MIDAS钢围堰分析

图4环向加劲板等效应力图(工况1)图3竖向加劲板等效应力图(工况1)图1钢吊箱等效应力图(工况1)图2外侧板等效应力图(工况1)摘要:钢吊箱围堰以其诸多优点在大型桥梁施工中得到了广泛应用，为了研究受力特性确保施工安全，对某长江大桥钢吊箱围堰进行了有限元分析，得出的结论，可以为同类结构的设计和施工提供参考。

关键词:钢吊箱围堰有限元检算1概况钢吊箱围堰是为了在无水环境下，施工深水高桩承台而设计的临时阻水结构，其优点在于施工简便，可以避免深水基础施工中沉井、钢套箱围堰下沉困难等问题，降低施工难度；定位准确且防水性能好，节约材料；与沉井等方案相比可大大缩短施工工期等。

因此在大型桥梁施工中得到了广泛的应用，有必要对其受力特性进行研究。

[1]本文对某长江大桥钢吊箱围堰的受力特性进行有限元分析，检算其是否符合安全要求。

2计算荷载2.1设计资料施工时最高水位高程：4.92m；涨潮时最大水流速度为2.54m/s；浪高：0.6m，波取22.41m；风压的设计标准为30年一遇。

2.2荷载确定钢吊箱计算时主要有以下几种荷载：①流水压力。

作用于水中构筑物的动水侧压力计算结果如下：p=kAγv 22g =1.2×5.42×9.8×10.2×2.5422×9.8=214.00kN 流水压力的分布假定为倒三角形，其合力的着力点位于水位线1/3以下水深处。

作用在钢吊箱上的单位宽度面积上的水压力计算结果如下：p=kAγv 22g =1.2×5.42×10.2×2.5422×9.8=21.84kN/m②静水压力[2]。

抽水时的最大静水压力计算：q=γh=10.2×5.42=55.28kN/m 2③波浪冲击力。

采用大尺寸墩柱作用力的计算方法[3]，计算结果为：p max =fA 2π2γHL 2tanh 2πd L =1.452π2×10.2×0.6×22.412×tanh 2π×8.4222.41=221.48kN单宽作用的波浪力为p=22.60kN/m 2合力作用点（距静水面以下的距离）：z=d-f B L2πtanh 2πd L=0.52m ④风力[2]。

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。

桥梁钢围堰施工技术及变形监测分析摘要：建设工程水下结构施工通常需要辅助措施才能施作，围堰是一种广泛应用的有效方式。

对于深水区作业，双壁钢围堰强度高、刚度大，能适应各种构造形式、复杂环境及地质条件，又可兼做承重施工机具、工作平台的结构等，是最常用的施工方式。

钢围堰属于施工临时辅助结构，是重要的控制水下安全施工质量的组成部分，国内外钢围堰安全质量事故频发，一旦发生事故将造成不可估量的损失，因此施工监控工作是钢围堰安全使用的必要条件。

关键词：桥梁工程；钢围堰；施工；变形监测引言在桥梁工程施工中，水中承台钢围堰施工是重中之重，但水中地形复杂，水流会对水中承台钢围堰施工的效率和安全造成较大影响。

水体深度不同，采用的水中承台钢围堰施工方法也有所区别，在满足跨河桥梁工程施工需求的基础上，降低水中承台钢围堰施工的成本，可获得更大的经济效益。

1钢围堰施工的难点钢围堰结构安全是水下施工管控的重点，在其使用过程中的监控监测是重要工作内容。

对于钢围堰垂直度、平面位置、封底与舱壁混凝土标高、内外部水位差、水流速度等常规测量，可以借助普通光学测量仪器和简易测试仪器等手段完成监测，但钢围堰结构的变形和应力监测作为监测工作的重难点，钢围堰受力参数是决定钢围堰结构安全性的重要因素。

通过对国内外相关技术成果的查阅，应力监测目前主要采用预埋应力传感器进行数据采集与分析的手段进行，其方法是切实有效的；变形监测技术的研发相对落后，相关课题研究不多，相关的技术措施与标准还有待进一步完善。

2桥梁钢围堰施工技术2.1钢围堰施工准备工作（1）钢围堰加工场地的选择。

考虑到加工及运输便利，加工场地选择在河岸边陆地上，场地平面尺寸为100m×30m，场地与施工便道相通。

考虑到加工质量需求，加工场地用20cm砼硬化，在加工场地上设焊接加工工作平台，加工工作平台用90mm角钢做骨架，角钢距离为50cm，角钢顶面标高保持一致，上面铺设厚度6mm钢板。

钢围堰分析北京迈达斯技术有限公司目 录1、工程概况 (1)2、定义材料和截面 (1)定义钢材的材料特性 (1)定义截面和厚度 (2)3、建模 (3)建立钢围堰壁体 (3)建立钢围堰横肋 (5)建立钢围堰竖肋 (8)4、添加边界条件 (10)5、添加荷载工况 (11)6、查看结果 (13)查看钢围堰应力 (13)查看钢围堰变形 (14)钢围堰分析1、工程概况一个半径为2m的小型单壁钢围堰，壁体为带肋钢板，壁板为8mm钢板，横肋为150X14mm钢板，竖肋为L75*50*6角钢，所有材质均为A3钢。

竖肋沿壁体圆周分20等分间距布置，横肋的间距500mm，横肋、竖肋均布置在外侧，荷载为1.5m水压力，具体布置如下。

建模要点：壁板与横肋用板单元、竖肋用梁单元(竖肋与壁板梁\板单元共用节点)。

2、定义材料和截面新建模型文件 / 新项目文件 / 保存以“钢围堰分析”为文件名称保存。

↵定义钢材的材料特性模型 / 材料和截面特性 / 材料/ 添加设计类型>钢材；规范：JTJ(S)数据库>A3↵定义截面和厚度注：midas/Civil的截面库中含有丰富的型钢截面，同时还拥有强大的截面自定义功能。

模型 / 材料和截面特性 / 截面/添加数据库/用户>截面号1；截面类型（角钢）选择数据库（GB-YB），截面（L75*50*6）；名称：竖肋，偏心：选择中-下部点击确认↵模型 / 材料和截面特性 / 厚度/ 添加厚度号：1 面内和面外：0.008m 点击适用↵厚度号：2 面内和面外：0.014m 点击确认↵3、建模注：midas/Civil 有多种结构的建模助手，对于多种桥梁施工临时结构可以通过建模助手快速便捷地建立模型。

建立钢围堰壁体模型>结构建模助手>壳输入/编辑类型：筒体（如图所示），R1（2m）；R2（2m）；H（1.75m）分割数量：m（40）；l（7）材料：（1：A3）；厚度：（1：0.008）插入插入点（0，0，0）；旋转：各方向取默认值0原点：选3（0，0，0）点击确认↵建立钢围堰横肋注：建立桥梁施工临时结构，使用扩展、移动和复制、旋转等功能可以有效地提高建模效率。

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。

01Midas Civil应用—钢围堰1、钢围堰建模及分析(1)基本概况一个半径为2m的小型单壁钢围堰，壁体为带肋钢板，壁板为8mm钢板，横肋为150×14mm钢板，竖肋为L75*50*6角钢，所有材质均为A3钢。

竖肋沿壁体圆周分20等分间距布置，横肋的间距500mm,横肋、竖肋均布置在外侧，荷载为1.5m水压力，具体布置如下。

钢围堰参数：横肋参数：Q235,截面150×14mm钢板；竖肋参数：Q235,截面L75*50*6角钢；钢围堰壁体：Q235,厚度8mm钢板；(2)钢围堰分析步骤钢围堰分析步骤如下：①设置操作环境及项目信息②定义材料和截面③建立结构三维模型④输入荷载⑤输入荷载组合⑥输入分析控制数据⑦运行结构分析⑧查看分析结果(3)设置操作环境及项目信息打开【工具】/【单位系】/将单位体系设为KN，mm。

该单位可以根据输入数据的种类任意转换。

打开【文件】 /【项目信息】/完善基本信息。

(4)定义材料和截面。

打开【特性】/【截面特性值】/【截面】/【添加】/【数据库】/【用户】/填写截面名称及参数/【适用】。

打开【特性】/【截面特性值】/【板厚】/【添加】/【数值】/【面内和面外】（8mm、14mm）/【适用】。

打开【特性】/【材料特性值】/【材料】/【添加】/【类型】/【名称】/【数据库】/选择材质/【适用】。

(5)建立结构三维模型。

建立钢围堰壁体结构>基本结构>壳输入/编辑类型 ，R1:2000mm，R2:2000mm，H:1750mm m:40，l:7，材料1：A3,厚度1：8mm。

插入插入点（0,0,0），无旋转，原点选择3（0,0,0）。

建立钢围堰横肋节点/单元>扩展单元，扩展类型：节点-线单元，材料1：A3，截面1：竖肋，生成形式：旋转，等角度；复制次数（40次），旋转角度（9），旋转轴（Z）。

选择Z=0.25m处任意一个节点，适用。

节点/单元>扩展单元，扩展类型：线单元-平面单元，材料1：A3，厚度2：14mm，生成形式：旋转，等角度；复制次数（1次），旋转角度（360），间距（径向）：150mm。

单臂钢吊箱围堰的设计与受力分析2.武汉中太元岩土工程有限公司湖北武汉 430000)[摘要]钢吊箱围堰在国内经过长期的发展，在深水基础施工中发挥着重要的作用。

钢吊箱围堰在深水基础施工中具有很好的经济效益。

本文就以具体工程为例，采用 MIDAS2015 建立有限元模型计算，壁体钢板、底板采用板单元建模，拉压杆采用桁架单元建模，其余均采用梁单元建模，壁体与底板连接处释放转动位移，并根据施工步骤建立施工阶段计算模型。

通过分析单壁钢混组合吊箱围堰的施工过程及工艺研究，并提出一些改进意见和建议。

[关键词]单臂钢吊箱围堰；有限元分析；受力分析；模拟[中图分类号] U445 [文献标识码] A0引言1中国桥梁施工技术在国际上处于领先地位，深水基础施工作为桥梁施工技术的一部分，受到业界的高度重视，钢吊箱围堰作为深水基础施工的重要临时设施而被广泛使用。

石家庄铁道大学邓海等人就双壁钢吊箱围堰进行受力分析[1]，中国铁建大桥工程局集团有限公司李招明对钢混组合无封底钢吊箱进行设计和分析[2]。

钢吊箱围堰在不同水域，不同环境下均有良好的应用。

1.工程概况该项目为矩形承台，承台尺寸为6.6×6.6×2.5，承台下设4φ1.5m根钻孔桩，桩中心间距为4.0m。

根据项目特点及桥址地质、水位等情况，承台拟采用单壁钢混组合吊箱围堰的施工工艺。

钢混组合吊箱围堰平面尺寸为7.688×7.688m，壁体高5m，底板结构采用 C50 混凝土分块预制而成，预制底板厚15cm，底板环向主梁尺寸为450×300mm，环向圈梁及次梁尺寸均为200×300mm。

壁体为6mm后钢面板，背肋为HN300×150型钢，横向次梁为HN100×50型钢，横向主梁为2HM488×300。

内支撑共设置一层，内支撑型号为φ426×8钢管。

吊箱采用TS200 型同步连续作用千斤顶下放，共设置 4 处下放吊点。

柳江双线特大桥双壁钢围堰受力分析与施工风险控制发布时间：2022-03-24T07:15:55.472Z 来源：《建筑实践》2021年9月第25期作者：姜政搏[导读] 随着桥梁施工基础的发展，双壁钢围堰在桥梁深水基础得到了广泛应用。

姜政搏中铁二十五局集团有限公司设计研究院，广东广州511458）摘要：随着桥梁施工基础的发展，双壁钢围堰在桥梁深水基础得到了广泛应用。

为使柳江特大桥钢围堰结构受力合理、确保施工安全，采用有限元软件midas Civil对钢围堰结构进行计算分析，并结合理论计算对钢围堰整体稳定性、内支撑稳定性及封底混凝土强度进行分析。

表明在封底混凝土达到设计强度，围堰内抽水完成这一最不利工况下钢围堰最大应力及变形出现在上、下两道支撑中间附近处，给出钢围堰加工制作建议。

同时对钢围堰各施工风险提出相关措施，以此保证钢围堰施工使用过程中结构的稳定性和安全性。

关键词：双壁钢围堰；仿真计算；受力分析；施工风险控制1 引言双壁钢围堰具有刚度大、承压能力强以及整体稳定性好等优势，在桥梁深水基础及下部结构施工中得到广泛应用，已成为桥梁深水基础施工较为理想的临时结构[1]。

但是，双壁钢围堰自身构造复杂，所处地下恶劣环境，使得施工阶段结构受力复杂。

本文运用有限元及理论分析相结合的方式，以柳江双线特大桥钢围堰整体为研究对象，对其施工过程结构受力性能进行分析研究。

柳江双线特大桥跨越柳江、黔桂铁路、柳太公路而设。

全长1688.573m，采用（60+5×104+56）m连续梁上跨柳江，17～22#号桥墩位于河道中，柳江河施工水位+78.5m，钢围堰顶面标高设计为+79.374m，承台底标高均为69.371m。

基础采用10根直径为2.0m钻孔灌注桩，承台为圆端形承台，尺寸为12.0×16.4×4.0m。

依据承台布置形式及地质水文条件，水中墩承台采用双壁钢围堰施工。

2 双壁钢围堰的设计2.1 结构形式及布置钢围堰采用双壁哑铃形截面，高11.0m，外壁直径顺桥向为14.3m，横桥向为18.7m，直线段为4.4m，壁厚为1.0m，如图1。