沉井结构计算书详细文档格式.docx

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Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/mm2

（2）圆管砼：

采用C50，沉井采用C30。

（3）所顶土层为黏土，r=17KN/m3

本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。

1.2顶管工作井、接收井尺寸

1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

（1）、工作井的宽度计算公式

B=D+2b+2c式中：

B——工作井宽度；

D——顶进管节的外径尺寸；

b——工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m；

c——护壁厚度，本工程采用0.4m；

本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。

工作井的宽度尺寸为B=8.7mm；

（2）工作井底的长度计算公式：

L=L1+L2+L3+2L4+L5式中：

L——工作井底部开挖长度；

L1——管节长度取2m；

L2——顶镐机长度取1.1m；

L3——出土工作长度，取1.1m；

；

L4——后背墙的厚度，取0.4m；

L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。

确定本工程工作井的底部长度尺寸为L=8.7m。

（3）工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。

（4）接收井尺寸只需满足工具管退出即可，本工程接收井尺寸4.35m。

1.31200mm管顶力计算

1.3.1推力计算

管径D1=1.2m

管外周长S=3.14d=3.14x1.6=5.024m

顶入管总长度L=50m管壁厚t=0.2m

顶入管每米重量W={3.14X（1.42-1.02）/4}X25=18.84KN/m

管涵与土之间摩擦系数f=0.40

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x5.024+18.84x0.4=32.656kN/m

初始推力F0=（Pe+Pw+△P）（3.14/4）B2c=（150+2.0x10+20x3.14/4x1.62=484.6kN

总推力F=F0+f0L=484.6+32.656x50=2117.4kN

顶管总推力设计值Pt=1.5x2117.4=3176.1kN

顶管力至刃脚底的距离：

hf=2.5m沉井尺寸rc=8.7m

qAmax=4Pt/（3sf）=4x3176.1/（3x59.416x2.5）=28.51kpa

qA=28.51x（8-1.5）/8=23.16kpa

MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x（59.416）2=-47058kN.m

主动土压力标准值Pa=rZtg2（45°

-

）=21x8xtg2（45°

）=45.53kN/m2

被动土压力标准值Pp=rZtg2（45°

+

）=619.95kN/m2

沉井前方总主动土压力标准值Pa=0.5rH2tg2（45°

）=0.5x21x82xtg2（45°

）=182.11kN/m2

沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH2tg2（45°

）=2479.80kN/m2

hp=H/3=8/3=2.67m

§

=（hf-︳hf-hp︳）/hf=（2.5-︳2.5-2.67︳）/2.5=0.932

总推力F=1552.1≤§

（0.8Pp-Pa）

=0.932x（0.8x2479.8-182.11）=1679.21KN满足规范要求

所以经过以上计算可知：

采用管径D1=1.0m圆管，顶进距离50m符合要求。

1.4工作井（沉井）下沉及结构计算

8.7沉井，本井为工作井，由于地质条件好，在沉井范围内均为粘土层，沉井考虑先开挖后下沉。

1.4.1基础资料：

单位摩阻力fk＝30Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。

采用C30砼，钢筋为HRB335。

粘土天然容重取为17kN/m3，内摩擦角Φ=35°

井壁高8m,底板厚0.6m,壁厚0.6m。

井壁总摩阻力标准值：

T＝U

=（8.7x2x2）x

x（8.7+1.3-2.5）X30

=3915kN

沉井自重标准值

G1k＝（8.7x0.6x2）x2x8.7x30=5449.68kN

下沉系数：

K1＝（G1k-Ffw,k）/T＝（5449.68-371.3）/3915=1.297＞1.05

满足要求

根据地勘资料,沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。

水平框架作用的判别,L1=4.9m,h=1.3m

af=（0.1XL14）/（h4+0.05L14）=1.81＞1

af＞1，刃脚在内墙荷载作用下，不作水平分配，只按悬臂计算。

（1）刃脚向外悬臂弯曲计算

a.起沉时

井体重量为1626.63KN，平均每延米重量

=105.63KN/m。

刃脚插入土中最大深度为0.45米，α

=56.3°

n=0.3m,c=0.3m

=35.21KN/m

取β=30°

水平推力H=V2tg（α-β）=35.21xtg（56.3°

-30°

）=17.4KN/m

向外悬臂弯矩M=17.4X2/3X0.45=5.22KN.m/m

b.沉至井深一半，井为全高时，沉井入土深度H=0.5X8=4m,此时摩阻力为：

=（5.3x2+3.8x2）x

x（4+1.3-2.5）X15=382.2KN

刃脚斜面垂直反力及水平推力：

=127.4KN/m

H=V2tg（α-β）=127.4xtg（56.3°

）=93.59KN/m

向外悬臂弯矩：

M=93.59X2/3X0.45=28.08KN.m/m

c.下沉至设计标高时，刃脚内部全部挖空，在外侧水、土作业下，刃脚向里悬臂弯曲的计算：

qa=130KNqb=182.11KN

向里悬臂弯矩：

=139.2KN.m

（2）刃脚配筋计算

计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。

MC=1/2*1.27*139.2*0.552+1/2*1.27*（13*6.5-13*6.1）*0.552*2/3

=27.4KN.m

选择钢筋截面：

M=27.4KN.m，h0=510mm,b=1000mm,

αs=M/α1fcbh02=27400000/（1.0*11.9*1000*510*510）=0.00853

ζ=0.0085

AS=192mm2<

AS,min=0.2%*550*1000=1100mm2,按构造配筋，AS=1100mm2,选用8φ14。

1）、抽垫木时井壁竖向计算

沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。

沉井采用四个支承点，定位支撑点布置如图。

（1）假定定位承垫木间距为0.7L，不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示。

井壁单宽自重标准值：

gk=6.5*0.6*30=117KN/m

gs=1.27*117=148.59KN/m

支座弯矩：

M支=-1/2*82.55*（5.3*0.15）2-1/2*3.4*82.55*（5.3*0.15-0.25）

=-102.6KN.m

跨中弯矩：

M中=1/8*82.55*（5.3*0.7）2-102.6=39.43KN.m

（2）、假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支点。

此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b所示。

M支=-1/8*82.55*2.652=-72.5KN.m

M中=0.07*82.55*2.652=40.6KN.m

（3）配筋计算

L10/H≤2，按深梁进行设计，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：

因为L10<

H，内力臂：

z1=0.6L10=0.6*5.3=3.18m

刃脚底部：

M中=40.6KN.m,

As=M中/fyz1=40600/（300*3.18）=42.6mm2

井墙顶部：

M支=102.6KN.m,

As=M支/fyz1=102600/（300*3.18）=107.6mm2

求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。

2）、井壁的抗拉计算

根据《规程》，由于本工程地基为卵石土层地基，不必进行竖向拉断计算。

（理正结构工具箱计算）

（1）、池壁荷载计算:

池外荷载:

主动土压力系数Ka=0.27

侧向土压力荷载组合（kN/m2）:

部位（标高）

土压力标准值

活载标准值

基本组合

准永久组合

地面（0.000）

0.00

2.71

3.10

1.08

池壁顶端（-0.200）

1.14

4.54

2.22

底板顶面（-6.750）

26.83

97.49

75.41

基础底面以上土重标准值Gt=0.00kN

基础底面以上活载标准值Gh=30.21kN

沉井底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb=（1431.72×

1.20+0.00×

1.27+0.00×

1.27+30.21×

1.27×

0.90）/20.140

=87.02kN/m2

板底均布净反力基本组合:

Q=87.02-0.350×

25.00×

1.20

=76.52kN/m2

板底均布净反力准永久组合:

Qe=71.69-0.350×

25.00

=62.94kN/m2

底板荷载计算（池内有水，池外无土）:

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb=[59.416×

1.60×

1.27+5449.16×

1.40

/20.140=127.6kN/m2

Q=93.17-（0.350×

30.00×

1.40+0.700×

10.00×

1.27）=91.6kN/m2

沉井底板以上全部竖向压力准永久组合:

Qbe=[59.416×

1.50×

0.7+1431.72

+（59.416×

0.700）×

10.00]/20.140=94.1N/m2

Qe=62.94-（0.350×

25.00+0.700×

10.00）=49.1/m2

（2）内力,配筋及裂缝计算

弯矩正负号规则:

顶板:

下侧受拉为正,上侧受拉为负

池壁:

内侧受拉为正,外侧受拉为负

底板:

上侧受拉为正,下侧受拉为负

荷载组合方式:

1.池外土压力作用（池内无水，池外填土）

2.池内水压力作用（池内有水，池外无土）

3.池壁温湿度作用（池内外温差=池内温度-池外温度）

（3）L侧池壁内力:

计算跨度:

Lx=4.900m,Ly=6.550m,四边固定

池壁类型:

普通池壁,按双向板计算

基本组合作用弯矩表（kN.m/m）

部位

井外土压力

井内水压力

温湿度作用

内侧-水平跨中

41.44

-

水平边缘

8.28

竖直跨中

30.38

竖直上边缘

3.54

竖直下边缘

8.53

外侧-水平跨中

-3.63

-34.67

-38.30

-94.21

-128.88

-2.71

-37.38

-43.14

-77.81

-95.29

-129.96

准永久组合作用弯矩表（kN.m/m）

31.58

6.52

23.31

2.79

6.71

-2.86

-30.33

-33.19

-71.91

-102.24

-2.13

-32.47

-32.13

-62.46

-73.20

-103.53

（4）B侧池壁内力:

Lx=3.400m,Ly=6.550m,四边固定

池外土压力

池内水压力

27.49

5.06

15.21

1.19

4.55

-2.43

-37.10

-57.24

-91.91

-1.39

-36.06

-15.39

-50.06

-50.54

-85.21

21.02

3.99

11.79

0.94

3.58

-1.91

-32.24

-43.79

-74.12

-1.10

-31.43

-11.24

-41.57

-38.91

-69.25

（5）底板内力:

Lx=4.900m,Ly=3.400m,四边简支+池壁传递弯矩

按双向板计算.

1.池外填土,池内无水时,荷载组合作用弯矩表（kN.m/m）

基本组合作用弯矩表

简支基底反力

池壁传递弯矩

弯矩叠加

上侧-L向跨中

38.33

B向跨中

66.32

下侧-L向边缘

B向边缘

L向跨中

-45.16

-6.83

-70.30

-3.98

准永久组合作用弯矩表

31.52

54.55

-36.01

-4.48

-56.31

-1.76

2.池内有水,池外无土时,荷载组合作用弯矩表（kN.m/m）

36.95

2.94

39.89

63.94

4.38

68.32

L向边缘

准永久组合作用弯矩表

30.37

2.31

32.68

52.55

3.45

55.99

（6）配筋及裂缝:

配筋计算方法:

按单筋受弯构件计算板受拉钢筋.

裂缝计算根据《接收井结构规程》附录A公式计算.

按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下:

L侧池壁配筋及裂缝表（弯矩:

kN.m/m,面积:

mm2/m,裂缝:

mm）

弯矩

计算面积

实配钢筋

实配面积

裂缝宽度

800

D18@250

1018

0.11

0.02

0.08

0.01

0.12

1248

D18@200

1272

0.24

0.22

1259

B侧井壁配筋及裂缝表（弯矩:

0.07

0.04

878

0.26

0.15

812

注意:

存在裂缝验算不满足限值0.20mm的情况!

工作井井壁钢筋实配18@200。

单块矩形板计算（弹性板）:

（1）计算条件

计算板长=4.500（m）；

计算板宽=3.000（m）；

板厚=350（mm）

板容重=25.00（kN/m3）；

板自重荷载设计值=10.50（kN/m2）

恒载分项系数=1.20；

活载分项系数=1.40

荷载设计值（不包括自重荷载）:

均布荷载=7.40（kN/m2）

砼强度等级:

C25,fc=11.90N/mm2

支座纵筋级别:

HRB335,fy=300.00N/mm2

板底纵筋级别:

混凝土保护层=40（mm）,配筋计算as=45（mm）,泊松比=0.20

支撑条件：

四边上:

简支下:

简支左:

简支右:

简支

角柱左下:

无右下:

无右上:

无左上:

无

（2）计算结果

弯矩单位:

kN.m/m,配筋面积:

mm2/m,构造配筋率:

0.20%

计算方法:

查表

①跨中:

[水平][竖向]

弯矩6.912.6

面积700（0.20%）700（0.20%）

实配D14@200（770）D14@200（770）

②四边:

[上][下][左][右]

弯矩0.00.00.00.0

面积700（0.20%）700（0.20%）700（0.20%）700（0.20%）

实配D14@200（770）D14@200（770）D14@200（770）D14@200（770）

工作井底板钢筋实配实配18@200。

1.5接收井（沉井）下沉及结构计算

本井为6.2m接收井（沉井），地下水位根据地堪按地面以下-2.0m计（施工期间为汛期）由于地质条件好，在沉井范围内均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。

1.5.1基础资料：

单位摩阻力fk＝25Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。

粘土天然容重取为17kN/m3，水容重γw=10KN/m3,井壁高8m,底、顶板厚0.6m,壁厚0.6m。

1.5.2下沉计算：

下沉过程中水的浮托力标准值：

Ffw,k=6.2x0.6x4x8x10=1190.4kN

=2.7x4x

x（8.0+1.4-2.5）X30

=1117.8kN

G1k＝6.5x0.35x4x8.0x30=2184kN