因素综合考虑，档板工字钢选定1250x116x8/13,拉杆为宜径25mm钢筋，横撑为I200x100x7/11.4的工字钢，3道横撑布置在标高1.3m、4.3m.7.5m0结构的内力图见图5。结构最大内力5^=181MPa,满足强度要求。3.3挡土木板强度分析取受力放大的基坑侧围堰底层木挡板（Im宽）进行受
6、力分析。木拼板为承受均布荷载的简支梁，其跨度为工字钢的间距，则最大弯矩和最大应力为：Mg二g阳/8gq卩B%%/叫——&册式中』一工字钢间距,R1；q—均布荷载,kN/m2；B一板宽,m；t.一板J5,mo根据受力分析，挡土板承受荷载为土压力及施工时的车辆荷载，填土y=17.5kN/m^=12,C=10kN/m填土高度z=8.6m.,车辆荷载7F10.5kN/m2,则根据土压力公式:,KH=tan（7T/4-^/2）,计算岀q=10.5+82.4=92.9kN/m2,当=0.06m,则anBX=3gP/4?=
7、7.0MPa<[aJ=9.0MPa。木板璋满足强度要求，故在基底处木板厚度选为6cm。一期曲坡轴线二期凰堆轴线/50000一・期ffliS搅拌桩加固区non3000080000000S90000C••图3围堰平面布置图1UIM7e40Q5l579IOeMX>S1.34门D05l.lM36e40058669J7eMXM6.29617^0043.92247e4XM1.5077^4004OOOOOOr^OOO■3・1986Z(M-557233eMXMIJOO5E*OO2CB：lcbl«mx：96min：2O2•ftkN
8、/T.*2■505/02/2007m：0.95Iyt-0.168i：0.259图5围堰钢结构内力图图4圈堆钢结构有限元模型4结语由应力等值线云图知最大应力在中间两道拉杆上，围堰支护结构通过焊接形成整体承受荷载，一部分焊接施工是水下作业，因此要严格控制焊接施工质量、对全部焊接作质址检査并符合(GB50205-2001)《钢结构工程施工质拭验收规范》。由于土压力从上自下由小变
