1.板壳单元
离散和模拟内、外壳板、底板、隔舱板以及套箱支撑结构。单元大小以壳板垂向加劲肋间距为依据,形状尽量接近正方形。
2. 梁单元
离散和模拟竖向加劲角钢(∠70×45×7、∠90×56×7)、水平桁架弦杆(TN249×199、TN200×200)、
3. 桁架单元
水平桁架直杆(∠80×8)、水平桁架斜杆(∠80×8、∠125×8),以及支撑杆。
五、下沉过程分析
1.受力情况分析
下沉前先将刃角区域填满混凝土(1.4m)。围堰着床前处于悬浮状态,采用壁仓注水下称,尽量减小壁仓内外水头差,减小第一、二节两节围堰在下沉过程中结构受力。围堰着床后由于泥沙摩阻力,可往壁仓内填充混凝土下沉,壁仓混凝土填充对围堰结构受力有利。
外轮廓面积: 23.4×12.7=297.2 内轮廓面积: 20.6×9.9=203.9 套箱壁隔舱内面积:297.2-203.9=93.2 围堰总重:G=300t 刃角混凝土重:G0=180.6t
围堰注水下沉时,围堰吃水深度:h=(300+180.6)/93.2+1.4/2=5.86m 由于刃角区域已经填充混凝土,因此壁仓内外最大水头差:
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Δh=5.86-1.4=4.46m,按照4.5m计算。 此时底节围堰受的最大水压力为: q=4.5×10=0.045MPa
计算时对对称结构内外壁均施加0.045Mpa的水压力计算。 2.计算模型
图3 载荷形式
3. 套箱下沉工况计算结果
图4 横肋梁等效应力(MPa)
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从显示结果可以看到,水平环板最大等效应力为154MPa,主要出现在桁架节点位置,这种结果主要是梁单元与板单元交界产生的集中应力。并且从图中可以看到显示154MPa的区域极小,属于计算应力,实际连接处结构尺寸大于计算模型的应力点,排除集中应力点,结构应力均小于130Mpa。
图5 水平桁架直杆(∠80×8)轴力(t)
图中结果显示,水平直杆最大轴压力为9.6t。 λ=1200/24.4=49 φ=0.861
容许承载力:[N]=160×1230×0.861=16.9t
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图6 水平桁架斜杆(∠80×8)轴力(t)
图中结果显示,水平桁架斜杆最大轴压力为4.8t。 λ=1600/24.4=65.6 φ=0.778
容许承载力:[N]=160×1230×0.778=15.3t 满足要求。 4.下沉过程计算说明
从上面的计算过程可以看到,采用注水下沉时,底部两节围堰在整个过程中的最大水头差为4.6m,围堰结构整体受力满足要求。
六、抽水工况计算
1.计算工况分析
套箱下沉到位后,进行水下封底混凝土浇筑。待封底混凝土达到强度100%后,开始抽水。抽水前必须将壁舱混凝土填充到设计标高,且达到凝固强度。封底混凝土与套箱完全结合成一个整体,在套箱下部施加固结约束。
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此时封底混凝土已经凝固,约束条件考虑成封底混凝土以下1m位置固结。
×对称平面内约束:D×=0,Ry=0,Rz=0 Y对称平面内约束:Dy=0,R×=0,Rz=0 2.计算模型
为了更加真实的反应出结构受力情况,对水压力加载到刃脚部分,作为参考。
图7 整体模型及加载图
3.计算结果:
图8 壁板应力图(MPa)
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