检修阀井配筋计算书.docx
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检修阀井配筋计算书
目录
1计算成果表2
2总说明3
2.1目的与要求3
2.2设计依据3
2.3基本资料3
2.3.1工程级别及环境类别3
2.3.2计算参数取值3
2.3.3工程地质条件评价4
2.4计算方法4
2.3.1荷载计算4
2.3.2配筋计算5
2.5计算工况与荷载组合7
2.6主要结论7
3计算过程8
3.1基本资料8
3.1.1断面尺寸8
3.2荷载计算9
3.2.1荷载计算过程9
3.3内力计算11
3.3.1阀井内力计算过程11
3.3.2阀井内力计算结果18
3.4配筋及限裂计算18
3.4.1构造规定18
3.4.2受弯构件配筋及裂缝宽度计算过程18
3.4.3配筋计算结果24
4成果分析25
1计算成果表
表1-1东南西南管道检修、排气井配筋计算成果表
管线
井
部位
计算配筋面积
实际配筋面积
实配钢筋
裂缝宽度
裂缝宽度允许值
是否满足要求
截面
高度
（mm）
mm2
mm2
（mm）
（mm）
东南西南输水管道
检修排气井
底板
下部
水平
1657
1696
φ18@150
0.264
0.30
满足
600
竖向
1835.7
2094
φ20@150
0.246
侧墙
外侧
水平
916
1026
φ14@150
0.14
0.30
满足
500
竖向
（中部）
916
1231
φ14@125
0.072
竖向
（下部）
2839
3041
φ22@125
0.252
顶板
下部
水平
565
754
φ12@150
0.177
0.3
满足
250
竖向
418
565
φ12@200
0.042
主梁
下部
跨中
1497
1767
φ25@125
0.223
0.3
满足
450×700
注：
表中配筋考虑了最小配筋率的要求（SL191-2008）。
2总说明
2.1目的与要求
通过本次计算，得出内力值，确定合理的结构尺寸，并按配筋要求计算出合理的配筋量，达到结构经济合理，并且安全可靠。
2.2设计依据
（1）《水工混凝土结构设计规范》SL191-2008
（2）《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000
（3）《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1997
（4）《建筑结构荷载设计规范》（GB5073-2000）
（5）《给水排水工程结构设计手册》P1353
（6）《结构设计手册》
2.3基本资料
2.3.1工程级别及环境类别
东南、西南输水管线工程等别为Ⅲ等，阀井等次要建筑物级别为4级。
阀井所处的环境类别为二类。
2.3.2计算参数取值
（1）桩号为0+000~2+800的管道均在壤土层中，本次计算排气检修井桩号为1+960，阀井坐落在壤土层中。
阀井开挖后回填土采用壤土。
阀井后回填土及地基土物理力学指标取值如下。
表2-1 各土层物理力学指标表
土层名称
厚度
湿容重
浮容重
快剪
承载力特征值
m
γ
（kN/m3）
γ´
（kN/m3）
粘聚力
Ccu（kPa）
内摩擦角
Φcu（º）
（kPa）
壤土
5.62
19.1
10.1
15.4
14.4
120
（2）泵房为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C25，受力钢筋采用HRB335级钢筋。
2.3.3工程地质条件评价
（1）工程区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。
由于地下水埋深大于20m，故实际运用中可不考虑砂层地震液化的影响。
（2）1+960处阀井基础坐落在壤土持力层上。
（3）施工中无地下水干扰。
2.4计算方法
荷载计算按照《建筑结构荷载设计规范》及《水工建筑物荷载设计规范》确定。
井室为空间结构，内力计算采用简化的近似计算方法。
下面分别介绍井墙、盖板和基础的计算方法。
（1）井墙：
钢筋混凝土井墙，其竖向和横向跨度比，当小于2时按双向板计算；大于2时按单向板计算。
混凝土墙的边界条件竖向按简支，水平向按固端。
（2）盖板：
本次采用预制盖板。
按简支板计算。
（3）基础：
假定按上部井室墙支撑情况作为单向板或双向板计算。
底板为矩形时，根据跨度比，分别按单向或双向简支板计算。
底板上作用的荷载包括井室自重及井盖上土荷载对底板产生的地基均布反力。
井墙、盖板和底板一般均按受弯构件计算，不考虑轴力的影响。
配筋根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008），按极限状态法计算钢筋数量，并进行钢筋布置。
正常使用极限状态验算确定主要构件的裂缝开展宽度。
2.3.1荷载计算
（1）结构自重
根据单位结构体积乘以混凝土容重算得。
（2-1）
式中：
—混凝土的容重（kN/m3）；
—阀井的断面面积（m2）。
（2）土压力
阀井后回填土采用壤土，土压力按粘性土郎肯主动土压力计算，公式如下：
填土深度H处的土压力为：
（2-2）
式中:
H──土的填筑高度（m）；
γ──挡土墙墙后的填土重度（KN/m3），地下水位以
下取浮重度；
Ka──郎肯理论的主动土压力系数，
；
──墙后填土的内摩擦角，（°）；
c──填土的粘聚力，kPa
（3）雪荷载：
根据《水工建筑物荷载设计规程》（DL5077-1997）取雪荷载标准值0.3kN/m3。
（4）汽车荷载：
由车道荷载和车辆荷载组成。
由于车道荷载和车辆荷载的作用不能叠加。
本次只考虑车道荷载。
2.3.2配筋计算
配筋计算按《水工混凝土结构设计规范》（SL191－2008）中受弯公式进行计算。
①配筋计算公式
令
KM
式中
——弯矩设计值，按荷载效应基本组合或偶然组合计算；
K——承载力安全系数，对于4级建筑物，基本组合取1.15，偶然组合取1.0；
Mu——截面极限弯矩值；
fc——混凝土轴心抗压强度设计值，C25混凝土fc=11.9MPa；
b——矩形截面宽度；
——截面抵抗矩系数；
——相对受压区计算高度；
h0——截面有效高度，h0=h-a，h为截面高度，a为纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离；
fy——钢筋抗拉强度设计值，HRB335钢筋fy=300MPa；
As——受拉区纵向钢筋截面面积。
为了保证构件时适筋破坏，应用以上公式时应满下列两个适用条件
式中
——相对界限受压区计算高度，对于热轧钢筋HRB335，
；
——混凝土受压区计算高度；
——系数，取为0.85。
②限裂计算公式
根据《水工钢筋混凝土结构设计规范》（SL191-2008）公式7.2.2
式中α——考虑构件受力特征和荷载长期作用的综合影响系数，对受弯构件，取α=2.1；
c——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区边缘的距离（mm）；
d——钢筋直径（mm）；
ρte——纵向受拉钢筋的有效配筋率，
；
Ate——有效受拉混凝土截面面积，对于受弯构件，Ate=2αsb；
As——受拉区纵向钢筋截面面积（mm2）,对受弯构件，
As取受拉区纵向钢筋截面面积；
σsk——按荷载标准计算得构件纵向受拉钢筋应力（N/mm2）。
2.5计算工况与荷载组合
阀井只考虑设计运用工况，阀井处地震基本烈度为Ⅶ度，根据《水工建筑物抗震设计规范》，处于Ⅶ度地震带的4级建筑物，不必考虑地震工况。
表2-2泵房荷载组合表
荷载组合
计算工况
荷载
自重
土压力
人群荷载
雪压力
基本组合
工况一
设计运用
√
√
√
√
2.6主要结论
由计算可知，边墙厚度为500mm，底板为600mm，底板为250mm，主梁为450×700时，能够满足抗裂和构造的要求，并满足经济适用的原则。
3计算过程
3.1基本资料
3.1.1断面尺寸
图3-1底板平面图
图3-2A-A剖面图
图3-3B-B剖面图
3.2荷载计算
3.2.1荷载计算过程
（1）阀井自重
表3-1阀体自重计算过程表
长度
m
8.5
=8.5
宽度
m
8
=8
厚度
m
0.25
=0.25
容重
KN/m3
25
=25
井盖自重
KN
425.00
=8.5×8×0.25×25=425
长度
m
8.6
=8.6
高度
m
5.52
=5.52
厚度
m
0.5
=0.5
侧墙一体积
m3
23.736
=8.6×5.52×0.5=23.736
长度
m
7.1
=7.1
高度
m
5.52
=5.52
厚度
m
0.5
=0.5
侧墙二体积
m3
19.596
=7.1×5.52×0.5=19.596
侧墙体积
m3
86.664
=23.736×2+19.596×2=86.664
侧墙自重
KN
2166.6
=86.664×25=2166.6
长度
m
8.6
=8.6
宽度
m
8.1
=8.1
厚度
m
0.6
=0.6
体积
m3
41.796
=8.6×8.1×0.6=41.796
底板自重
KN
1044.9
=41.796×25=1044.9
阀体质量
t
8
=8
阀体重量
KN
80
=8×10=80
阀井总自重
KN
3716.50
=425+2166.6+1044.9+80=3716.5
底板面积
m2
69.66
=8.6×8.1=69.66
作用在底板上井室自重（均布力）
KN/m2
53.35
=3716.5/69.66=53.352
（2）雪荷载
雪荷载
=1.0×0.3=0.3kN/m2
（3）汽车荷载
按一级公路考虑汽车荷载，汽车荷载等级为Ⅰ级，根据《公路桥涵设计通用规范》，均布荷载标准值为10.5kN/m，集中荷载为180kN。
（4）人群荷载
人群荷载考虑为5kN/m2。
（5）土压力
阀井墙后回填粘性土，土压力采用郎肯主动土压力公式进行计算。
工况一：
井内无水，墙后无地下水
地面比墙顶低0.50m，距地面1.02m处墙后土压力强度为零，墙底处侧向土压力强度为58.61kPa。
具体计算过程见表3-3。
表3-2工况一墙后土压力计算过程表
粘性土的容重γ1,地下水位以下取浮重度
kN/m
19.1
=19.1
第一层填土深度H1
m
5.62
=5.62
粘性土的粘聚力C1
kPa
15.4
=15.4
计算粘聚力c1
kPa
3.85
=15.4/4=3.85
内摩擦角φ1
°
14.4
=14.4
主动土压力系数Ka1
Ka
0.60
=（TAN（（45-14.4/2）×PI（）/180））^2=0.602
阀井底板底处侧向土压力强度（pa）
kPa
58.61
=19.1×5.62×0.602-2×3.85×0.602^0.5=58.613
土压力零点距填土面处的深度z。
m
0.52
=2×3.85/19.1/0.602^0.5=0.52
3.3内力计算
3.3.1阀井内力计算过程
板的计算采用理正结构工具箱TBS5.7版进行计算。
具体计算过程如下。
底板
1计算条件
计算板长=8.100（m）；计算板宽=7.600（m）；板厚=600（mm）
板容重=25.00（kN/m3）；板自重荷载设计值=18.00（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=71.44（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:
HRB335,fy=300.00N/mm2
混凝土保护层=35（mm）,配筋计算as=40（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%
弯矩计算方法:
查表
---------------------------------------------------------------
（1）跨中:
[水平][竖向]
弯矩231.3254.7
面积1422（0.24%）1572（0.26%）
实配D18@170（1497）D18@160（1590）
（2）四边:
[上][下][左][右]
弯矩0.00.00.00.0
面积1200（0.20%）1200（0.20%）1200（0.20%）1200（0.20%）
实配D16@160（1257）D16@160（1257）D16@160（1257）D16@160（1257）
侧墙
阀井四面侧墙，尺寸相当，本次只取一面侧墙进行计算即可。
1计算条件
计算板长=8.100（m）；计算板宽=5.520（m）；板厚=500（mm）
板容重=25.00（kN/m3）；板自重荷载设计值=15.00（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=4.45（kN/m2）
三角形荷载=70.33（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:
HRB335,fy=300.00N/mm2
混凝土保护层=35（mm）,配筋计算as=40（mm）,泊松比=0.20
支撑条件=
四边上:
自由下:
固定左:
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%
弯矩计算方法:
查表
---------------------------------------------------------------
（1）跨中:
[水平][竖向]
弯矩67.141.2
面积1000（0.20%）1000（0.20%）
实配D16@200（1005）D16@200（1005）
（2）四边:
[上][下][左][右]
弯矩0.0-309.80.00.0
面积1000（0.20%）2403（0.48%）1000（0.20%）1000（0.20%）
实配D16@200（1005）D20@130（2417）D16@200（1005）D16@200（1005）
（3）平行板边:
[左][中][右]
上边弯矩:
0.0130.50.0
上边配筋:
1000（0.20%）1000（0.20%）1000（0.20%）
上边实配:
D16@200（1005）D16@200（1005）D16@200（1005）
顶板
井室顶板共6块，分作两种，具体见下图。
图3-4顶板分块计算图
顶板一（4.25×2.75×0.25）计算过程
1计算条件
计算板长=4.000（m）；计算板宽=2.500（m）；板厚=250（mm）
板容重=25.00（kN/m3）；板自重荷载设计值=7.50（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=7.42（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:
HRB335,fy=300.00N/mm2
混凝土保护层=35（mm）,配筋计算as=40（mm）,泊松比=0.20
支撑条件=
四边上:
简支下:
自由左:
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%
弯矩计算方法:
查表
---------------------------------------------------------------
（1）跨中:
[水平][竖向]
弯矩10.15.3
面积500（0.20%）500（0.20%）
实配D12@220（514）D12@220（514）
（2）四边:
[上][下][左][右]
弯矩0.00.00.00.0
面积500（0.20%）500（0.20%）500（0.20%）500（0.20%）
实配D12@220（514）D12@220（514）D12@220（514）D12@220（514）
（3）平行板边:
[左][中][右]
下边弯矩:
0.016.30.0
下边配筋:
500（0.20%）500（0.20%）500（0.20%）
下边实配:
D12@220（514）D12@220（514）D12@220（514）
顶板二（4.25×2.5×0.25）计算过程
1计算条件
计算板长=4.000（m）；计算板宽=2.500（m）；板厚=250（mm）
板容重=25.00（kN/m3）；板自重荷载设计值=7.50（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=7.42（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:
HRB335,fy=300.00N/mm2
混凝土保护层=35（mm）,配筋计算as=40（mm）,泊松比=0.20
支撑条件=
四边上:
自由下:
自由左:
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%
弯矩计算方法:
查表
---------------------------------------------------------------
（1）跨中:
[水平][竖向]
弯矩29.80.0
面积500（0.20%）500（0.20%）
实配D12@220（514）D12@220（514）
（2）四边:
[上][下][左][右]
弯矩0.00.00.00.0
面积500（0.20%）500（0.20%）500（0.20%）500（0.20%）
实配D12@220（514）D12@220（514）D12@220（514）D12@220（514）
采用理正结构工具箱TBS5.7版计算的板的内力值是符合规范要求的，但是根据这个程序计算的配筋有的不是很理想。
因此，本次井室的内力结果采用理正计算的成果。
而配筋是根据《水工混凝土结构设计规范》SL191-2008进行计算。
主梁（7.1×0.7×0.45）
图3-5主梁计算简图
主梁承受的均布活荷载为人群荷载和雪荷载，qk=5+3=5.3kN/m
主梁承受的永久荷载为盖板的自重，gk=4.25×0.25×25=26.6kN/m
梁的计算跨度L0可取下列两者中的较小值
L0=Ln+a=7.1+0.5=7.6m
L0=1.05Ln=1.05×7.1=7.46m
取计算跨度L0=7.46m
荷载分项系数，永久荷载为1.05，人群荷载为1.20
简支梁跨中弯矩设计值为
3.3.2阀井内力计算结果
承载能力极限状态和正常使用极限状态计算检修排气井时，荷载设计值产生的内力见表3-14。
表3-3排气检修井内力计算成果表
管线
部位
内力
承载能力极限状态
正常使用极限状态
东南西南输水管道
底板
下部
水平
弯矩（KN·m）
231.3
192.75
竖向
弯矩（KN·m）
254.7
212.15
侧墙
外侧
水平
弯矩（KN·m）
67.1
55.92
竖向（中部）
弯矩（KN·m）
41.2
34.33
竖向（下部）
弯矩（KN·m）
309.8
258.17
顶板
下部
水平
弯矩（KN·m）
16.3（29.8）
13.58（24.83）
竖向
弯矩（KN·m）
5.3（0）
4.42（0）
主梁
下部
跨中
弯矩（KN·m）
238.54
198.7
3.4配筋及限裂计算
3.4.1构造规定
阀井级别为4级，按受弯构件考虑，进行承载力能力极限状态的计算，根据计算处的结构内力按照《水工混凝土结构设计规范》进行配筋计算。
阀井所处环境为二类环境，保护层厚度为35mm，最小配筋率取0.2%。
阀井混凝土强度等级按C25，钢筋种类按HRB335级计算，最大裂缝宽度为0.30mm。
3.4.2受弯构件配筋及裂缝宽度计算过程
（1）承载能力计算时，钢筋混凝土结构构件的承载力安全系数K按表3-16取值。
表3-4钢筋混凝土结构构件的承载力安全系数K
建筑物
建筑物级别
荷载基本组合
基本组合
偶然组合
阀井
4
1.15
1.00
（2）配筋计算中涉及到的材料的参数见表3-18。
表3-5阀井钢筋混凝土参数
C25混凝土轴心抗压强度
HRB335级钢筋抗拉强度设计值
HRB335级钢筋抗压强度设计值
HRB335级钢筋弹性模量
fc（N/mm2）
fy（N/mm2）
fy′（N/mm2）
Es（N/mm2）
11.9
300
300
2.0×105
（3）阀井配筋及裂缝宽度计算过程见表3-19。
表3-6底板配筋计算过程表
底板（竖向）
底板（横向）
受弯构件配筋计算（SL191-2008）
受弯构件配筋计算（SL191-2008）
参数
数值
参数
数值
M（kN·m）
254.7000
M（kN·m）
231.3000
h（mm）
600
h（mm）
600
b（mm）
1000
b（mm）
1000
c（mm）
35
c（mm）
35
d（mm）
20
d（mm）
18
单排1，双排2
1
单排1，双排2
1
双排筋间距
50
双排筋间距
50
as（
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