工作井接收井计算.docx

1、工作井接收井计算1设计条件1.1工程概况本计算书为中山市沙溪镇东南片区排水主干管工程顶管工作井、接收井结构 设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法，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lm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，设计地面标 高：5.80m,井壁底标高：工作井为- 1.19m,接收井为-1. 69m,拟定工作井尺寸：t = 0.55W , R = 3.5m , D = 8.1m , H - 5.39拟定接收井尺寸：r = 0.35加,R = 2.0m , D = 4.7m

2、, H = 5.99m1. 2井身材料混凝土：采用 C30, fe = 14.32V /mm2 , ft = 1.43 / mm o钢筋：钢筋直径cKlOmm时，采用R235钢筋，/v = 270 / mm2 : dMlOmm时，采用热轧钢筋 HBR335, fy=3QQN/mm2o1.3地质资料地质资料如下表1所示，地下水位高度为3.2m,即井外水位高度为3.2m, 井底以下4米采用搅拌桩处理，则井底下地下水位高度为：工作井-5. 2m、接收 井-569me表1 土的物理力学指标岩土名称标高(m)天然容董(KN/mm2)粘聚力C(kPa)内摩擦角0 ( )承载力征 值 a (kPa)素填土5

3、81718.5515120粉质黏土1.7 -0. 5418.319. 3111. 36150矽质黏性土-0. 54-4. 716. 715. 1320. 841808SM10砌MulO砖g1.80-0.80工作井井壁底4.20 接收井井壁底T.69亠/A2R D7Az 2R/ /rx ，XDT图1-1工作井.接收井示意图2.井權水平框架的内力计算及结构配筋il ff将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取井壁底部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

4、外侧地面堆载按和5&和川考虑。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 容重二计算公式如下：Ea = Q + 了 z)rg (45。- -) _ 2 c rg (45。_ -)2 26 =(q z)rg(45 - 一 2(45 -2 2弍中：亚地面上堆载，取=15KN/m27土的容重加权平均值，地下水位以下土采用浮容重，那么有2.6x 18.5 + 1

5、.5x(18.5 _ 10)+ 2.24x(18.3 -10) + 0.66x(16.7 -10) Z =4.1 + 2.24 + 0.66= 11.9SKN/mm卩一土内摩擦角加权平均值，7=4-1x15+2.24x11.36+0.66x20.844.1+ 2.24 + 0.66= 14.39土的粘聚力加权平均值，1x5 + 2-24x19-31 + 0-66x15-134.1 + 2.24 + 0.66=10.53如z所计算点离填土面的深度（m）。Ea (15 + ll98x7)fg2(45439 ) - 2 x 10.53 x 坍(454 宀 宀2 214 39* 5* 14 39 5*

6、Es = (15 + 11.98x7)fg45 )一 2 x 10.53 x 堺(45 ： )=53.272a2 2 井壁侧向水压力釆用全部静水压力，即P =Zu.z,八为水的容重，取34.67kPa1QKN /mm3 G 则 = 10 x (7 - 2.6) = 44A:Pa井壁侧向水压力采用全部静杀压力，即p、=2，仁为水备容重，取1QKN /mm3 c 则=10x(7 - 2.6) = 442a则工作井井壁外侧水平向的水土压力为：P入=1.27x (乞 + 化)=127 x (34.67 + 44) = 99.91kPaPs = 1.27x + O = 1.27x(53.27 + 44)

7、 = 123.532。计算系数为：少=7_1 = 空1_ = 0.2364Px 99.912.1.1.2井壁环向截面内力计算截面上弯矩(井璧外侧受拉为正)：M A = 0.1488/r2d/ = 一 0.1488 x 99.91 x 3.775? x 0.2364 = 一50.08 KN 加=0.1366Pfr：tyr = 0.1366 x 123.53 x 3.7752 x 0.2364 = 56.85 m 截面上压力：N A = p/(l+ 0.7854 少)=99.91x3.775x(1+ 0.7854x0.2364) = 447.19 KNNr 臥(l + 0.S) 123.53x3.

8、775x(1 + 0.5x0.2364) - 521.45ATN图2-2截面弯矩分布图2.1.1. 3结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算：1保护层厚度为40mm,设勺=50mm 9札=_勺=550 - 50mm = 500加加2C30混凝土，HRB335钢筋，查表得鼻=0.563初始偏心距 = M = 0.112/m = 112mmN 447.19附加偏心距 ef = max( 120) = 20mm30q = % + J = 112 + 20 = 132 加加4偏心距増大系数0.5/ 0.5 x14.3x1000x550 菊.n$ = = 1 耿丄 UN 447.19x10一 Zo 70

9、00 和、八A = 1.15-O.Olx 0 , 0 = = 12.73 15 ,取 1 0h h 550故”i+_!_rv1400/他 I % 丿刖2153g = 1.53x132 = 201.96 加加5确定混凝土受压区高度天先按大偏心受压求：Nx = =447190 , 口= =31.3加加 样心=0.56x 500 = 2SQmm , -H. 2a . 1 00mm1x14.3x1000属于大偏心受压构件。h 550J = + -a = 201.96 + 50 = 427.2 2f yNe 1.0x447.19x103x427 、At = A； = -_f= -= 1414.45/m2

10、人（如-） 300x（500-50） 0.2%xlOOOX800 = 1600mm2按构造钢筋配置，内外钢筋选用 20200,实际配筋面积为A = 1885mm：； 纵向按构造钢筋配置，选用 16200。2.1. 2按正常使用极限状态迸行计算2. 1.2.1内力计算99.911.27=73.67kPa123.5397.27kPa1.2797.2778.670.2364截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）:M A 0.1488匕-0.1488x78.67x3.7752)( 0.2364 -39.44 KN mMB 0.1366化寸抄 0.1366 x97.27x3.775h 0.2364 44.76

11、KN 加 截面上压力：N入=P4r (1 + 0.78549 = 78.67 x 3.775x (1 + 0.7854x 0.2364) = 352.12KNN. = 5/(1 + 0.500 = 97.27x3.775x(1+ 0.5x0.2364) =410.59 KN2. 1. 2. 2结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度0.3mm。由混凝土结构设计规范第8. 1.2条：d 、max1.9C + 0.08 片丿混凝土采用C30,几=20，fA = 2.01 钢筋采用 HRB335, E, = 2.0x10N / 加Ati = 0.5x1000x550 = 275000mm

12、2取 0.01土 = 1885 = 0.00685 0.01 ,化 275000偏心受压构件，求JM 39.N 352.12 ? 仝=1.530.2=0.025加加 0.3加加 -0025fflm03/71故内外钢筋选用 200200.工作井井壁配筋图见2所示。2.戈接收井井壁内力计算及配筋同上盗工作井井壁内力计算及配筋”计算方法相同F内力及配筋结构如下表2所示，井墜配筋图见2-3所示.纵向按构造钢筋配置，选用 1昭JUM8L -极限状态设计控制弯矩 M(KN m)设计控制压力N(KN)飙筋选用承载能力极限状态-17. 00276.92160200正常使用极限状态-13. 3S218.04L5

13、Q200图2-3接收井井壁配筋示意图图2-2工齐井井壁配筋示意图3対底温凝土温凝土计算3- 1工作井封底3. 1.1荷载计算封底混凝土容重取 24KN imni,厚4叫按不排水箱况计算标准值：= 10x(4.4 + 4)-4x24 = -12.00 /m：设计值, 二 1.27x(-12r0)二-15.24 E3.1.2封底厚度计算计算半径：r = (8.1 + 2xl.05)/2 = 5.1m板中弯矩：M = 0.198八=0.198 x15.24x5.12 = 78.50KN 加, 5.72M /5.72x78.50xl06故厚度取人= + r = J +300 = 1095加加V bft

14、 V 1000x1.27本设计中封底采用水泥土搅拌桩，封底厚度为400cm,故满足要求。3. 2接收井封底封底混凝土容重取丫 = 24KN !mnt，厚4m,按不排水情况计算。标准值：Qk =10x(5 + 4)-4x24 = -6.0 KN / tn2设计值：= 1.27 x (-6.0) = -7.62KN / m23.1.2封底厚度计算计算半径：厂= (4.7+ 2x1.05)/2 = 3.4加板中弯矩：M =0.1989/2 = 0.198 x 7.62 x3.42 = 17.44KN 加, 5.72M )5.72x17.44x1(/故厚度取h.= + l = +300 = 780加Y

15、 饮 V 1000x1.27本设计中封底采用水泥土搅拌桩，封底厚度为400cm,故满足要求。4钢筋混凝土底板讣算4.1工作井底板计算4.1.1荷载计算底板厚度采用600mm=水托浮力产生的底板反力(标准值)qk = 10 xB.4 -0.6x25 = 69.0 KN /m2设计值： 化=1.27 x 69.0 = 87.63 KN/d设计值产生的板中弯矩：M = 0.198g” = 0.198x87.63 x3.775： = 247.26KN 加标准值产生的板中弯矩:4.1.2配筋计算(1)上层钢筋按纯弯计算.按承载能力极限状态进行配筋。M 247.26x10= = = 0.0561.0x14

16、.3x1000x 555-査表得纟= 0.0442 ,取勺=1.0t I a,匚 1.0x14.3A = bh = 0.0442 x 1000 x 555 = 1169.31加加fsd 300 0.2%xl000x600 = 1200加按构造钢筋配置，选用 25150,实际配筋面积Js-2945mm2o(1)下层钢筋因简支板支座弯矩为0,故按构造钢筋配置.选用 20200。4. 1.3裂缝宽度计算按纯弯计算，裂缝宽度控制在0.25mm。由混凝土结构设计规范第8. 1.2条:(Dmxx1.9C + 0.08J = 2l1混凝土采用 C30, fek . 20.1 , ftk = 2.01钢筋采用

17、 HRB335, Et = 2.0x105AT /mm22A“ = 0.5x1000x600 = 300000加加A1206.6 用 c a =: _ 0.004022 0.2max=0.3 Pnm 0.25mm =0.31加加 0.25mmXXI故上层钢筋选用 25150,裂缝宽度=0.225加加 0.25加加。下层钢筋按构造钢筋配置，钢筋选用 20200o工作井钢筋混凝土底板配筋见图4-1所示。1接收井底板计算同工作井底板计算”方法，计算结果如下：(1)上层配筋：按承载能力极限状态计算得到的结果： 20200；按正常使用极限状态计算得到的结果： 20200。(2)下层配筋：按构造钢筋配置，

18、选用 18200。接收井钢筋混凝土底板配筋见图4-2所示。上足車2615/工作井底板配筋图接收井底板配筋图图41工作井底板配筋图图42接收井底板配筋图 下私18C05.抗浮验算5.1工作井抗浮验算5.1.1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，尚应包括井壁顶 砌砖重、井底水泥土搅拌桩重和底板重。水泥搅拌桩容重按22KN !mmz计, 钢筋混凝土底板容重按26KN /mm3计，砌砖容重按22KN f mm3。井壁重：G =3.14x(4.052 一3.52“ 26x6 = 2034.06KN砌破重：G2 = 3.14x(4.05? _ 3.8F)x22 xl =130.31K

19、N底板重：G3 = 3.14x3.52 x 0.6x 26 = 600.05 KN水泥土搅拌桩重：= 3.14x 4.05 x 2 2 1.0F：上 4326.336.地皋承戟力骑算6.1工作井地基承载力验算工作井搅拌桩封底底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为ISOkPa,考 虑地面和井底堆载作用，按qa=15KN/m2计。则有：7297.21 q = +15 = 16668。180“J 地基承载力满足要求。3.14x4.05-6. 2接收井地基承载力验算接收井搅拌桩封底底面处砂质黏性土的地基承戟力特征值为ISOkPa,考 虑地面和井底堆载作用，按qKN/m：计。则有：2569.90 * *q

20、 = +15=16320“a 被动土压系效 瓦主动土乐系歆 H 1Q 1软土101.420.702.03 j202M0 494.16252460416.00令丄27230 38r.OO砂土303 000339.09砂砾匕353矽0.2713.67故，本工作井计算中Kp二 2. 04R= a B(y H2Kp/2+2cH(Kp)0. 5+y hHKP) =6780.76 kN8. 2后背墙结构验算本工作井最大设计顶力为：3000.00 kNR=6780. 76 kN, R3000 kNX1.6,后背墙是安全的c1目 录 21.1工程槪况 31.2结构计算依据 31.3顶管概况 31.4顶管工作井

21、、接收井尺寸 31.5 1000mm管顶力计算 41.5.1推力计算 41.5.2壁板后土抗力计算： 4 1.6工作井（沉井）下沉及结构计算 51.6. 1基础资料： 51.6.2下沉计算： 51.6.3下沉稳定计算： 61.6.4抗浮稳定计算（沉井下沉到设计标高邃注底板后）： 61.6.5刃脚计算： 61.6.6沉井竖向计算： 71.6.7井壁內力计算：（理正结构工具箱计茸） 91.6.8底板内力计算：（理正结构工具箱计算） 141.7接收井（沉井）下沉及结构计算 151.7.1基础资料： 151.7.2下沉计算： 161.7.3下沉稳定计算： 161.7.4抗浮稳定计算（沉井下沉到设计标高

22、浇注底板后）： 161.7.5刃脚计算： 161.7.6沉井竖向计算 171.7.7井壁内力计算：（理正结构工具箱计算） 181.1工程概况本工程污水管道起于XXX污水接入位置，沿XX快速路布设，汇入XXX路西 侧的XX污水第一处理厂进场干管，长约lKmo主要解决包括XXXXX地块等的污 水排放，管道布设位置距道路中线7. 9m,为了不影响X路的交通，W24W26段采 用顶管穿越XXX路。1.2结构计算依据1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图；2 x地勘资料(XXXXX程地质勘察队2010年10月29日)；3.室外排水设计规范GB50014-2006；4 s给水排水工程构筑物结构设计规范(

23、GB50069-2002),5、给水排水工程管道结构设计规范(GB50332-2002)；6x给水排水管道工程施工及验收规范(GB50268-97)；7.市政排水管道工程及附属设施(国家标准图集06MS201)；8.混凝土结构设计规范GB 50010-2002；9顶管施工技术及验收规范次试行)中国非开挖技术协会行业标准2007 年2月；10 .给水排水工程钢筋泯凝土沉井结构设计规程(CECS 137： 2002)。1.3顶管概况1、 顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放间题，兴建地点XX快速路接 XX路交叉口处，顶管管径管道埋深5.1XX路顶管管道放萱在密 实的卵石层内，覆土平均取4.九，由

24、于顶管长度较长，分两段顶管，每 段长度L50mo顶管工作井、中继井尺寸5. 3m*3. 8m,顶管接收井尺寸 2. 7m*2. 7m。2、 本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。3、 钢筋及栓强度等级取值：(1)钢筋0 -HPB235级钢筋强度设计值fy=fyz =2ION/0-HRB335级钢筋强度设计值fy=fyz =300N/ mm:(2)圆管栓：采用C50,沉井采用C25o(3)所顶土层为砂砥石，r二21KN/ m34、 本工程地下水埋深为2. 02. 5mo5、 本计算除井壁、底板外未釆用专业计算软件。1.4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

25、要求及顶管操作技术要求决定。 (1)、工作井的寛度计算公式B二D十2b十2c 式中:B一一工作井宽度；D一一顶进管节的外径尺寸；b一一工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧08m;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。因此，工作井的宽度尺寸为B二1400 + 2 X 800 + 2 X 400二3800mm;（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. Im JL3岀土工作长度.取Elm;L4 后背埴的厚度，取0. 4m;L5一一已顶进的管节留在

26、导轨上的最小长度，取0.3m。因此，确定本工程工作井的底部长度尺寸为 L=2+l. 1+1. 1+2 X 0. 4+0. 3=5. 3m。（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岀即可，本工程接收井尺寸2. 7m*2. 7m.1.5 1000mm管顶力计算 1.5.1推力计算管径D：=l. 0m 水位至管顶高度：2m管外周长 S=3 14d=3. 14x1. 4=4. 396m顶入管总长度L=50m 管壁厚t=0. 2m 水容重y =10KN/ms顶入管每米重量W=3. 14X(1.42-1.02) /4X2S=1R. R4KN/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fo二RS+商=5x4. 396*18. 84x