浮龙门结构设计

摘要：本文以南平市新水东大桥为例，对施工工艺、浮龙门结构设计和受力计算方面进行了认真分析和探讨，与各位共同学习。

关键字：浮龙门；结构设计；受力计算

中图分类号：TU318 文献标识码：A

一 工程概况及施工工艺

南平新水东大桥位于南平市境内，桥长212m，主跨为105m。桥位处建溪枯水期宽度约220m，新水东大桥3#、4#墩在建溪主河道范围内，建溪枯水期水位+60.00m，施工时常水位为+62.00m。 3#墩墩位处河床标高为+47.00m，承台底标高为+57m，承台底在施工常水位下约5m。4#墩墩位处河床标高为+55.5m，承台底标高为+57m，承台底埋深在施工常水位下约5m， 3#、4#墩承台平面尺寸均为20.1*9.1m，承台高3.5m。

根据桥墩承台的尺寸大小，钢套箱设计为圆形。双壁围堰平面尺寸为23.874m×26.738m一种结构形式。围堰结构为角钢焊接成壁厚1.432m的圆形框架，3#围堰的高度为16.5m，4#围堰的高度为8.5m沿高度分成3节，围堰底节高度为4.75m，重约70t，围堰总重约210t。

南平新水东大桥水中墩钢围堰采用先堰后桩法施工。首先在岸上进行钢套箱分节加工，然后用吊车吊到岸边处，用浮吊吊装在浮龙门上进行首节钢套箱的预拼。首节钢套箱预拼完毕后，经技术人员现场检查后，把预拼好的套箱导入导向船里用机动舟顶推运到墩位处，在全站仪的配合下用导向船进行首节钢套箱的下沉，下沉到位后经全站仪复查钢套箱位置正确后，在浮吊的配合下进行第二、三节钢套箱的分节拼装。

二、浮龙门结构

浮龙门由12节标准舟节组成,6节标准舟节组成两条舟体，将两条舟体并在一起组成一组，两组舟体中间拉开27.738m空档。为了加强整体稳定性将两组舟体通过2组贝雷梁连接成整体（每组贝雷梁为3榀）。采用16根2I20b工字钢分为四组支撑上横梁，浮龙门上横梁采用两组贝雷梁，每组贝雷梁为3榀，每组上面安放2组4轮滑轮组配合2台5吨的慢速卷扬机作为起吊系统。

浮龙门拼组完成后，在浮龙门空挡处安放4组贝雷梁作为首节钢套箱拼组平台。浮龙门具体结构如下图：

平面图

立面图

三、浮龙门受力计算

3.1.浮龙门各部件计算荷载（见下表）

3.2计算数据

3.2.1船高H=1.65m

3.2.2浸水线面积F=9×2.7×12=291.6m2

3.2.3浮龙门吊装前平均吃水计算：

浮龙门在吊装前平均吃水,标准舟节浮箱自重吃水深度约为22cm。

T1==153.1/481.14+0.22=0.538m

3.2.4浮龙门吊装时平均吃水：

V=153.1+80=233.1KN

T2==233.1/481.14+0.22=0.95m

3.3 上横梁（每边两组贝雷梁）受力计算（按33.138米简支梁计算）

上横梁总长为36米，上横梁每边一组（三榀）贝雷梁组成，上横梁端搁置在上垫梁上。安全系数取1.2，取一组横梁进行受力分析，自重:q=(2.7/3)×3=2.7KN/m，首节钢套箱重约80t，共设四个吊点，则每个吊点承受的力F=(800/4)×1.2=240KN,受力分析结果如下:

由上图得：求得最大剪力284.78KN。经查表单组三排贝雷梁最大剪力为735KN，满足受力要求。

上横梁弯矩图（KN.m）

由上图得：M=1845.82KN.m,经查表单组三排贝雷梁最大容许弯矩为M=2364 KN.m，满足要求。

3.4 上垫梁受力计算（按1.8米简支梁计算）

上部纵梁总长为2.2米，每组上垫梁搁置在四根基础工字钢上。每组由四根分为两两并排，自重q=0.279×4=1.116KN/m，首节钢套箱重约80t，共设四个吊点，则每个吊点承受的力F=(800/4)×1.2=240KN，每组上垫梁承受贝雷梁力，为G=（2.7×36）/2=48.6KN取一组上垫梁进行受力分析，受力分析结果如下

由上图得：求得最大剪力145.3KN。

由上图得：M=130.32KN.m,

3.5 受力检算

I20b工字钢的参数为：Wx=250cm3，A=39.5cm2，根据弯矩应力验算公式：M/W=130.32KN.m/(4×250cm3)=130.32Mpa

剪应力验算：=Q/A=145.3KN/(4×39.5cm2)=9.19Mpa

3.6 工字钢2I20b受力计算

每个立柱所承受力F=240+48.6+1.116×2=290.832KN，自重q=0.279×7.6×8=16.96KN/m，每个立柱有四个2I20b组成，每个2I20b的支座反力F1=(290.832+16.96)/4=76.948KN，=10.9≤[f]=215Mpa，则满足受力要求。

3.7 下垫梁2I20b受力计算

下垫梁2I20b与工字钢立柱接触部位处于局部受压状态。则下垫梁最大局部受力Fmax=290.832+16.96=307.792KN,钢管桩与下垫梁接触的净截面面积An=39.5×4=158cm2，则=，则满足受力要求。

结束语：

本工程通过搭设浮龙门的施工成功的解决了钢套箱下水这一水上施工难题。浮龙门从稳定性上为钢套箱拼装施工提供了一个安全可靠的施工场地。保证了整个工期按时完工。