new矩形沉井计算表格((Unsaved-302761202856788480))
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沉井施工计算书计算依据:1、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS 137∶20152、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20113、《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-20074、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-20115、《建筑施工计算手册》江正荣编著6、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著7、《地基与基础》第三版一、参数信息1、基本参数沉井总体示意图二、砂垫层铺设厚度验算沉井承垫材料:垫木垫木宽度L(m): 2 砂的天然容重γs(kN/m3):20 砂垫层的压力扩散角θ(°):25砂垫层厚度h0(m):0.5砂垫层底部地基承载力设计值[P](kPa):150 砂垫层计算简图沉井第一节沿井壁单位长度重量:G0=tH s(G2k+G1k)=0.5×3×(24+1)=37.5kN/m砂垫层底部荷载计算值:P=G0/(2h0tanθ+L)+γs h0=37.5/(2×0.5×tan25°+2)+20×0.5=25.205kpa≤[P]=150kpa 满足要求!三、垫架拆除井壁强度验算两支承点之间最大距离L1(m):7 支承点距端部的距离L2(m): 1.5 矩形沉井按4点支承:沉井垫架拆除示意图沉井在开始下沉特别是在抽垫木时,井壁会产生较大的弯曲应力。
沉井井壁抗弯按深受梁考虑,参考GB50010-2010附录G,深受梁计算第G.0.82 条,0.2Hs范围内纵向受力实际钢筋面积经计算:A's底部=A's顶部=1608.495mm 支座弯矩M支:M支=-G0L22/2-G0(B s/2-t)(L2-t/2)=-37.5×1.52/2-37.5×(8/2-0.5)×(1.5-0.5/2)=-206.25kN·m 跨中弯矩M中:M中=G0L12/8-M支=37.5×72/8-206.25=23.438kN·m将沉井结构按深梁结构进行验算,根据《混凝土结构设计规范》,计算如下:h0跨中=H s-0.1×H s=3-0.1×3=2.7m取f y×A s=f'y×A's,则x=0<0.2h0,取x=0.2h0=0.2×2.7=0.54m αd跨中=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z跨中=αd跨中×(h0跨中-0.5×x)=0.893×(2.7-0.5×0.54)=2.171mA s底部=M跨中/(f y×z跨中)=23.438×106/(300×2170.8)=35.989mm2A s底部=35.989mm2≤A's底部=1608.495mm2满足要求!h0支座=H s-0.2×H s=3-0.2×3=2.4m取f y×A s=f'y×A's,则x=0<0.2h0,取x=0.2h0=0.2×2.4=0.48m αd支座=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z支座=αd支座×(h0支座-0.5×x)=0.893×(2.4-0.5×0.48)=1.93mA s顶部=M支/(f y×z支座)=206.25×106/(300×1929.6)=356.291mm2A s顶部=356.291mm2≤A's顶部=1608.495mm2满足要求!四、沉井下沉验算沉井下沉计算土层参数:沉井下沉力系平衡图当沿沉井深度土层为多类别时,单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。
矩形沉井工程设计实例某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。
对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。
一、设计条件1、工程概况根据使用要求,本沉井结构尺寸如附图2-1所示。
沉井平面为矩形,剖面也为矩形,井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。
制作高度为11.0m,施工时采用两次制作,一次下沉,第一节制作高度为6.0m,井壁厚度为600mm,沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。
2、沉井材料混凝土:采用C25;fc=11.9N/mm2, ft=1. 27N/mm2,钢筋:d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335;fy=300N/mm2,3、地质资料根据地质钻探资料分析,本沉井工程范围内的的地层,大致可分五层,其物理力学性能指标如附表。
土层物理力学指标二、水、土压力的计算本沉井采用排水法下沉,对于作用在井壁上的水、土压力,采用重液地压公式计算:pw+E=13h当h=0m,pw+E=0h=4.5m, pw+E=13*4.5=58.5kn/m2h=8.6m, pw+E=13*8.6=111.8kn/m2h=9.0m, pw+E=13*9.0=117.7kn/m2h=9.9m, pw+E=13*9.9=128.7kn/m2h=10.5m, pw+E=13*10.5=136.5kn/m2根据上述计算,绘制水压力、主动土压力图形,如下图:三、下沉计算1、沉井自重井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计,沉井重量为GK=(9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0)*25=4884KN2、摩阻力井壁侧面的摩阻力分布如图,单位摩阻力,按《上海市地基基础设计规范》规定:f=25-20 KN/m2。
hk= 5*1/2+5.5=8.0m井壁总摩阻力:Ffk=Uhkf=(9.0+7.0)*8.0*17.5=4480KN下沉系数K= GK /Ffk=4884/4480=1.09≥1.05满足《规程》下沉要求。
四、沉井竖向计算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。
⼯作井沉井计算(新)排⽔法施⼯,⽆上部建筑,依靠⾃重下沉,矩形沉井(7mX5m)单格沉井算例参考给⽔排⽔结构设计⼿册p1227 1.设计条件(1)地质资料根据地质钻探资料分析,在沉井⼯程范围内的⼟层,⼤致可分为n层,其物理⼒学指标如下表:厚度重度粘聚⼒C内摩擦⾓单位摩阻⼒极限承载⼒施⼯阶段地下⽔位⼟层(m)(KN/m3)(KPa)(度)(KPa)(KPa)m素填⼟ 2.517.519.511.800淤泥质⼟ 3.516.77.6 3.510粉质粘⼟ 4.518.22211.925细沙 2.001902425120(2)沉井材料混凝⼟:采⽤C25f c=11.9N/mm2f t= 1.27N/mm2钢筋:采⽤热轧钢筋HRB335,f y=300N/mm2(3)⼯程概况:根据使⽤要求,沉井平⾯为矩形内净长:L1=7.00m净宽:L2= 5.00m结构⾼度:H=11.50m沉井井顶位于地⾯下:a'= 1.00m最⾼地下⽔位使⽤阶段位于设计地⾯0m施⼯阶段不考虑地下⽔影响2.下沉验算沉井上部⽆建筑,考虑依靠⾃重下沉。
假设井壁厚:t=0.8m外长:L11=8.6m外宽:L21= 6.6m保护层厚度ht=50mm刃⾓踏步宽度:a=0.45mb=0.5mc=0.3m刃⾓斜⾯⾼度;h l=0.6m底板厚度取:h=0.6m纵向框架柱:宽=0m ⾼=0m 纵向框架底梁:宽=0m ⾼=0m 纵向框架中梁:宽=0m ⾼=0m 纵向框架顶梁:宽=0m ⾼=0m井壁钢筋混凝⼟重度:25KN/m 3计算跨度L :L 10=7.80m L 20=5.80m(1)井壁重计算(标准值)6301KN(2)摩阻⼒计算:多层⼟的加权平均单位摩阻⼒:15.80Kpa井壁总摩阻⼒为:4803KN(3)下沉系数计算由于沉井采⽤排⽔施⼯下沉,浮⼒:0下沉系数: 1.31>1.05 满⾜下沉要求(4)下沉稳定验算因下沉稳定系数较⼤,需进⾏沉井的下沉稳定验算:2611KN 验算状态下⽔的浮⼒:00.85 满⾜下沉稳定要求3.使⽤阶段沉井抗浮验算(1)使⽤阶段沉井⾃重计算6826KN 封底混凝⼟重:725KN=c γ=+--+=2)))(5((211125L L a H f F k f fk k =-=fk k fw k st F F G k /)(,=---=321112111))2)(2((R a L a L L L R b ==+-bfk kfw k R F F G s st k ,,=k fw F ,=k fw F ,==++++321332211h h h f h f h f h k k k k f =+=c k h L L G G γ211=+-++?+-=c bh l k L L h C H L L H L L G lγ]2))()6.0(15.0([212212111=2G总重:G=7551KN(2)使⽤阶段浮⼒计算6357KN(3)抗浮系数计算1.19>1.0 满⾜抗浮要求4.封底计算因考虑排⽔下沉,采⽤⼲封底施⼯,不需要进⾏⽔下封底。
1.工程概况地质资料如下图所示,沉井内径D1=12.5米,沉井结构高度H=15.1米,沉井起沉标高低于地面500mm。
抗浮计算时,考虑施工时降水,地下水位于起沉标高下500mm;强度计算时,考虑施工过程中设备已进场,降水可能中止时出现的最高地下水位,即地下水位于原地面下500mm。
施工采用排水法,三次浇注两次下沉。
考虑地面堆载q m=10kPa。
上部第一层土考虑换填砂层。
企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.65m井壁自重:(标准值)底板底以上G1k=2×(h1×d+h2×t+h3×c)×(b1+L2)×γ1=2354.70KN刃脚G2k=2×[(h7+h5+h6)×b+a×(h5+h6)+h4×a]×(b1+L2)×γ1=2749.50KN井壁自重G ok=G1K+G2K=5104.20KN底板自重G dk=(L1+2b)×(b1+2b)×γ1=5231.25KN封底混凝土自重G fk= 0.25×[L2-2×(a+b)]×[b2-2×(a+b)]×(h7+h6/2)×23=2382.05KN井壁上土重G tk=h1×(t-D)×(L2+b1)=-15.51KN抗浮验算K f= (G0k+G dk+G fk+G tk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]= 1.89≥ 1.00满足《规范》抗浮要求三、下沉计算摩阻力计算(标准值)单位面积摩阻力f ka= (h1×f k1+h2×f k2+h3×f k3+h4×f k4+h5×f k5+h6×f k6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)=16.25KPa总摩阻力F fk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×f ka=4706.77KN排水下沉系数K st= G0k/F fk= 1.08> 1.05满足《规程》下沉要求地基土极限承载力R j=160Kpa排水下沉稳定系数K st,s= G0k/{F fk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b))×(b2-2(a+b))]×R j}=0.880=0.8~0.9满足《规程》下沉稳定要求29.05m0.75m 2m 刃脚h 6传来的荷载P A1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ1=244.58kN/m 2P A2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ1=255.91kN/m2P B1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ2=284.92kN/m 2P B2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ2=297.88kN/m2P A =0.5×(P A1+P A2)×(c 3-c 4)=150.15kN/m P B =0.5×(P B1+P B2)×(c 3-c 4)=174.84kN/m 截面受力q A =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ1)×h c +P A=633.66kN/m q B =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ2)×h c +P B =738.19kN/mω=q B /q A -1=0.1650-886.68KN·m/m -813.98KN·m/m 5403.99KN 5178.73KN2700mm 2/m 选筋d25@15029.30m截面受力:q A =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ1+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ1=237.04kN/m2q B =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ2+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ2=276.28kN/m 2ω=q B /q A -1=0.1655-332.82KN·m/m -305.53KN·m/m 2022.31KN/m 1937.76KN/m1700mm 2/m选筋d20@1501、计算截面一:取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算2、计算截面二:取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算,计算点标高为底板底标高 刃脚根部段中心标高计算高度h c =1.5(a+b)=为便于计算取h c =h 5=截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =M B = -0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =M B =-0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积= 按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=35.15m截面受力:q A =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m×λ1=126.66kN/m 2q B =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m ×λ2=149.89kN/m2ω=q B /q A -1=0.1834-197.03KN·m/m -180.88KN·m/m 1094.00KN/m 1043.95KN/m1700mm 2/m选筋d20@150五、纵向弯曲计算(四支点)90.50KN/m 108.60KN/m 7.550m 685.35KN·m/1328.29KN·m/643.97KN 205.18KN·m/11.86m 7.12m 321.05mm 2/m5d22622.24mm 2/m 4d25+2d20由于剪力和扭矩均较小,垂直钢筋按其他工况配置。
610沉井钢筋材料HRB 3350.650.2水重度γw(KN/m3)1010.50.7素砼重度γ1(KN/m3)230.560钢砼重度γ2(KN/m4)250.5C25π值 3.14160.251.0477.3井壁摩阻力计算参数50.779 3.325170.6250.450216.694结构自重1.27 1.40流水压力 1.40263.419沉井内水压 1.00 1.40融流水压力 1.40-511.786沉井外水压1.001.27顶管的顶力1.4082.789565.885(N/mm2)5.22 1.2734783650抗浮验算(Kfw)1.088深梁11.90495结果判别抗浮验算通过3.134 1.7839731.00280.216.70544.42.8030010.55 2.00151202.30满足验算稳定满足第1页沉井抗浮系数容许值Kfw沉井井壁自重标准值Gk(KN)沉井底板自重G'(KN)使用期间沉井总重G(KN)水浮托力标准值Ffw,k(KN)沉井外径D(m)沉井井壁中心半径rc(m)(二)抗浮验算因无上部建筑,只需验算使用阶段抗浮。
沉井计算参数刃脚角度转换为弧度刃脚高度hL(m)刃脚计算参数b(m)沉井高出地面高度h'(m)地下水位距地面高度h"(m)刃脚顶端距底板地面距离(m)地面堆积荷载qs(kPa)刃脚踏面宽度a(m)沉井底板厚度t1(m)刃脚角度θ(度)沉井砼材料沉井基本参数沉井内径d(m)沉井井壁厚度t(m)沉井井壁结构高度H(m)(一)基础参数排水法施工,无上部建筑,自重下沉等壁厚小直径圆形沉井(三)下沉验算顶板或平台活载地面活载地面水压力沉井荷载计算参数土加权平均单位摩阻力标准值fka(kpa)井壁总摩阻力标准值ffk(KN)下沉过程中水浮托力标准值ffw,k(KN)沉井下沉系数计算Kst下沉系数判别是否需要下沉稳定验算判别最大扭矩Tmax(KN-m)(五)下沉前井壁竖向弯曲计算(采用四个支点)单位周长井壁自重标准值g(KN/m)单位周长井壁自重设计值gs(KN/m)沉井下沉稳定系数计算Kst,s 沉井下沉稳定系数结果判别验算状态下水浮托力标准值f'fw,k(KN)验算状态下井壁磨阻力标准值f'fk(KN)刃脚所处地基土极限承载力标准值脚地基土极限承载力标准值之和Rb(KN)最大剪力Vmax(KN)弹性模量Ec(10^4N/mm^2)井壁配筋计算梁计算跨度Lo(m)梁类型判别深梁内力臂Z(m)井壁内力跨中最大弯矩Mo(KN-m)支座弯矩Ms(KN-m)钢筋强度设计值fy=f'y 弹性模量Es(10^5N/mm^2)沉井材料相关计算参数刃脚底部配筋As1(mm2)刃脚上端配筋As2(mm2)砼抗拉强度设计值ft 砼抗压强度设计值fc 砼抗拉强度标准值ftk 砼抗压强度标准值fck (四)封底计算因采用排水下沉,采用干封底,无需进行封底计算。
矩形沉井计算(工作井)★工程概况★沉井参数(节段编号由地面向上)下沉系数k st =(∑G ik -∑F fw.k )/∑F fk =1.42≥1.05k st = 1.20★沉井下沉稳定计算基底极限承载力(kpa):σbi =150.00基底反力(kN):R b =2945.24稳定系数k st,s =(∑G ik -∑F fw.k)/(∑F fk +R b )=0.67≤0.90稳定系数满足要求。
.★沉井抗浮计算抗浮系数k st =(∑G ik +G d )/∑F bfw.k底板面积(m 2):A=26.00地板厚度(m):t=0.65底板重力(kN):G d =422.50沉井重力∑G ik =4400.00基底浮力∑Fbfw.k =1050.00矩形沉井计算工程名称:东门水厂管道改造工程。
根据使用要求,沉井平面设计为矩形,平面尺寸为6m×4m,高度为16m。
沉井采用三次制作,第一节制作高度为6m,第二节制作高度为5m。
k st= 4.59≥ 1.00抗浮系数满足要求。
★沉井施工阶段井壁竖向抗拉计算本工程地基为均匀软土地基,沉井下沉系数较大,可不进行竖向拉断计算。
配筋按构造配筋即可配12mm@100mm沉井结构强度计算★沉井定位支撑条件下的井壁计算Array◆内力计算沉井净长l= 6.50(m)沉井净宽b= 4.00(m)井壁厚度t=0.50(m)节段高度h= 6.00(m)支撑布置如右图,计算得到效应为:跨中最大弯矩Mo=26.25(kN.m)支座弯矩Ms=-198.83 (kN.m)◆配筋计算按深梁进行配筋(参照《混凝土结构设计规范》GB20010-2002)深梁计算跨度l o=0.7*l o= 4.90(m)深梁高h= 6.00(m)l o/h=0.82≤ 2.50按深梁计算截面b=t=0.50(m)砼等级----C25h o=0.9h= 5.40(m)砼抗压强度设计值f c=11.90(MPa)跨中最大组合弯矩M o=31.50(kN.m)受压区x=1.08(x<0.2h o 时,取0.2ho)内力臂z=(0.8+0.04*l o/h)(h o-0.5x)= 2.94(m)(l o<="">取HRB400直径20.00mm 2.00根支座组合弯矩Ms=-238.60 (kN.m)受压区x=1.08(x<0.2ho时,取0.2ho)内力臂z=(0.8+0.04*lo/h)(ho-0.5x)= 2.94(m)(lo<=""> 取HRB400直径16.00mm 2.00根由于剪力和扭矩均较小,垂直钢筋按其他工况配置。
深圳市城市轨道交通4号线工程主体工程4302标段二工区(沉井)结构计算书计算:校核: 审定:中铁二局工程有限公司深圳市轨道交通4号线4302标二工区项目部2016年10月1目录1 目录 (2)1.1 顶管概况 (3)1.2 顶管工作井、接收井尺寸 (3)1.3 1200mm管顶力计算 (3)1.3.1 推力计算 (3)1.3.2 壁板后土抗力计算: (4)1.3.3 后背土体的稳定计算: (4)1.4 工作井(沉井)下沉及结构计算 (4)1.4.1 基础资料: (4)1.4.2 下沉计算: (5)1.4.3 下沉稳定计算: (5)1.4.4 刃脚计算: (5)1.4.5 沉井竖向计算: (6)1.4.6 井壁内力计算:(理正结构工具箱计算) (7)1.4.7 底板内力计算:(理正结构工具箱计算) (12)1.5 接收井(沉井)下沉及结构计算 (13)1.5.1 基础资料: (13)1.5.2 下沉计算: (14)1.5.3 下沉稳定计算: (14)1.5.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后): (14)1.5.5 刃脚计算: (14)1.5.6 沉井竖向计算 (15)1.5.7 井壁内力计算:(理正结构工具箱计算) (16)1.1顶管概况(1)钢筋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。
沉井施工计算书计算依据:1、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》 CECS 137∶20152、《建筑地基基础设计规范》 GB50007-20113、《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-20074、《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-20115、《建筑施工计算手册》江正荣编著6、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著7、《地基与基础》第三版一、参数信息1、基本参数沉井总体示意图二、砂垫层铺设厚度验算砂垫层计算简图沉井第一节沿井壁单位长度重量:G0=tH s(G2k+G1k)=0.5×3×(24+1)=37.5kN/m砂垫层底部荷载计算值:P=G0/(2h0tanθ+L)+γs h0=37.5/(2×0.5×tan25°+2)+20×0.5=25.205kpa≤[P]=150kpa 满足要求!三、垫架拆除井壁强度验算矩形沉井按4点支承:沉井垫架拆除示意图沉井在开始下沉特别是在抽垫木时,井壁会产生较大的弯曲应力。
沉井井壁抗弯按深受梁考虑,参考GB50010-2010附录G,深受梁计算第G.0.8条,0.2Hs范围内纵向受力实际钢筋面积经计算:A's底部=A's顶部=1608.495mm2支座弯矩M支:M支=-G0L22/2-G0(B s/2-t)(L2-t/2)=-37.5×1.52/2-37.5×(8/2-0.5)×(1.5-0.5/2)=-206.25kN·m跨中弯矩M中:M中=G0L12/8-M支=37.5×72/8-206.25=23.438kN·m将沉井结构按深梁结构进行验算,根据《混凝土结构设计规范》,计算如下:h0跨中=H s-0.1×H s=3-0.1×3=2.7m取f y×A s=f'y×A's,则x=0<0.2h0,取x=0.2h0=0.2×2.7=0.54mαd跨中=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z跨中=αd跨中×(h0跨中-0.5×x)=0.893×(2.7-0.5×0.54)=2.171mA s底部=M跨中/(f y×z跨中)=23.438×106/(300×2170.8)=35.989mm2A s底部=35.989mm2≤A's底部=1608.495mm2满足要求!h0支座=H s-0.2×H s=3-0.2×3=2.4m取f y×A s=f'y×A's,则x=0<0.2h0,取x=0.2h0=0.2×2.4=0.48mαd支座=0.8+0.04×L1/H s=0.8+0.04×7/3=0.893z支座=αd支座×(h0支座-0.5×x)=0.893×(2.4-0.5×0.48)=1.93mA s顶部=M支/(f y×z支座)=206.25×106/(300×1929.6)=356.291mm2A s顶部=356.291mm2≤A's顶部=1608.495mm2满足要求!四、沉井下沉验算沉井下沉计算土层参数:沉井下沉力系平衡图当沿沉井深度土层为多类别时,单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值。
610沉井钢筋材料HRB 3350.650.2水重度γw(KN/m3)1010.50.7素砼重度γ1(KN/m3)230.560钢砼重度γ2(KN/m4)250.5C25π值3.14160.251.0477.3井壁摩阻力计算参数50.779 3.325170.6250.450216.694结构自重 1.27 1.40流水压力 1.40263.419沉井内水压 1.00 1.40融流水压力 1.40-511.786沉井外水压1.001.27顶管的顶力1.4082.789565.885(N/mm2)5.22 1.2734783650抗浮验算(Kfw)1.088深梁11.90495结果判别抗浮验算通过3.134 1.7839731.00280.216.70544.42.8030010.55 2.00151202.30满足验算稳定下沉系数判别沉井下沉稳定系数计算Kst,s 是否需要下沉稳定验算判别沉井下沉稳定系数结果判别(四)封底计算井壁总摩阻力标准值ffk(KN)验算状态下井壁磨阻力标准值f'fk(KN)下沉过程中水浮托力标准值ffw,k(KN)刃脚所处地基土极限承载力标准值沉井下沉系数计算Kst脚地基土极限承载力标准值之和Rb(KN)刃脚上端配筋As2(mm2)弹性模量Ec(10^4N/mm^2)(三)下沉验算钢筋强度设计值fy=f'y土加权平均单位摩阻力标准值fka(kpa)验算状态下水浮托力标准值f'fw,k(KN)沉井底板自重G'(KN)深梁内力臂Z(m)砼抗拉强度标准值ftk 使用期间沉井总重G(KN)沉井抗浮系数容许值Kfw 刃脚底部配筋As1(mm2)砼抗压强度标准值fck沉井材料相关计算参数因无上部建筑,只需验算使用阶段抗浮。
梁计算跨度Lo(m)砼抗拉强度设计值ft 沉井井壁自重标准值Gk(KN)水浮托力标准值Ffw,k(KN)梁类型判别砼抗压强度设计值fc 地面活载支座弯矩Ms(KN-m)地面水压力最大扭矩Tmax(KN-m)最大剪力Vmax(KN)(二)抗浮验算井壁配筋计算刃脚计算参数b(m)单位周长井壁自重设计值gs(KN/m)沉井荷载计算参数井壁内力顶板或平台活载跨中最大弯矩Mo(KN-m)刃脚顶端距底板地面距离(m)沉井计算参数刃脚角度转换为弧度沉井外径D(m)(五)下沉前井壁竖向弯曲计算(采用四个支点)刃脚高度hL(m)沉井井壁中心半径rc(m)单位周长井壁自重标准值g(KN/m)沉井井壁结构高度H(m)沉井底板厚度t1(m)沉井高出地面高度h'(m)刃脚角度θ(度)地下水位距地面高度h"(m)沉井砼材料沉井基本参数沉井内径d(m)地面堆积荷载qs(kPa)沉井井壁厚度t(m)刃脚踏面宽度a(m)排水法施工,无上部建筑,自重下沉等壁厚小直径圆形沉井(一)基础参数面积判别满足第1页6.80.77920 3.3902010.79.899216.694粘性土96.26216.800.09310.0070.09510.0019.27164.706320.07177.99552.7212512102512300.01218350.01622352976053896150.210000.20100012301.0012101.000.016090.01210钢筋直径149钢筋直径149钢筋间距1006钢筋间距1006钢筋面积1539满足钢筋面积1539满足表达形式φ14@100表达形式φ14@1001067所在行数60.2所在列数9663面积判别满足10670.97550.129155.46 2.81175.509.90988.66168.17 4.07-57.39189.479.90955.55126.12 6.8052.68142.23 4.45269.94 6.45304.8315.69井壁B点外侧水平向水土压力Pb(KN/m)(-差值)0.75倍壁厚范围内水侧压力(KN/m)PtranA(KN/m)0.75倍壁厚范围内土有效重度(KN/m^3)B截面上弯矩Mb(KN-m)PtranB(KN/m)0.75倍壁厚范围内土侧压力(KN/m)(+差值)井壁A点外侧水平向水土压力Pa(KN/m)(+差值)0.75倍壁厚范围内土侧压力(KN/m)(-差值)刃脚底部井壁A点外侧水平向水土压力Pal(kPa)刃脚范围内土侧压力Pa(KPa)(-差值)A截面上弯矩Ma(KN-m)刃脚底部井壁B点外侧水平向水土压力Pbl(kPa)刃脚范围内水侧压力Pb(KPa))B截面上轴力Nb(KN)计算系数ω'刃脚顶部井壁A点外侧水平向水土压力P'al(kPa)刃脚范围内土侧压力P'a(KPa)(+差值)截面内力计算刃脚顶部井壁B点外侧水平向水土压力P'bl(kPa)刃脚范围内水侧压力P'b(KPa))A截面上轴力Na(KN)(七)封底前井壁环向计算(1)取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算计算高度hcal(m)(a)按承载能力极限状态进行计算土内摩擦角差值(度)构造受拉配筋(mm^2)钢筋面积1232计算受拉配筋(mm^2)表达形式8φ14(5)刃脚环向受拉配筋(6)刃脚环向受拉选筋环向受拉配筋面积(mm^2)钢筋直径14受拉最小配筋率ρmin(%)钢筋根数8所在列数所在列数面积判别面积判别配筋计算参数αs配筋计算参数αs (2)外侧垂直选筋(4)内侧垂直选筋所在行数所在行数计算宽度B(mm)垂直配筋最小配筋率ρmin(%)计算宽度B(mm)垂直配筋构造面积(mm^2)配筋计算系数α1垂直配筋构造面积(mm^2)配筋计算系数α1井壁保护层厚度(mm)配筋计算参数ξ井壁保护层厚度(mm)垂直配筋计算面积(mm^2)计算高度ho(mm)垂直配筋计算面积(mm^2)计算高度ho(mm)垂直配筋最小配筋率ρmin(%)刃脚根部向内的竖向弯矩Ml2(KN-m)4:刃脚配筋计算(1)外侧垂直配筋(3)内侧垂直配筋砼等级代表参数外侧垂直配筋计算面积(mm^2)砼等级代表参数外侧垂直配筋计算面积(mm^2)配筋计算参数ξ刃脚根部向外弯矩Ml(KN-m)刃脚所在土层粘聚力C(kPa)粘性土的等效内摩擦角φD(度)3:刃脚的环向拉力刃脚上部水平侧压力设计值P'epl(KPa)刃脚的环向拉力Nθ(KN)刃脚底端水平侧压力设计值Pepl(KPa)底端竖向地基反力Rj(KN/m)刃脚所在土层类别刃脚内侧水平推力Pl(KN/m)刃脚所在土层重度γs(KN/m^3)地基反力合力偏心距dl(m)沉井埋深h(m)刃脚开始下沉入土深度hs(m)砂性土的内摩擦角φ刃脚范围内土侧压力(KPa)刃脚斜面与土的摩擦角βo刃脚所在土层内摩擦角φ(度)刃脚范围内水侧压力(KPa)因采用排水下沉,采用干封底,无需进行封底计算。
F1=μ*D*π*LF1=f*D*π*L 1685.101μ=7γ=16.5D= 1.2K= 1.3L=80f=50×L^-0.5F2=187.8802K0=0.5Dd= 1.2F2=67.14576φ=8.8H= 6.6P=166.2069顶力F=2277.9206(KN)2297.96(KN)沉井高度沉井长度沉井宽度沉井壁厚刃脚的高度H L B a H19 5.530.4 2.769.22898.9282473.21730.7承受面积S1=8.28承受面积S=23.94δ1=209.0217σ=103.3083特征值Fak=40基础宽度b =3基础埋深d=9承载力fa=109.7 1.1Fak=44ηb 0ηd 1γ16.1γ08.2沉井总高H=7q 0C1ψ1γ1h1C2ψ2γ2h2158.717 2.6158.716.1 4.41水位高H=71.356437 1.3564370.7372260.737226σa0=-25.7586σa1= 6.826824σa1'= 6.826824σa2=59.09687(地面连续荷载)土的压力计算:KP1=Ka1=KP2=Ka2=(两层土的计算)沉井井壁体积V1沉井的体积V 沉井的自重G 沉井的自重应力地下水位的影响:(从地面往下计)封闭式顶管机的顶力估算1:(全部顶进长度)2110.08顶进正面阻力:P*Dd*Dd*π/4顶进侧面阻力:(一般取值6~8KN/m )顶力F =基底持力层重度基底以上加权平均重度地基承载力计算:(管节外径)(顶管掘进机外径)(土的内摩擦角)(顶管土层厚度)ρ*(H+2*Dd/3)*tan(45+φ/2)*tan(45+φ沉井井壁自重G1=沉井井壁的自重应力封闭式顶管机的顶力估算2:(土的重度)5.590169944(静土压力系数)(安全系数)σw=0.1σp0=34.93985σp1=94.89434σp1'=94.89434σp2=191.067Ea1= 1.859336Ea2=145.3622Ea=147.22158Ep1=168.7844Ep2=630.5454Ep=799.3298L=2.5M=93750000q =120b =1000Ft =1.1Hu =300998.212(mm)(每米宽度最大弯矩设计值)(砼抗拉强度设计值)封底砼厚度Ht =水下封底砼的计(计算长度)(取地基极限承载力,100~200kpa )第二层底部水压力:。
一、设计资料1.工程概况地质资料如下图所示,沉井内径D1=12.5米,沉井结构高度H=15.1米,沉井起沉标高低于地面500mm。
抗浮计算时,考虑施工时降水,地下水位于起沉标高下500mm;强度计算时,考虑施工过程中设备已进场,降水可能中止时出现的最高地下水位,即地下水位于原地面下500mm。
施工采用排水法,三次浇注两次下沉。
考虑地面堆载q m=10kPa。
上部第一层土考虑换填砂层。
沉井材料:混凝土强度等级C25;抗渗等级S6;钢筋采用热轧钢筋HRB335,抗拉强度设计值fy=300MPa.企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.65m封底混凝土边缘厚度h7= 1.9m二、抗浮计算井壁自重:(标准值)底板底以上G1k=2×(h1×d+h2×t+h3×c)×(b1+L2)×γ1=2354.70KN刃脚G2k=2×[(h7+h5+h6)×b+a×(h5+h6)+h4×a]×(b1+L2)×γ1=2749.50KN井壁自重G ok=G1K+G2K=5104.20KN底板自重G dk=(L1+2b)×(b1+2b)×γ1=5231.25KN封底混凝土自重G fk= 0.25×[L2-2×(a+b)]×[b2-2×(a+b)]×(h7+h6/2)×23=2382.05KN井壁上土重G tk=h1×(t-D)×(L2+b1)=-15.51KN抗浮验算K f= (G0k+G dk+G fk+G tk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]= 1.89≥ 1.00满足《规程》抗浮要求三、下沉计算摩阻力计算(标准值)单位面积摩阻力f ka= (h1×f k1+h2×f k2+h3×f k3+h4×f k4+h5×f k5+h6×f k6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)=16.25KPa总摩阻力F fk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×f ka=4706.77KN排水下沉系数K st= G0k/F fk= 1.08> 1.05满足《规程》下沉要求地基土极限承载力R j=160Kpa排水下沉稳定系数K st,s= G0k/{F fk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b))×(b2-2(a+b))]×R j}=0.880 =0.8~0.9满足《规程》下沉稳定要求刃脚根部段中心标高(30.33)计算高度hc=1.5(a+b)=0.75m 为便于计算取hc=h5=2m刃脚h 6传来的荷载P A1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ1=244.58kN/m 2P A2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ1=255.91kN/m 2P B1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ2=284.92kN/m2P B2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ2=297.88kN/m 2P A =0.5×(P A1+P A2)×(c 3-c 4) =150.15kN/m P B =0.5×(P B1+P B2)×(c 3-c 4)=174.84kN/m 截面受力q A =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ1)×h c +P A=633.66kN/m q B =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ2)×h c +P B =738.19kN/m ω=q B /q A -1=0.1650截面内力:M A =-886.68KN.m M B =-813.98KN.m N A =5403.99KN N B =5178.73KN2700mm 2/m选筋d25@150截面受力:q A =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ1+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ1=237.04kN/m 2q B =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ2+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ2=276.28kN/m 2ω=q B /q A -1=0.1655截面内力:M A =-332.82KN.m/m M B =-305.53KN.m/m N A =2022.31KN/m N B =1937.76KN/m1700mm 2/m选筋d20@150按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=2、计算截面二:取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算,计算点标高为底板底标高(29.30)。
q A r(1+0.5ω) =q A r(1+0.7854ω)= q A r(1+0.5ω) =-0.1488q A r 2ω =1、计算截面一:取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算 -0.1366q A r 2ω =q A r(1+0.7854ω) = -0.1488q A r 2ω =-0.1366q A r 2ω =截面受力:q A =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m×λ1=126.66kN/m2q B =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m ×λ2=149.89kN/m 2ω=q B /q A -1=0.1834截面内力:M A =-197.03KN.m/m M B =-180.88KN.m/m N A =1094.00KN/m N B =1043.95KN/m1700mm 2/m选筋d20@150五、纵向弯曲计算(四支点)单位周长井壁自重g=G 0k /(D 0×π)=107.60KN/m 设计值g s =k 1×g=129.12KN/m 沉井井壁中心半径r c =D 0/2=7.550m 内力计算:跨中弯矩M 0=814.82KN.m 支座弯矩M 1=1579.23KN.m 最大剪力V=765.63KN 最大扭矩T=243.94KN.m 按深梁进行配筋计算L 0=D 0×π/4=11.86m 支座截面内力臂Z=0.6×L 0=7.12m 刃脚底部配筋A s1=M 0/(300×Z)=381.70mm 2/m 5d22井壁上端配筋A s2=M 1/(300×Z)=739.79mm 2/m4d25+2d20由于剪力和扭矩均较小,垂直钢筋按其他工况配置。
六、竖向拉断计算计算拉力S max =1/4×g s=32.28KN/m按强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=1700mm 2/m 选筋d22@2003、计算截面三:计算点标高为井壁中心处(35.15)选筋按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=0.01055g s r c2=选筋-0.1488q A r 2ω =-0.1366q A r 2ω = q A r(1+0.7854ω)= q A r(1+0.5ω) =0.25πg s r c =0.03524πg s r c 2 =0.0683πg s r c 2 =七、刃脚计算1、刃脚向外挠曲计算(1)沉至井深一半(沉井全高计算)单位周长井壁自重g=G 0k /(D 0×π)=107.60KN/m 设计值g s =k 1×g=129.12KN/m 刃脚斜面部分反力V 2=g s ×b/(b+2a)=43.04KN/M 刃脚斜面水平推力H=V 2tg(α-β)=27.95KN/M 对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M=H×(2/3h 6)=11.18KN.M/M 水平内力N=H×(D 2-a-b)/2=174.69KN(2)沉井开始下沉(首节计算)井总深H=13.3m 井内径D 1=15m钢筋混凝土容重γ1=25kN/m 3π= 3.141592654°°20刃脚斜面与水平线的夹角α=53土壤与混凝土的摩擦角β=井壁自重:(标准值)底板底以上G 1k = ((D 2-d)×h 1×d+D 0×h 2×t+(D 1-c)×h 3×c+0.5×(D 1-c)×c×c+D 0×h 4×t)×π×γ1=1971.35KN刃脚G 2k = ((D 2-a-b)×h 5×(a+b)+(D 2-a)×h 6×a+0.5×(D 2-2×a-b)×h 6×b)×π×γ1=1204.11KN 井壁自重G 0k = G 1k +G 2k=3175.46KN 刃脚斜面与水平线的夹角α=53°土壤与混凝土的摩擦角β=20°单位周长井壁自重g= G 0/(D 0×π) =66.94KN/m 设计值g s = k 1×g =80.33KN/m 刃脚底端的竖向地基反力R j = g s=80.33KN/M 刃脚的斜面高度h l =h 6=0.60m 刃脚的入土深度h s =h l=0.60m刃脚内侧水平推力之和H=R j ×h s ×tg(α-β)/(h s +2a×tg α)=24.77KN/M地基反力合力偏心距d l =h l /(2tg α)-h s ×(3a+2b)/(6h s +12a×tg α)=0.13m对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M =H×(h l -h s /3)+R j ×d l=20.12KN.M/M水平内力N= H×(D 2-a-b)/2 =154.82KN2、刃脚向内挠曲计算刃脚根部侧压力P A = k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 3)×γ2)×λ+k 4×(b 2-b 3)×γs +k 3×q m ×λ=263.19kN/m 2刃脚底部侧压力P B = k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 4)×γ2)×λ+k 4×(b 2-b 4)×γs +k 3×q m×λ =275.27kN/m 2刃脚竖向向内弯曲受力M= 1/6(2×P B +P A )×h 6×h 6=48.82KN.M/M2700mm 2/m选筋d25@150据上述计算结果,按强度配筋,由理正软件计算得刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋均为构造配筋,面积=按承载能力配筋:刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋为构造配筋八、顶力作用下井壁计算不算N B1=0.00KN/M井周土压力q A =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b)×γ2)×λ+k 4×(b 2-b)×γs +k 3×q m ×λ=957.70kN/m 2内力N A2= -q A ×r=-7230.60KN/M 强度配筋M A = M A1=-761.22KN.M/M M B = M B1=168.61KN.M/M N A = N A1+N A2=-7353.76KN/M2953mm 2/m 选筋d22@1001700mm 2/m选筋d22@150九、顶力作用下土体稳定计算刃脚底部等值内摩擦角φ=17.79°主动土压力系数λ1= tg 2(45-φ/2) =0.53被动土压力系数λ2= tg 2(45-φ/2) = 1.88顶管中心至刃脚底距离h f = b-b 4 =5.60m 沉井入土深度H= b 1-b 4 =53.20m折减系数ξ= (h f -│h f -H/3│)/h f=-1.17主动土压力标准值F epk = ((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 4)×γ2)×λ1+(b 2-b 4)×γs +q m ×λ1=842.31kN/m 2被动土压力标准值F pk = ((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 4)×γ2)×λ2+(b 2-b 4)×γs +q m ×λ1=1654.16kN/m2主动土压力合力标准值E epk = 1/4×πrH×F epk =265718.15KN 被动土压力合力标准值E pk = 1/4×πrH×F pk =521827.23KN 稳定验算表达式ξ(0.8E pk -E epk )=-177034.24KN≥P tk =5000KN内侧为构造配筋,面积=按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得外侧配筋面积=十、底板计算(简支考虑)自重产生的 底板反力标准值q k =(G 0k +G tk )/(0.25×π×D 2×D 2)=38.34kN/m 2设计值q= 1.27×P k=48.69kN/m 2径向最大弯矩值M r = -0.1979×q×(D 0/2)2 =-549.25KN.M/M 切向最大弯矩值M t = -0.1979×q×(D 0/2)2=-549.25KN.M/M3351mm 2/md22@1002200mm 2/md22@150下层选筋下层构造配筋面积=由理正软件计算得上层配筋面积=上层选筋。