顶管计算书文档格式.docx
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hf=3m沉井中心半径rc=3.25m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x2924.5/3x3x3.25x3.14=127.37kpa
qA=127.37x(9-1.8)/9=101.89kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x101.89x3.252=-330.4kN.m
3后背土体的稳定计算:
主动土压力标准值Fep,k=tg2(45°
-
).[(17.5-10)x7.7]+tg2(45°
)x10=18.29kN/m2
被动土压力标准值Fp,k=tg2(45°
+
)x10=250kN/m2
沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X3.5X7.7X18.29=386.94KN
沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X3.5X7.7X250=5288.94KNhp=H/3=6.7/3=2.23m
§
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.74
Ptk=2249.6≤§
(0.8Epk-Eep,k)=0.74x(0.8x5288.94-386.9)=2844.75KN满足规范要求
二、1000直径管涵顶力计算
管径D1=1.0m
管外周长S=3.14d=3.14x1.072=3.366m
顶入管每米重量W={3.14X(1.0722-1.02)/4}X22=2.58KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x3.366+2.58x0.2=17.35kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.0722=201.2kN
总推力F=F0+f0L=201.2+17.35x150=2803.1kN
顶管总推力设计值Pt=1.3x2803.1=3644.03kN
hf=3.0m沉井中心半径rc=3.25m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x3644.01/3x3.0x3.25x3.14=158.70kpa
qA=158.70x(9.0-1.8)/9.3=126.96kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x126.96x3.252=-411.7kN.m
).[(17.5-10)x7.6]+tg2(45°
)x10=18.09kN/m2
)x10=247.23kN/m2
沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X3.5X7.6X18.09=377.74KN
沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X3.5X7.6X247.23=5162.41KN
hp=H/3=7.6/3=2.53m
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.84
Ptk=2803.1≤§
(0.8Epk-Eep,k)=0.84x(0.8x5162.4-247.23)=3261.5KN满足规范要求
三、1200直径管涵顶力计算
管径D1=1.2m
管外周长S=3.14d=3.14x1.28=4.019m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.040m
顶入管每米重量W={3.14X(1.282-1.22)/4}X22=3.43KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x4.019+3.43x0.2=20.78kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.282=286.8kN
总推力F=F0+f0L=286.8+20.78x150=3403.95kN
顶管总推力设计值Pt=1.3x3403.95=4425.14kN
hf=3.3m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x4425.14/3x3.3x3.775x3.14=150.84kpa
qA=150.84x(9.3-1.9)/9.3=120kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x120x3.7752=-525.10kN.m
).[(17.5-10)x8.2]+tg2(45°
)x10=19.31kN/m2
)x10=263.84kN/m2
沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X8.2X19.31=503.41KN
沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X8.2X263.84=6878.27KN
hp=H/3=8.2/3=2.73m
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.83
Ptk=3403.95≤§
(0.8Epk-Eep,k)=0.83x(0.8x6878.27-503.41)=4149.34KN满足规范要求
四、1400直径管涵顶力计算
管径D1=1.4m
管外周长S=3.14d=3.14x1.496=4.697m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.048m
顶入管每米重量W={3.14X(1.4962-1.42)/4}X22=4.80KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x4.697+4.80x0.2=24.45kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.4962=391.8kN
总推力F=F0+f0L=391.8+24.45x150=4058.55kN
顶管总推力设计值Pt=1.3x4058.55=5276.12kN
hf=3.4m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x5276.12/3x3.4x3.775x3.14=174.55kpa
qA=174.55x(10.2-1.9)/10.2=142.04kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x142.04x3.7752=-621.40kN.m
).[(17.5-10)x9.7]+tg2(45°
)x10=22.34kN/m2
)x10=305.35kN/m2
沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X9.7X22.34=688.941KN
沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X9.7X305.35=9416.6KN
hp=H/3=9.7/3=3.23m
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.95
Ptk=4058.55≤§
(0.8Epk-Eep,k)=0.95x(0.8x9416.5-688.94)=6502.05KN满足规范要求
五、1500直径管涵顶力计算
管径D1=1.5m
管外周长S=3.14d=3.14x1.604=5.037m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.052m
顶入管每米重量W={3.14X(1.6042-1.52)/4}X22=5.58KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x5.037+5.58x0.2=26.30kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.6042=450.4kN
总推力F=F0+f0L=450.4+26.30x150=4395.55kN
顶管总推力设计值Pt=1.3x4395.55=5714.22kN
hf=3.45m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x5714.22/3x3.45x3.775x3.14=186.31kpa
qA=186.31x(10.35-1.9)/10.35=152.11kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x151.11x3.7752=-665.45kN.m
).[(17.5-10)x10.5]+tg2(45°
)x10=23.96kN/m2
)x10=327.49kN/m2
沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X10.5X23.96=799.841KN
沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X10.5X327.49=10932.31KN
hp=H/3=10.5/3=3.5m
Ptk=4395.55≤§
(0.8Epk-Eep,k)=0.95x(0.8x10932.2-799.84)=7548.62KN满足规范要求
六、1600直径管涵顶力计算
管径D1=1.6m
管外周长S=3.14d=3.14x1.71=5.369m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.055m
顶入管每米重量W={3.14X(1.712-1.62)/4}X22=6.29KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x5.369+6.29x0.2=28.1kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.712=511.9kN
总推力F=F0+f0L=511.9+28.1x150=4726.90kN
顶管总推力设计值Pt=1.3x4726.9=6144.97kN
hf=3.50m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x6144.97/3x3.5x3.775x3.14=197.49kpa
qA=197.49x(10.5-1.9)/10.5=161.75kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x161.75x3.7752=-707.66kN.m
)x10=263.94kN/m2
沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X8.2X19.31=503.411KN
沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X8.2X263.94=6880.88KN
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.78
Ptk=4726.95≤§
(0.8Epk-Eep,k)=0.78x(0.8x6880.88-503.41)=3901.02KN不满足规范要求
七、2000直径管涵顶力计算
管径D1=2.0m
管外周长S=3.14d=3.14x2.122=6.66m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.061m
顶入管每米重量W={3.14X(2.1222-2.02)/4}X22=8.68KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x6.66+8.68x0.2=35.04kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x2.1222=788.3kN
总推力F=F0+f0L=788.3+35.04x150=6043.7kN
沉井下沉及结构计算
一、Φ7000直径沉井
本井为工作井,地下水位按地面以下-2.0m计(施工期间)由于地质条件较差,在沉井范围内均为淤泥层,沉井考虑分两段施工。
1基础资料:
单位摩阻力fk=10Kpa,地基承载力特征值考虑到地基在沉井处采用了搅拌桩处理,取为150Kpa。
采用C25砼,钢筋为HPB235,HRB335。
土天然容重取为17.5kN/m,内摩擦角Φ=5.0°
.
2.下沉计算:
下沉过程中水的浮托力标准值:
Ffw,k=3.14x8.2x(4.052-3.82)x10=505.3kN
井壁总摩阻力标准值:
Fsk=3.14X8.1X(5.2+0.5x5)X10=1958.41kN
沉井自重标准值
G1k=3.14X10.2X(4.052-3.52)X25=3325.3kN
下沉系数:
Kst=(G1k-Ffw,k)/Fsk=(3325.3-505.3)/1958.41=1.44>
1.05
(满足规范要求)
3.下沉稳定计算:
由于下沉系数较小,沉井壁周围和刃脚下布有搅拌桩,因此下沉稳满足要求。
4.抗浮稳定计算:
a.施工阶段
GK=3325.3+
×
72×
0.7×
25=3998.4kN
基底的水浮力标准值:
Ffbw,k=3.14x(8.1/2)2x7.2x10=3708.3kN
抗浮系数:
Kfw=
=3998.4/3708.3=1.08>
1.0满足要求
b.使用阶段
由于使用阶段井顶板有覆土,可满足要求。
5.刃脚计算:
tgθ=
=4θ=76.0°
d1=
-
(3×
0.25+2×
0.30)=0.15-0.075=0.075m
Rj=4.9×
0.55×
25=67.4kN/m
P1=
tg(θ-β0)=33.3kN其中β0=20
M1=33.3×
(1.2-
)+67.4×
0.075=33.93kN
N1=67.4-(0.50x0.3+0.25)×
1.2×
25=55.4kN
Fep1=(10+17.5x3.0+7.5×
7.2)×
tg2(45°
)+10.2×
10=202.8kN/m2
Fˊepe=(10+17.5x3.0+7.5×
6.0)×
)+9.0×
10=180.3kN/m2
M1=
(2×
202.8+180.3)×
1.22=140.6kN/m
Nθ=P1•rc=33.3×
7.85/2=130.7kN
6.沉井下沉考虑采用垫木支承
支承时井壁内力计算:
M0=0.035×
πg×
rc2=0.035×
π×
67.4×
3.7752=105.6kN•m/m
Ms=-0.068πgrc2=205.1kN•m/m
Tmax=0.011πgrc2=33.2kN•m/m
Vmax=0.25πgrc=199.7kN
7.井壁水平内力计算:
ωˊ=
-1
ρB=10tg2(45°
)+17.5×
8.3tg2(45°
)=130.4kN/m2
ρA=10tg2(45°
)=102.5kN/m2
ωˊ=
-1=0.27
NA=102.5×
3.775×
(1+0.7854×
0.27)=466.2kN/m
NB=102.5×
(1+0.5×
0.27)=439.2kN/m
MA=-0.1488×
102.5×
3.7752×
0.27=-58.7kN•m/m
MB=-0.1366×
0.27=-53.9kN•m/m
8.水下封底计算:
Pk=
=103.94kN/m2
M=0.198×
103.94×
3.7752=293.3kN•m/m
h=
+300=1234mm
取h=1800mm
9.底板受力计算:
按周边铰支圆板计算
径向弯矩MrK=KrPkr2
环向弯矩Mtk=KtPkr2
Pkr2=103.94×
(3.775)2=1481.2kN.m
中间Mrk=Mtk=-0.1979×
1481.2=-293.1kN•m/m底板上部受拉
10.配筋计算:
刃脚竖向钢筋
As=
1000×
550×
(1-
)=1105mm2
按最小配筋率计算:
As=0.15%×
550=825mm2设计配筋满足
环向配筋:
=609mm2设计配筋满足
11.井壁在施工阶段的计算:
拉断计算;
由于本工程地质情况较差,大部分位于较弱土层,因竖向筋布置较多,因此,拉断计算可不做。
12.井壁及底板强度计算和正常使用极限状态计算,查手册,配筋详结构图。
13.本工程由于沉井施工的井高段地质情况地下水位均较复杂,但由于本工程沉井计算典型井中结构主要时由抗浮来控制,结构配筋主要是构造配筋。
因此,沉井结构是安全的。
如局部地段地下水位过高,施工中可采取临时降水等措施解决。