顶管计算书Word下载.docx
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中、粗砂土
3・Z・0
一
5?
-0-8-0
SO-M-0
11,0〜164
钢管
3.0—1.0
4・0〜7・0
7.0〜Kl・0
1&
.0〜]3.0
取仇二6kPa
管外周长S二3.14d=3.14X1.2=3.768m
顶入管总长度L二70m管壁厚t二0.Im
土的重度/s=18kN/m3
管道覆土层用度Hs=3.2m顶管机迎面阻力%=彳£
>;
人H、=^xl.22x18x3.2=65.lkN
管线总顶力计算:
耳=3上fk+M:
二3.14X1.2X70X6+65.1=1647.66kN
式中片——顶进阻力(kN);
Do——管道的外径(m);
L■——管道设计顶进长度5"
;
A——管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(kN/m2),通过试验确定;
对于采用触变泥浆减阻技术的宜按表6.3.4-2选用;
弘——顶管机的迎面阻力(kN”不同类型顶貲机的迎面阻力宜按裘6.3.选择计算式。
«
6.3.4-1顶管机迎面阻力{Np)的计算公式
顶进方武
迎而阳力<kN>
式中符号
敬开式
M・=7r<
Dg-O/R
丿--•-.1:
具管刃脾厚度Cm)
挤压式
Nr-=专•族(l_e〉R
纟开口率
网格挤压
i*Vp=
a—网格截面参数.収a
=«
0.6〜1・0
气压平•衡式
'
'
■---
NgD«
(伙4PQ
Pr・—气压强度(kWrtW)
土圧平衡和泥水平役
■■|・・■■・・・・■・・M・
2=专咲P
P——控制土压力
注:
ED,—顶餅机外径(mm);
2*挤压阻力取K=30O〜SOOkZ/n?
.
钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力讣算:
J=0.5血/.①=0.5x°
Z°
5心5%23.1x竺x(1200?
-1000?
)2*0“1.3x0.794
=312O215・6N=312O・2k7V
式中:
Fdc一一混凝土管道允许顶力设计值(N)
e:
——混凝土材料受压轻度折减系数,取0.9;
e;
——偏心受压强度提高系数,取1.05;
©
3——材料脆性系数,取0.85*
e5——混凝土强度标准调整系数,取0.79:
YQ-顶力分项系数,可取1.3。
几x1.3=1647.66x1.3=2141.958kN<
F^k=312O.2kN
满足要求
三、1200直径管涵顶力计算(参数取值采用1000直径管涵顶力计算)
3.1.推力计算
管径Di=l.2m
综合摩擦阻力f汙6kPa
管外周长S二3.14D二3.14X1.44二4.5216m
顶入管总长度L二85m管壁厚t二0.12m
土的重度人=18kN/m3
管道覆土层疗度Hs二7.426m
顶管机迎面阻力2=三D;
y、H、=尹x1.442xl8x7.426=217.58kN
凡=nD上fk+"
..二3.14X1.44X85X6+217.58=2523.596kN
钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:
0族以八0.9x1.05x0.853.14、
Fdk=0.5空=O.5xx23.1x——x(1440'
-12OO2)
九q伸、1.3x0.794
=4493110.5N=4493.11册
x1.3=2523.596x1.3=3280.68kN<
Fdk=4493.11kN
第二章工作井及接收井计算
一、设计条件
1.1工程概况
本计算书为肇庆市端州区蓝带公司污水管网建设工程顶管工作井、接收井结构设计,工作井、接收井施工方法釆用逆作法,即先进行四周外侧及井底的水泥搅拌桩施工,桩身达到设计强度后,再开挖基坑施工护壁成井。
基坑每开挖lm深度土,现浇一节ln)圆形护壁。
本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计。
已知:
工作井设计地面标高:
7.50m,工作井井底标高:
为-1.50m,接收井设计地面标高:
9.18m,工作井井底标高:
为-1.82m。
拟定工作井尺寸:
t二0.3m,R=3.5m,D=7.6m,H=9.0m
拟定接收井尺寸:
t二0.3m,R二2.0m,DM.6m,H=11.0m
1.2井身材料
混凝土:
釆用C25,fc=\\.9N/mm2fft=\.Z7N/mm2o钢筋:
钢筋直径d〈10mm时,釆用HPB300钢筋,人=2702/〃肿;
d$10mm时,釆用热轧钢筋HBR400,fy=36ON/mm2o
1.3地质资料
地质资料如下表1所示,地下水位高度为1.2m,即工作井井外水位高度为6.3m,接收井井外水位高度为7.98m。
表1土的物理力学指标
岩土名称
标高
(m)
天然容亟
(&
V/亦)
粘聚力C(kPa)
内摩擦角
(p(°
)
承载力征值0(kPa)
粉质黏土1
8.39"
6.99
17.5
20.0
10.0
130
粉质黏土2
6.99“1.59
12.0
140
粉质黏土3
1.59~-0.11
4
17.6
9.0
100
粉质黏土4
■0.11"
-4.21
22.0
150
1/2^03
・H
图1-1工作井、接收井示意图
二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算
将井壁简化成平面圆形闭合刚架讣算,讣算截面取井壁底部1米一段进行环向计算,不考虑四周搅拌桩支护的作用。
2.1工作井井壁内力计算及配筋
2.1.1按承载能力极限状态进行计•算
2.1.1.1外力计算
(1)水土压力计算(考虑地下水作用)
井外侧地面堆载按qd=\5KN/m2考虑。
根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第6.2.
3条,并假设同一标高的水平截条上沿井壁互成90°
的两点土的内摩擦角相差土5°
,计算区域井壁A、B点外侧水平向水土压力:
图2-1土压力分布示意图
井壁外侧水平向土压力采用郎金主动土压力计算值,地下水位以下土采用浮容重。
计算公式如下:
◎=©
+夕K(45°
-害)-2;
如45"
-字)
伤一地面上堆载,取qd=\5KN/m2Q
卩一土的容重加权平均值,地下水位以下土釆用浮容重,那么有
1.2x17.5+0.2x(17.5-10)+5.4x(17.5-10)+1.7x(18.4-10)+4.1x(17.6-10)
1138°
—5。
1138。
一5。
Eh=(15+&
61x9)tg(45°
——)一2x20.33xtg(45°
——)=37.7kPa
井壁侧向水压力采用全部静水压力,即Pw=ywz,人为水的容重,取
10KN/mm。
则P,=10x(9-l.2)=78kPa
则工作井井壁外侧水平向的水土压力为:
PA=1.27x(Ea+Ry)=1.27x(2134+78)=126.17kPa
Pr=1.27x(Eh+Pw)=1.27x(37.7+78)=146.94kPa
计算系数为:
力=吃-1=竺岁-l=0」Z6
PA126」7
2.1.1.2井壁环向截面内力计•算
截面上弯矩(井壁外侧受拉为正):
Ma=-0.14488PAr;
co9=-0.1488x126.17x3.652x0.1646=-41.17kN・m
Mb=-0..1366P^co=-0.1366x146.94x3.652x0.1646=-44.02kN・m截面上压力:
g=ES(1+0.7854co9)=126.17x3.65x(l+0.7854x0.1646)=520.06kNg=PHrc(\+0.5少)=146.94x3.65x(l+0.5x0.1646)=580.47kN
图2-2截面弯矩分布图
1保护层厚度为40mnb设①=50/?
?
/?
/,力()=t-a,=300-50mm=250mm
2C25混凝土,HRB400钢筋,查表得=0.52
M4117
③初始偏心距勺=—=——■——=0・079m=79mmN520.06
附加偏心距S=max(],20)=20〃〃〃ei=q+ef=79+20=99mm
④偏心距增大系数
W.15—0.0叫,取1.0
14OOfr.//7o
=1.04
〃匕=1.04x99=102.96nm
⑤确定混凝土受压区高度X先按大偏心受压求:
N570060
x==——43.7mm<
気“0=。
・52x250=130nun,且v2①=100〃〃〃
ajeb1x11.9x1000)
属于大偏心受压构件。
e.=rje.+——«
.=102.96+-50=202.96mm
‘122
0仔贵-“646
MI=-0.14488PAr;
cof=-0.1488x99.35x3.652x0.1646=-32.42kN・m
=-0・・1366弘於少=一0.1366xll5.7x3.652x0.1646=-34.66kNm截面上压力:
Na=(1+0.7854co9)=99.35x3.65x(l+0.7854x0.1646)=409.51kN
Nb=P讥(1+0・5少)=115.7x3.65x(l+0.5x0.1646)=457.06kN
2.1.2.2结构配筋计算
按压弯构件进行强度配筋讣算,控制裂缝宽度0.3mm。
III《混凝土结构设讣规范》第8.1.2条:
譽]l・9c+0.08如、
EsIPie丿
acr=2」
1混凝土采用C25,A,=16.7,A=1.78
钢筋采用HRB400,Es=2.0x\05N/mm2
2九=0.5xlOOOx300=150000mm2
△=_^2=00M0]4>
00],取0.011014
A忙150000
3
偏心受压构件,求%
e="
&
O+儿=1x79+(150一50)=179mm
“0.87-0.12x(V!
Ao=OS。
•叫韵「xgg
偏心受压构件
N(e_z)
7恥=
=409510x(179-158.98)=3i2iN/nin2
1652.1x158.98
⑤力max=0•噪mn<
O.3nnn
故内外钢筋选用虫18@200。
工作井井壁配筋图见2・2所示。
2.2接收井井壁内力讣算及配筋
同上“工作井井壁内力计算及配筋”计算方法相同,内力及配筋结构如下表2所示。
纵向按构造钢筋配置,选用虫16@200。
极限状态
设计控制弯矩
M(KNm)
设计控制压力
N(KN)
钢筋选用
承载能力极限状态
-13.37
284.49
±
180200
正常使用极限状态
-10.53
223.85
虫18@200
3.抗浮验算
3.1工作井抗浮验算
3・1・1工作井自重
…封底后,工作井抗浮验算时,工作井重除井壁重量外,背墙、井底底板及垫层重。
钢筋混凝土底板容重按26KN/〃〃/计,垫层填料按容重按18KN/mm\素磴容重按24KN/mm5
井壁重:
G=3.14x(3.82—3.52)x26x9=1609.1244kN
背墙重:
G2=15.31x26=398.O6kN
底板重:
G3=3.14x3.52x26x0.2=200.018kN
垫层重:
=3.14x3.52x24x0.5+3.14x3.52x18x1=1153.95kN
总重:
G=Gx+G2+G,+G4=3361.1524kN
3.1.2浮力
浮力为:
F;
*=3」4x3.炉xl0x7.2=3264.6kN
3.1.3抗浮安全系数(不考虑井壁反摩阻力)
=1.03>
1.0,抗浮能力满足要求。
F,,.3264.6
3.2接收井抗浮验算
同上“工作井抗浮验算”计算方法,抗浮安全系数^.=1.02>
1.0o抗浮能力满足要求。
四、地基承载力验算
4.1工作井地基承载力验算
工作井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为150kPa,考虑地面和井底堆载作用,按偽=15册/用计。
则有:
q=336-1>
24+15=89.13<
150kPa,地基承载力满足要求。
3.14x3.8"
4.2接收井地基承载力验算
接收井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为150kPa,考虑地面和井底堆载作用,按qd=\SKN!
m2计。
c/=83.09V150kPa,地基承载力满足要求。