某大型沉井基础关键施工过程受力分析.pdf

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1、第27卷第1期华中科技大学学报(城市科学版)Vo1．27No．12010年3月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Mar．2Ol0某大型沉井基础关键施工过程受力分析杨灿文，黄民水(1．中铁大桥勘测设计院有限公司，湖北武汉430056；2．武汉工程大学交通研究中心，湖北武汉430073)摘要：大型沉井在桥梁的深水基础和悬索桥锚碇基础有着广泛的应用，但目前对沉井的研究更多关注的是沉井的下沉和施工控制，计算偏保守的采用平面简化计算，造成设计的浪费。本文采用MidasCivil软件建立了沉井基础的平面和空间实体有限元计算模型，对某锚碇沉井基础施

2、工关键技术进行平面和空间受力分析，得到沉井的隔墙与井壁在施工阶段的受力特征，对沉井基础的设计和施工均具有较大的指导和借鉴作用。关键词：沉井基础；受力分析；关键施工过程；实体模型；有限元法中图分类号：TU470文献标识码：A文章编号：1672~037(2010)01-0017-05随着国内大跨度桥梁不断的涌现，沉井由于比井壁底部高1．8m。沉井封底混凝土厚为8m。其刚度大、经济性好的特点，越来越多地应用于桥沉井基础处地表覆盖层厚约45m，以砂层为主，梁深水基础和悬索桥锚碇基础。其中1999年建自上而下依次为可塑状粉质粘土、流塑状淤泥质成的江阴长江公路大桥南锚碇采

3、用平面尺寸51粉质粘土、稍密状一中密状粉细砂及中密状中砂。m×69m，高为58m的矩形沉井基础，为国内最基底置于中密的中砂层。大的锚碇沉井基础¨，2；目前在建的泰州长江公路大桥中塔采用水中沉井基础，平面尺寸为58．42计算工况及模型m×44．4m，高为76m，其中下层44m为钢结构，上层32m为钢筋混凝土结构，为国内最大的水中在沉井施工的过程中，主要有两个关键步骤，沉井基础。第一个是沉井初始下沉阶段，在沉井第一、二节现目前对于大型沉井基础施工过程的研究，更场预制完成后，抽取隔墙和刃脚底部的垫木，从井多的关注沉井的下沉和施工控制J，而对于沉孔中心取土下沉；第二个

4、是沉井下沉到设计高程井的本身结构受力一般采取平面的简化计算，计后，在沉井封底之前，将沉井井底部完全掏空。在算方法偏于保守，往往造成设计的浪费，并且未能第一个施工阶段，沉井受力出现体系的转换，由于反应沉井的实际受力状况。本文对某锚碇的大型沉井隔墙底部土体掏空，沉井受力为均匀作用于沉井基础关键施工过程进行了平面简化和实体有井壁和隔墙底部的支撑垫木上转换为由仅井壁底限元计算，对大型沉井基础的关键施工阶段进行部进行竖向支撑；这时沉井侧壁还没有出现土体受力分析研究，获得了一些有价值的结论。摩阻力，自重完全由隔墙和刃脚底部承受，此时隔墙底部受拉，应力最大。在第二个施工阶段

5、，在井1沉井简介外土压力作用下，沉井底部刃脚及刃脚以上井壁受最大的水平土压力。下面就将这两个关键的施该沉井如图1所示，沉井长和宽分别为60．2工步骤作为两个工况进行分析。m和55．4m，沉井高41m，共分八节，第一节高8结构计算采用商业软件MidasCivil，空间模m；第二到六节为5m高，第七节为3．5m，第八节型采用实体单元，有限元模型如图2所示。沉井为4．5m。井内共设置25个井孔，第二节壁厚结构材料为C30混凝土，容重为25kN／m，弹性2．4m，第三到七节壁厚2．2m；隔墙厚2．2Ill；刃模量为3×10kPa。考虑沉井的对称性，选取1／4脚高1．8

6、m，底部设置0．2m厚的踏面，隔墙底部结构进行空问分析。收稿日期：2009．12-22作者简介：杨灿文(1977一)，男，贵州三穗人，工程师，研究方向为桥梁设计，cwyang1977@163．13ol／i；通讯作者：黄民水(1976一)，男，湖南麻阳人，讲师，博士后，研究方向为工程结构的损伤检测、维修及加固，huangminshui@tsinghua．org．an。基金项目：湖北省自然科学基金(2009CDB080)。·l8·华中科技大学学报(城市科学版)沉井立面24如10∞24口cl圆圈国口田彭并盅板，／，／_／；园国国口田混凝土园囤囤田田i鬈锄／嚣貉i混C

7、凝20土5●‘水一园图圉田田I．．’·：00黪园囤图田口图1沉井基础结构布置侧受到最大的拉应力，控制刃脚根部的配筋；在进行平面计算时，选取刃脚根部以上高度等于刃脚宽(2．0m)的一段井壁进行平面框架检算，计算荷载取作用在井壁上的水土压力，其中该水土压力包括2m井壁高内的水土压力和刃脚根部传递过来的水平力，此时井壁在平面内受力最大，控制沉井根部水平方向的配筋；平面计算软件仍采用MidasCivil，井壁和隔墙均用梁单元模拟，计算荷载取水土均布压力，为750kN／m，计算模型如图4所示。图2沉井有限元实体模型相应工况二的空间计算模型取1／4的沉井全模型，如图2所示

8、，对称中心施加对称约束，考对于工况一，