11-Midas Civil应用—钢围堰

MIDAS结构检算培训资料之双壁钢围堰操作例题一、项目简介1.1结构简介某特大桥采用（60.75+100+60.75）m大跨连续梁结构跨越秦淮新河，承台位于主河道，直为径17.4m，高4m，底标高-5.0m，施工最大水位为8.0m，河床以下主要为第四系全新统冲积层(Q4al)，下伏基岩为侏罗系上统西横山组(J3)钙泥质砂岩和凝灰质砂岩，承台处地址情况如下图：图1-1承台处地址情况图钢围堰为单双壁结合圆形钢围堰，内边线半径比承台半径大10cm。

钢围堰壁厚1.0m，外直径尺寸为19.6m、内直径尺寸为17.6m，壁高为15m。

钢围堰平面分为8块，立面分为5节，分节高度为4m+4m+5m+5m。

钢围堰壁板系统由内、外面板、面板纵肋、壁板桁架、水平环板、隔板组成。

双壁钢围堰内外壁采用6mm厚的钢板，内外壁间距为100cm。

每间隔1m设一道水平环形桁架，桁架采用∠75×6mm的角钢焊接而成。

竖向每间隔50cm设一道竖肋，竖肋采用∠75×6mm的角钢；横向加劲肋间距为50cm，采用厚15mm、宽180mm的钢板，围堰结构如图：图1-2 钢围堰立面图图1-3 钢围堰平面图1.2材料设计参数表表1.1 材料设计参数表序号材料规格材质容重（KN/m3）备注1 钢板厚6mm Q235 78.5 面板2 角钢∠75×6mm Q235 78.5 桁架3 混凝土C30 25 刃角砼4 混凝土C25 25 封底砼1.3. 材料设计强度值表1.2 钢材设计强度值（N/mm2）钢材抗拉、抗压、抗弯抗剪承压型号厚度或直径（mm）Q235≤16 215 125325 ＞16-40 205 120＞40-60 200 115＞60-100 190 110说明：设计强度按《钢结构设计规范》GB50017-2003取值。

1.4 模型单元采用Midas对结构进行空间仿真分析，双壁钢围堰内外壁6mm钢板采用平面板单元模拟，竖肋∠75×50×6mm的角钢和桁架∠75×75×6mm的角钢采用梁单元模拟；双壁钢围堰底部设为三向位移约束；在模型中施加流体压力荷载模拟水压和土压；在围堰内抽完水的工况下，钢围堰和封底混凝土受力情况均处于最不利状态，故对此工况下双壁钢围堰和封底混凝土进行分析计算。

midas Civil钢板桩围堰——建模要求建模前计算项目：1.参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）计算工况下水土压力，按照水土合算考虑；2.参照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）附录P计算土弹簧刚度k；3.荷载分析考虑：结构自重、水（土）压力、静水压力、水流力、波浪力和风荷载。

建模细部模拟方法：1.钢板桩、围囹和内支撑均采用梁单元模拟；2.钢板桩底部铰结；3.被动土压力采用只受压土弹簧模拟；4.围囹与钢板桩间采用只受压弹簧模拟；5.牛腿支撑与围囹间共节点处理，在牛腿处约束围囹竖向位移模拟牛腿对围囹的支撑作用。

6.内支撑连接节点可采用壳单元模拟，对与围囹连接端内撑杆一端固结约束，另一端施加竖向约束，其余杆件各端施加模型中的荷载。

模型计算输出结果项目：1.钢板桩组合应力、围囹组合应力和剪应力、内支撑轴应力和弯曲应力。

荷载组合形式可以考虑两种：标准组合=∑恒载+∑活载；基本组合=1.2∑恒载+1.4∑活载。

标准组合计算结果用来评价刚度指标，基本组合计算结果用来评价结构强度指标。

基本组合下用钢板桩组合应力检验钢板桩强度；标准组合下钢板桩位移验算其刚度；基本组合下围囹组合应力和剪应力、内支撑轴应力和弯曲应力验算支撑体系强度；2.利用midas Civil细部分析功能在基本组合下对支撑杆件连接节点进行强度计算；3.封底混凝土应力计算。

边界条件为护铜中间固结，与周围封底采用刚性连接。

人工验算项目：1.支撑杆件稳定行验算；2.封底混凝土厚度的计算、封底混凝土握裹力的计算；3.基坑抗隆起稳定性验算；4.钢板桩嵌固稳定性验算。

midas Civil钢板桩围堰——建模要求建模前计算项目：1.参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）计算工况下水土压力，按照水土合算考虑；2.参照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）附录P计算土弹簧刚度k；3.荷载分析考虑：结构自重、水（土）压力、静水压力、水流力、波浪力和风荷载。

建模细部模拟方法：1.钢板桩、围囹和内支撑均采用梁单元模拟；2.钢板桩底部铰结；3.被动土压力采用只受压土弹簧模拟；4.围囹与钢板桩间采用只受压弹簧模拟；5.牛腿支撑与围囹间共节点处理，在牛腿处约束围囹竖向位移模拟牛腿对围囹的支撑作用。

6.内支撑连接节点可采用壳单元模拟，对与围囹连接端内撑杆一端固结约束，另一端施加竖向约束，其余杆件各端施加模型中的荷载。

模型计算输出结果项目：1.钢板桩组合应力、围囹组合应力和剪应力、内支撑轴应力和弯曲应力。

荷载组合形式可以考虑两种：标准组合=∑恒载+∑活载；基本组合=1.2∑恒载+1.4∑活载。

标准组合计算结果用来评价刚度指标，基本组合计算结果用来评价结构强度指标。

基本组合下用钢板桩组合应力检验钢板桩强度；标准组合下钢板桩位移验算其刚度；基本组合下围囹组合应力和剪应力、内支撑轴应力和弯曲应力验算支撑体系强度；2.利用midas Civil细部分析功能在基本组合下对支撑杆件连接节点进行强度计算；3.封底混凝土应力计算。

边界条件为护铜中间固结，与周围封底采用刚性连接。

人工验算项目：1.支撑杆件稳定行验算；2.封底混凝土厚度的计算、封底混凝土握裹力的计算；3.基坑抗隆起稳定性验算；4.钢板桩嵌固稳定性验算。

MIDAS-CIVIL软件在深水基础钢板桩围堰分析中的应用作者：罗建华来源：《价值工程》2011年第17期摘要：针对深水承台施工难的问题，介绍了密扣式拉森钢板桩FSPⅣ型围堰支护设计方法，并应用MIDAS-CIVIL三维结构软件建立力学模型，对钢板桩进行强度和刚度计算，验算钢板桩的实际受力及支护结构的稳定性，以确保支护结构的精确性和安全性。

从而达到满足工程施工需要，节省投资、缩短工期、提高社会经济效益的目的，也为其它类似工程提供应用参考。

Abstract: Contraposing the problemofpile caps constructionin deep water, we introduce design procedures of compactness FSPⅣ Larssen steal sheet-pile cofferdam support，establish mechanical model with MIDAS-CIVIL soft, calculate the strength and inflexibility of steel sheet pile, and check realistic load-carrying capability and stability of supporting structure to make sure it accuracy and safety.It can satisfy the need of engineering construction，save investment，shorten days for construction，enhance society economic effectiveness, and can be referred for other similar project.关键词： MIDAS-CIVIL软件；深水基础；钢板桩围堰；分析；应用Key words: MIDAS-CIVIL Software；deepwater foundation；steal sheet-pile cofferdam；analysis；application中图分类号：TP31 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）17-0160-031工程概况某大桥路线法线与水流方向夹角为12°，汇水面积F=1099km2，流量Q1%=2102km3/s，水位H1%=17.85m，流速V1%=3.0m/s，施工水位H=14.2m，经现场踏勘调查，测时水位11.5m，涨水季节洪水水位为13.0m。