CN104790418A - 钢围堰或吊箱下水过程设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢围堰或吊箱下水过程设计方法，它包括用于确定钢围堰或吊箱初始入水角的步骤，具体为：步骤(1)、实地测量入水处坡角的步骤；步骤(2)、计算的步骤。本发明方法简便易行，能较为准确地进行钢围堰或吊箱气囊下水过程的计算校核，为钢围堰、吊箱的施工提供技术支持。

Description

钢围堰或吊箱下水过程设计方法

技术领域

本发明属于公路桥梁施工领域，具体涉及可用于进行钢吊箱或围堰下水过程的设计、计算、校核方法。

背景技术

随着大跨度桥梁的建设，通过围堰、吊箱进行桥墩施工成为一种常用的施工手段。近年来，大型钢围堰、吊箱越来越多地采用气囊下水工艺。

但随着钢围堰、吊箱越来越大，纯工程经验已经不满足安全下水的需要，需要科学方法为钢围堰、吊箱顺利下水进行设计、计算、校核。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种钢围堰或吊箱下水过程设计方法，该方法可以为钢围堰或吊箱安全下水提供技术支持。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：

钢围堰或吊箱下水过程设计方法，它包括用于确定钢围堰或吊箱初始入水角的步骤，具体为：

步骤(1)、实地测量入水处坡角的步骤；

步骤(2)、计算的步骤，具体为：

步骤(2.1)、设定钢围堰或吊箱前移距离，当前移距离小于等于0时完成计算；

步骤(2.2)、假定入水角A，初始入水角为步骤(1)测量入水处坡角；

步骤(2.3)、计算入水部分的入水部分浮力和浮心位置；

步骤(2.4)、求解各气囊承载力；

步骤(2.5)、将步骤(2.4)得到的各气囊承载力与气囊最大承载力进行比较，并做出以下选择：

若某个气囊承载力大于气囊最大承载力，退出计算；

或，各气囊承载力小于等于气囊最大承载力，进行下一步；

步骤(2.6)、计算各气囊受力不同造成的偏转角并与初始坡角相加，得到B；

步骤(2.7)、对比A、B，并做出以下选择：

若∣A-B∣≤1°，将前移距离减一个设定值，返回步骤(2.1)进行循环，进入下一工况计算；

或，若∣A-B∣＞1°，向B的大小方向调整A，返回步骤(2.2)进行循环。

上述方案中，步骤(2.4)具体为：

建立钢围堰或吊箱的力平衡方程和力矩平衡方程:

i为气囊编号，k为开始工作气囊编号，n为终止工作气囊编号；

F_k为气囊承载力；d_k为气囊工作力臂；F_浮为浮力；d_浮为浮力力臂；G为重力；d_重为重力力臂。

求解各气囊承载力。

上述方案中，步骤(2.3)具体为：采用Solidworks计算入水部分的入水部分浮力和浮心位置。

本发明方法简便易行，能较为准确地进行钢围堰或吊箱气囊下水过程的计算校核，为钢围堰、吊箱的施工提供技术支持。

附图说明

图1计算过程流程图。

图2钢围堰三维实体模型图。

图3模拟工况1下水过程示意图。

图4模拟工况2下水过程示意图。

图5模拟工况2入水体积图。

图6模拟工况3下水过程示意图。

图7模拟工况3入水体积图。

图8模拟工况4入水过程示意图。

图9模拟工况4入水体积图。

图10模拟工况5入水过程示意图。

图11模拟工况5入水体积图。

图12模拟工况6入水过程示意图。

图13模拟工况6入水体积图。

具体实施方式

下面通过实施例进一步介绍本发明，该实施例为钢围堰下水过程设计方法，它包括用于确定钢围堰初始入水角的步骤，具体为：

步骤(1)、实地测量入水处坡角的步骤，入水处坡角为1：8；

步骤(2)、计算的步骤，具体为：

步骤(2.1)、设定钢围堰前移距离，一般为钢围堰下水方向的长度，当前移距离小于等于0时完成计算；

步骤(2.2)、假定入水角A，初始入水角为步骤(1)测量入水处坡角；

步骤(2.3)、计算入水部分的入水部分浮力和浮心位置，具体采用Solidworks计算入水部分的入水部分浮力和浮心位置，如图5、7、9、11所示。

步骤(2.4)、求解各气囊承载力，具体为：

建立钢围堰或吊箱的力平衡方程和力矩平衡方程:

i为气囊编号，k为开始工作气囊编号，n为终止工作气囊编号；

F_k为气囊承载力；d_k为气囊工作力臂；F_浮为浮力；d_浮为浮力力臂；G为重力；d_重为重力力臂。

求解各气囊承载力。

步骤(2.5)、将步骤(2.4)得到的各气囊承载力与气囊最大承载力进行比较，并做出以下选择：

若某个气囊承载力大于气囊最大承载力，退出计算，重新这种设计方案或/和重新选择气囊；

或，各气囊承载力小于等于气囊最大承载力，进行下一步；

步骤(2.6)、计算各气囊受力不同造成的偏转角并与初始坡角相加，得到B；计算各气囊受力不同造成的偏转角的具体方法为：

假设两个未知数，最前端气囊承载力F₁、相邻气囊承载力之差f。两个未知数带入力和力矩平衡方程，可求解得到两个未知数。

查气囊说明书得到单个气囊的刚度系数K，进而得到相邻气囊在垂直于坡面方向上的高度差f/K。

得到各气囊受力不同造成的偏转角为arctan(f/K/l),其中l为相邻气囊的距离。

步骤(2.7)、对比A、B，并做出以下选择：

若∣A-B∣≤1°，将前移距离减一个设定值(如5cm)，返回步骤(2.1)进行循环，进入下一工况计算；模拟工况如图3-图13所示。

或，若∣A-B∣＞1°，向B的大小方向调整A，返回步骤(2.2)进行循环。

本发明实施例循环至前移距离小于等于0完成计算时，即可按本设计方法最终确定的假定入水角A(改变或不改变如水处的坡度)，进行钢围堰下水作业。

本发明方法也可以作为吊箱下水过程设计方法。

Claims (2)

1.钢围堰或吊箱下水过程设计方法，其特征在于：它包括用于确定钢围堰或吊箱初始入水角的步骤，具体为：

步骤(1)、实地测量入水处坡角的步骤；

步骤(2)、计算的步骤，具体为：

步骤(2.1)、设定钢围堰或吊箱前移距离，当前移距离小于等于0时完成计算；

步骤(2.2)、假定入水角A，初始入水角为步骤(1)测量入水处坡角；

步骤(2.3)、计算入水部分的入水部分浮力和浮心位置；

步骤(2.4)、求解各气囊承载力；

步骤(2.5)、将步骤(2.4)得到的各气囊承载力与气囊最大承载力进行比较，并做出以下选择：

若某个气囊承载力大于气囊最大承载力，退出计算；

或，各气囊承载力小于等于气囊最大承载力，进行下一步；

步骤(2.6)、计算各气囊受力不同造成的偏转角并与初始坡角相加，得到B；

步骤(2.7)、对比A、B，并做出以下选择：

若∣A-B∣≤1°，将前移距离减一个设定值，返回步骤(2.1)进行循环，进入下一工况计算；

或，若∣A-B∣＞1°，向B的大小方向调整A，返回步骤(2.2)进行循环。

2.如权利要求1所述的下水过程设计方法，其特征在于：步骤(2.4)具体为：

建立钢围堰或吊箱的力平衡方程和力矩平衡方程:

i为气囊编号，k为开始工作气囊编号，n为终止工作气囊编号；

F_k为气囊承载力；d_k为气囊工作力臂；F_浮为浮力；d_浮为浮力力臂；G为重力；d_重为重力力臂。