双壁钢套箱围堰有限元仿真及结构优化分析

母亚铭 （中交二航局设计研究总院，湖北 武汉 430040）

1 工程概况

某跨海大桥为双塔三跨连续弹性支承体系悬索桥，其缆跨布置为269+926+362=1557m，梁跨布置为264+926+357=1547m，加劲梁采用钢箱梁结构形式，梁高3m；吊索标准间距18m；主塔两侧的锚碇均采用重力锚。主桥两侧的主塔是整个悬架系统的重要受力结构：一侧主塔基础采用扩大基础，另一侧主塔基础采用承台加桩基础；承台及系梁呈哑铃形状，承台半径11.8m，承台底设计标高-3.8m，顶设计标高+3.5m。桥型布置如图1所示。

图1 桥型布置图

项目桥址处最大流速3.7m/s，最高潮位2.01m，无覆盖层，最深处达-13.59m。桥址处承台覆盖范围达到1050.4m，海底为 0.8～7.4m 厚的强风化晶屑玻屑熔结凝灰岩裸岩，基床倾斜度大，饱和单轴抗压强度平均值为38.1MPa，为穿越该硬土层到达持力层，且满足围堰施工阶段的水头差要求，考虑采用双壁钢套箱围堰钻孔桩基础。

2 双壁钢套箱围堰结构设计

根据工程资料，原设计方案如下：主塔承台钢围堰平面呈圆形，直径为28m，壁厚2m，分左右两幅。右幅钢围堰总高8.27～15.32m，钢围堰顶设计标高+3.80m，钢围堰底设计标高为-4.47～-11.52m；左幅钢围堰总高8.89～17.11m，顶设计标高+3.80m，底设计标高为-5.09～-13.31m。钢围堰上部设置为双壁结构，下部设置为裙摆单壁钢围堰结构，裙摆设置在外壁板侧，高度约为48～300cm。

钢围堰由壁板、面板竖向加劲肋、水平环向加劲肋、竖向斜撑、隔舱板、内支撑、单壁裙摆等结构组成。构件所用材料统一为Q235-A，双壁结构平面每节划分为8块，竖向共2节，共16块，单壁裙摆结构平面每节划分为8块，竖向划分一节。……