混凝土顶管结构强度验算自己编

深圳市城市轨道交通14号线土建四工区坳背站DN800污水管顶管计算书编制：审核：审批：中铁五局集团有限公司深圳市城市轨道交通14号线工程施工总承包土建四工区项目经理部2019年6月1、顶进阻力估算污水管采用内径Φ800mm 、壁厚δ80mm 的C40钢筋砼管。

管道直线段最长为31m ，在两端设置一个接收井，则最大顶进距离不超过31m ，在此，顶进距离按31m 考虑。

管道顶力主要由两部分构成，一是前端刃角处的正面阻力，二是管壁外侧与土壤间的摩阻力。

由于前端刃角处已超前掏空，前端正面阻力实际上较小，甚至忽略不计，为保证顶进过程中顶力足够，在此，不考虑超前开挖导致的正面阻力减小。

由于超前开挖导致管顶与管壁间出现一定空隙（扩孔），因此，管壁阻力不采用与土层厚度有关的计算公式（采用与土层厚度有关的计算公式将导致估算阻力过度偏大）。

根据《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）6.3.4条及《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246：2008）12.4.1条，顶管顶进阻力估算公式如下：01K F =F D Lf N π+F =g N D t tR π-()其中，1K D Lf π为管壁外侧摩阻力，F N 为前端刃角正面阻力。

式中，0F ——顶管总阻力标准值，t ；1D ——顶管外径，取0.96m ；L ——管道设计顶进长度，取31m ；g D ——工具管外径，取0.96m ；t ——工具管切土刃口壁厚，取0.1m ；K f ——管道外壁与土的单位面积摩阻力，t/㎡。

与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关，估算本工程的综合摩擦力系数2/8M KN f k = R ——顶管刃角正面最大压强，t/㎡。

与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。

本工程管道处地质主要为粘土层，估算顶管前端正面压强约为30～50t/㎡（即0.3～0.5MPa ），这里按2=50t /m R 取值。

因此，求得顶管总阻力为：01K F =F D Lf N π+=3.14*0.96*31*8+3.14*(0.96-0.1)*0.1*500=747.5712+135.02=882.59KN=88.3t 。

顶管顶力计算及后背土体稳定（1）顶管总顶力和传力面允许最大顶力计算D600钢筋混凝土排水管，混凝土强度C50，内径=600mm ，外径D=720mm ，壁厚60mm 顶入管总长度L=58+45=103m ，土的重度3s =19kN/m γ，管道覆土层厚度Hs=5.5m综合摩擦阻力 4kPa k f =（触变泥浆减阻，参《给水排水工程顶管技术规程》表12.6.14） 管道的总顶力估算：0k F F DLf N π=+（公式参《给水排水工程顶管技术规程》12.4.1条） 顶管机迎面阻力223s s 3.14=D H =0.7219 5.5=42.5kN/m 44F N πγ⨯⨯⨯（选用泥水平衡式） 管线总顶力计算：30 3.140.72103442.5973.9kN/m k F F DLf N π=+=⨯⨯⨯+=钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算：（公式参《给水排水工程顶管技术规程》8.1.3条） ()22123de c p d 500.9 1.050.85 3.140.50.523.17206001.30.7941123087N 1123kN Q F f A F φφφλφ⨯⨯==⨯⨯⨯⨯-⨯==≥满足要求。

（2）工作井后背土体稳定验算土的内摩擦角：=12φ；土的重度3s =19kN/m γ；编号W A48工作井沉井入土深度：H=8.58m 地下水位埋深：w z =1.6m ；地下水位以下土的有效重度：3s =9kN/m γ'根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS137：2015》6.2.8条：土压力合力至刃脚底的距离：H /3 2.86m p h == 顶管力到刃脚底的距离： 2.2 1.1 3.30m f h =+=考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折减系数： ()()p =/ 3.3 3.3 2.86/3.30.86f f f h h h h ξ--=--= 主动土压力系数：20tan 450.662K αφ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭被动土压力系数：20p tan 45 1.522K φ⎛⎫=+= ⎪⎝⎭刃脚底部主动土压力标准值： ()()ep,k F 0.6619 1.698.58 1.661.52m s w s w K z z z αγγ⎡⎤'=⋅+⋅-=⨯⨯+⨯-=⎡⎤⎣⎦⎣⎦沉井前方主动土压力合力标准值：ep k ep k 11E r 3.14 4.48.5861.521823.1kN 44HF π==⨯⨯⨯⨯=,, 刃脚底部被动土压力标准值：()()p,k p F 1.5219 1.698.58 1.6141.70m s w s w K z z z γγ⎡⎤'=⋅+⋅-=⨯⨯+⨯-=⎡⎤⎣⎦⎣⎦沉井后方被动土压力合力标准值：pk pk 11E r 3.14 4.48.58141.704199.3kN 44HF π==⨯⨯⨯⨯= 顶管力标准值：()()tk pk ep,k 0.80.860.84199.31823.11321kN P E E ξ=-=⨯⨯-= 综上计算得出结论，顶管限制值取110吨。

顶管计算书（混凝土管）一、设计条件计算为不开槽顶管施工为检查井W152至W155段管，基本参数如下：内径D0=1.00m管壁厚度t=0.10m选用等级：Ⅲ级γ1=1.20γ2=1.27支撑角2a=120°覆土深度H S=3.60m 管内水重力密度γw=10kN/m3K aμ=0.11 参照CECS 246：2008的6.2.1取钢筋混凝土管重力密度γc=26kN/m3K0=0.50管底土层内摩擦角ψ=30°覆土平均重力密度γs=18kN/m3C=0.0kPa二、荷载计算1、永久作用1.1管自重：管自重标准值:G0k=γcπ(D0+t)t=9.0kN/m设计值:G0=γ1G0k=10.8kN/m1.2管内水重：管内水重标准值:G wk=γwπ(D0/2)2=7.9kN/m设计值:G w=γ2G wk=10.0kN/m1.3管顶土压力：H S/D1=H S/(D0+2t)=3.00c je=0.73竖向土压力标准值:F SV,k=C jeγs H s D1=56.8kN/m设计值:F sv=γ2F sv,k=72.1kN/m1.3管侧土压力：标准值:F ep,k=K0(F sv,k/D1+γs+D1/2)=33.0kN/mp ep,k=F rp,k D1=39.5kN/m2、可变作用2.1地面堆积荷载：q mk=10kN/m2q mk D1=12kN/m设计傎q m D1=16.8kN/m三、圆管内力分析管底弯矩最大时，地基土支撑角取2a=120°-30°=90°查表得：k m0=0.123k mw=0.123k mv=0.178k mp=-0.1253.1满水时：M A=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0+k mw G w+k mv(F sv+q m D1)+k mp p ep,k]/2==14.8kN/mM A,k=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0k+k mw G wk+k mv(F sv,k+q mk D1)+k mp p ep,k]/2==11.2kN/m3.2空水时：M A=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0+k mv(F sv+q m D1)+k mp p ep,k]/2==13.4kN/mM A,k=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0k+k mv(F sv,k+q mk D1)+k mp p ep,k]/2==10.1kN/m3.3计算取值：M A=14.8kN/m M A,k=11.2kN/m四、核定圆管的荷载查表知，预制钢筋混凝土管的破坏荷载为:179kN/mp=2M A/0.318(D0+t)=84kN/m<197kN/m，满足要求。

Φ1500×2000×150 III级钢承口顶管结构计算书设计条件：管顶覆土高度HS=5.5m，管内直径D0=1500mm，管壁厚t=150mm，管外径D1=1800mm，管计算半径R0 =825mm，土重力密度γs=18.0KN/m3。

管顶以上主动土压力系数和内摩擦系数乘积Kμ=0.19，管侧土内摩擦角φ取300。

混凝土净保护层C=C`=20mm。

混凝土C30，混凝土轴心受压设计强度fc=14.0N/mm2，抗拉强度ftk=2.01N/mm2。

钢筋采用冷轧带肋钢筋fy=360N/mm2。

（一）管体作用荷载计算1、管自重G0G0=π/4（D12-D02）γh=20.206KN/m2、管内水重GwGw=π/4D02γW=17.663KN/m3、管顶垂直土压力GvGv=nγsHSD1=213.84KN/m4、管上腔土重GjGj=0.1073D12γs=6.258KN/m5、管侧主动土压力GsGs=1/3γs（HS+D1/2）D1=69.12KN/m6、地面荷载GdGd=10D1=18KN/m（二）管截面（A）弯距计算MA1、管自重引起Ma0=kmAG0R0=2.050404KNm/m2、管内水重引起Maw=kmAGwR0=1.792353KNm/m3、管顶垂直土压力引起Mav=kmAGvR0=31.402404KNm/m4、管上腔土重引起Maj=kmAGjR0=0.800242KNm/m5、管侧主动土压力引起Mas=-kmAGsR0=-7.128KNm/m6、地面荷载引起Mad=kmAGdR0=2.6433KNm/m强度计算弯距MAMA=1.2Ma0+1.27Maw+1.27Mav+1.27Maj+1.0Mas+1.4Mad=4 2.206754KNm/m裂缝核算弯距MaMa=Ma0+Maw+Mav+Maj+Mas+0.5Mad=30.239053KNm/m(三)管侧截面（C）弯距计算Mc1、管自重引起Mc0=kmCG0R0=-1.366936KNm/m2、管内水重引起Mcw=kmCGwR0=-1.194902KNm/m3、管顶垂直土压力引起Mcv=kmCGvR0=-25.58061KNm/m4、管上腔土重引起Mcj=kmCGjR0=-0.604053KNm/m5、管侧主动土压力引起Mcs=kmCGsR0=7.128KNm/m6、地面荷载引起Mcd=kmCGdR0=-2.15325KNm/m管侧截面弯距组合MCMC=Mc0+Mcw+Mcv+Mcj+Mcs+Mcd=23.771751KNm/m（四）管侧截面轴力计算Nc1、管自重引起NC0=knCG0=5.0515KN/m2、管内水重引起NCw=knCGw=-1.218747KN/m3、管顶垂直土压力引起NCv=knCGv=106.92KN/m4、管上腔土重引起NCj=knCGj=3.129KN/m5、管侧主动土压力引起NCs=knCGs=0KN/m6、地面荷载引起NCd=knCGd=9KN/m管截面C轴力组合NcNc=1.2NC0+1.0NCw+1.27NCv+1.27NCj+0+1.40NCd=157.20 5283KN/m(五)管截面配筋计算内层钢筋计算As=As=1038.15mm2/m实配20.7Φz8(每根管配42环Φz8）外层钢筋计算As`=As`=624.2mm2实配12.4Φz8(每根管配25Φz8）（六）裂缝开展宽度核算Wmax=1.8ψ（1.5C+0.11 ）γψ=1.1-σsq=σsq= 265.7N/mm2ρte=ρte= 0.0165ψ=0.802Wmax=0.1108mmWmax<0.2mm配筋合适。

顶管隧道结构计算E.1 管道允许顶力计算E.1.1 钢管顶管传力面允许最大顶力可按下式计算： 134ds s pQdF f A r ϕϕϕ=.F ds =0.5φ1φ3φ4γQdf s A p .（E.1.1-1）式中：ds F —— 钢管管道允许顶力设计值（N ）；1ϕ—— 钢管受压强度折减系数，可取1.00；3ϕ——钢管脆性系数，可取1.00；4ϕ——钢管顶管稳定系数，可取0.36；当顶进长度小于300m 且穿越土层均匀时，可取0.45；s f —— 钢管受压强度设计值（N/mm 2）； p A ——管道的最小有效传力面积（mm 2）；Qd γγQd ——顶力分项系数，可取1.30。

E.1.2 钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力可按下式计算： 12350.5dc c pQd F f A r ϕϕϕϕ=⨯F dc =0.5φ1φ2φ3γQd φ5f c A p（E.1.2-1）式中：dc F ——混凝土管道允许顶力设计值（N ）；1ϕ—— 混凝土材料受压强度折减系数，可取0.90；2ϕ——偏心受压强度提高系数，可取1.05； 3ϕ——材料脆性系数，可取0.85；5ϕ——混凝土强度标准调整系数，可取0.79；c f —— 混凝土受压强度设计值（N/mm 2）。

E.2 套管强度验算E.2.1 钢套管管壁截面的最大组合折算应力应满足下列公式：f θησ≤ （E.2.1-1） x f ησ≤（E.2.1-2）0r f σ≤ （E.2.1-3）σ= （E.2.1-4）200006N Mb t b t θσ=+（E.2.1-5） ,00c Q wd k N F r b φγ=（E.2.1-6）()11,,110030010.732G gm k G SV vm sv k GW wm wk Q c vm ik d p k G F D G Q D r b M E r E t γγκγκγφκφ+++=⎛⎫+ ⎪⎝⎭（E.2.1-7）10.5p x p c Q p E D E T R θσνσφγα=±∆±（E.2.1-8）22111122L f R f ⎛⎫+ ⎪⎝⎭=（E.2.1-9）式中：θσ——钢管管壁横截面最大环向应力（N/mm 2）；x σ——钢管管壁横截面最大纵向应力（N/mm 2）； σ——钢管管壁的最大组合折算应力（N/mm 2）；η——应力折算系数，取0.9；f ——钢材的强度设计值（N/mm 2）；0b ——管壁计算宽度（mm ），取1000mm ；ϕ——弯矩折算系数，有水内压时取0.7，无内水压时取1.0；c ϕ——可变作用组合系数，取0.9；0t ——管壁计算厚度（mm ），使用期间试算时设计壁厚应扣除2mm ，施工期间不扣除；0r ——管的计算半径（mm ）； M ——在作用组合作用下钢管管壁截面上的最大环向弯矩设计值（N.mm ）； N ——在作用组合作用下钢管管壁截面上的最大环向轴力设计值（N ）；d E ——钢管管侧原状土的变形模量（N/mm 2）； p E ——钢管管材的弹性模量（N/mm 2）；gm K 、vm K 、wm K ——分别为钢管管道自重、竖向土压力和管内水重作用下管壁截面的最大弯矩系数，分别取0.083、0.138、0.083；1D ——管道外直径（mm ）； ik Q ——地面堆载或车载传递至管道顶压力的较大标准值；p ν——钢管管材泊松比，可取0.3；α——钢管管材线膨胀系数； T ∆——钢管的计算温差；1R ——钢管顶进施工变形形成的曲率半径（mm ）； 1f ——顶进管道直线顶进允许偏差（mm ），可按表E.2.1-1确定； 1L ——出现偏差的最小间距（mm ），视顶管直径和土质决定，一般可取50m 。

顶管施工计算书计算依据：1、《顶管施工技术及验收规范》2、《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-20083、《混凝土结构设计规范》GB50010-20105、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008一、基本参数工作坑后座墙示意图二、土层参数土的重度γ(kN/m3) 19 土的内聚力c(kPa) 40土的内摩擦角φ(°) 30 被动土压力系数K p 3F=K pγH1B(h5+2H+h6)/(2η)=3×19×10.44×3×(5+2×3+1)/(2×1.5)=7140.96 kN三、管道参数管材类型混凝土管道管道尺寸(mm)：【外径DX壁厚t】1000X250 管道最小有效传力面积A(m2) 1.8 顶力分项系数γd 1.3管材受压强度折减系数φ1 0.9 偏心受压强度提高系数φ2 1.05管材脆性系数φ3 0.85 混凝土强度标准调整系数φ5 0.79管材受压强度设计值fc(N/mm2) 14.3管道管道许用顶力：[Fr]=0.5φ1φ2φ3f c A/(φ5γd)=0.5×0.9×1.05×0.85×14.3×1800/(0.79×1.3)=10066.044KN四、主顶工作井顶进井布置设置中继间主顶工作井千斤顶吨位Pz(kN) 2000主顶工作井千斤顶个数n z 4 主顶工作井千斤顶液压作用效率系数ηh0.7管道外壁与土的平均摩擦力fk(kN/m2) 5 挤压阻力R(kN/m2) 400f总顶力：P=πDLf k+N f=3.14×1×170×5+562.688=3231.688KN主顶工作井的千斤顶顶推能力：Tz=ηh n z P z=0.7×4×2000=5600KN五、中继间中继间平均周长C(mm) 4200 中继间千斤顶液压作用效率系数ηh0.8第N个中继间到顶管机端部距离S i(m) 中继间净距L i(m) 千斤顶吨位P i(kN)单个油缸的作用面积A i(mm2)千斤顶台数n1 20 20 800 50000 102 50 30 850 50000 10J1i k f=3.14×1×20×5+562.688=876.688 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×800=6400 kNP J1=876.688 kN ≤T=6400 kNP J1=876.688 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J1/(nηh A i)=876.688/(10×0.8×0.05)=2191.72 kPa千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm第2个中继间顶推力：P J2=πDL i f k=3.14×1×30×5=471 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×850=6800 kNP J2=471 kN ≤T=6800 kNP J2=471 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J2/(nηh A i)=471/(10×0.8×0.05)=1177.5 kPa 千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm第3个中继间顶推力：P J3=πDL i f k=3.14×1×40×5=628 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×900=7200 kNP J3=628 kN ≤T=7200 kNP J3=628 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J3/(nηh A i)=628/(10×0.8×0.05)=1570 kPa千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm第4个中继间顶推力：P J4=πDL i f k=3.14×1×50×5=785 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×950=7600 kNP J4=785 kN ≤T=7600 kNP J4=785 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J4/(nηh A i)=785/(10×0.8×0.05)=1962.5 kPa 千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm主顶工作井顶推力：P=max{ P J1，P J2，P J3，P J4，πD*(L-S N)f k }=max{ 876.688，471，628，785，3.14×1×30×5 }=876.688 kNP =876.688 kN≤T z =5600 kNP =876.688 kN≤[F r] =10066.044 kN满足要求！六、注浆压力计算h0=D(1+tan(45°-φ/2))/(2tanφ)=1×(1+tan(45°-30°/2))/(2×tan30°)=1.366 mPA=γw H z1+γh0=10×0.005+19×1.366=26.004 kPa七、导轨间距112200+50)×( 200-50))0.5+150=864 mm。

（完整版）顶管施工技术参数计算顶管施工技术参数计算一、顶推力计算（1）推力的理论计算： (CJ2~CJ3段)F=F1+F2其中：F —总推力Fl 一迎面阻力 F2—顶进阻力F1＝π/4×D 2×P (D —管外径2.64m P —控制土压力) P ＝Ko ×γ×Ho式中 Ko —静止土压力系数，一般取0.55Ho —地面至掘进机中心的厚度，取最大值6.43m γ—土的湿重量，取1.9t/m 3P ＝0.55×1.9×6.56＝6.8552t/m 2F1=3.14/4×2.642×6.8552＝37.5tF2＝πD ×f ×L式中f 一管外表面平均综合摩阻力，取0.85t/m 2D —管外径2.64mL —顶距，取最大值204.53mF2＝3.14×2.64×0.85×204.53＝1441.15t因此，总推力F=37.5+1441.53=1479.04t 。

（2）钢管顶管传力面允许的最大顶力按下式计算：F ds =φ1φ3φ4γQdf s A p 式中 F ds —钢管管道允许顶力设计值（KN ）φ1—钢材受压强度折减系数，可取1.00φ3—钢材脆性系数，可取1.00φ4—钢管顶管稳定系数，可取0.36：当顶进长度＜300 m 时，穿越土层又均匀时，可取0.45,：本式取0.36γQd —顶力分项系数，可取1.3A p —管道的最小有效传力面积（mm 2）计算得181127=3.14*13222-3.14*13002f s —钢材受压强度设计值（N/mm 2）235 N/mm 2由上式可得钢管顶管传力面允许的最大顶力11787KN,约1202.75t 经计算得知总推力F=1479.04t ，大于钢管顶管传力面允许的最大顶力1202.75t ，顶管时只能用其80%，1202.75×80%=966.2t 。

目录顶管顶力、工作井及接收井计算书 (1)第一章顶管顶力计算书 (1)一、结构计算依据 (1)二、1000直径管涵顶力计算 (1)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)第二章工作井及接收井计算 (4)一、设计条件 (4)二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算 (5)三、抗浮验算 (10)四、地基承载力验算 (11)顶管顶力、工作井及接收井计算书第一章 顶管顶力计算书一、结构计算依据1.1.国家现行的建筑结构设计规范、规程行业标准以及广东省及肇庆市建筑行业强制性标准规范、规程（给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268-2008）。

1.2.工程性质为管线构筑物，兴建地点肇庆市端州区城西，管道埋深3.028～7.426米。

1.3钢筋及砼强度等级取值： （1） 钢筋HPB300级钢筋强度设计值fy=fy ′=270N/ mm 2 HRB400级钢筋强度设计值fy=fy ′=360N/ mm 2 （2） 三级混凝土管fc=23.1N/ mm 2 1.4本工程地下水埋深为0.3～4.5m 。

二、1000直径管涵顶力计算 2.1.推力计算 管径D 1=1.0m 综合摩擦阻力根据取 f k =6 kPa管外周长 S=3.14d=3.14×1.2= 3.768m 顶入管总长度L=70m 管壁厚t=0.1m 土的重度3s m /kN 18=γ管道覆土层厚度Hs=3.2m 顶管机迎面阻力65.1kN 2.3182.1414.342s s 2g =⨯⨯⨯==H D N F γπ管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.2×70×6+65.1=1647.66kN钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:NA f F p c Qd dk k 2.31203120215.6N )10001200(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφkN 2.3120F 2141.958kN 3.11647.663.1dk 0==⨯=⨯＜F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D 1=1.2m 综合摩擦阻力 f k =6 kPa管外周长 S=3.14D=3.14×1.44= 4.5216m 顶入管总长度L=85m 管壁厚t=0.12m 土的重度3s m /kN 18=γ 管道覆土层厚度Hs=7.426m 顶管机迎面阻力217.58kN 426.71844.1414.342s s 2g =⨯⨯⨯==H D N F γπ管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.44×85×6+217.58= 2523.596kN 钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:NA f F p c Qd dk k 11.44934493110.5N )12001440(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφ kN 11.4493F 3280.68kN 3.1596.25233.1dk 0==⨯=⨯＜F满足要求第二章 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。

钢筋混凝土圆管涵结
短期组合M sd =M 恒+0.7M 汽= 2.135（kN.m)长期组合M ld =M 恒+0.4M 汽= 2.019
（kN.m)
5、截面强度计算按单筋截面计算
截面受压区高度x=f sd *A s /f cd *b= 5.4(mm)h 0=35(mm）
h 0*ξb =
21.7符合规定截面抗力f cd bx（h 0-x/2)= 4.75（kN.m)需要承载γ0*M d 2.50
（kN.m)
6、裂缝宽度验算
受弯构件σss
92.94(Mpa)纵向受拉钢筋配筋率ρ0.0109钢筋表面形状系数C1 1.4作用长期效应影响系数 1.47与构件受力性质有关的系数 1.15最大裂缝宽度W tk （mm）0.10
（小于0.2才满足要求）
7、基底应力验算基础按承受中心荷载计算恒载垂直压应力q 恒=69.09(kN/m 2)
基底压应力σmax =
81.42
(kN/m 2
)（小于地基容许承载力才满足）
截面强度满足要求
短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋的应力σss 裂缝宽度满足要求
基底应力满足
管涵结构强度及地基承载力验算表
（本表Ⅰ、Ⅱ级荷载采用
相同车辆荷载标准值）
18（kN/m3)土的内摩擦角
注：
1、黄色为需要填入数据，青色为自动计算数据，红色为计算结果。

中间数据：
钢筋抗拉强度f sd=195受拉区钢筋面积A s=砼抗压强度f cd=13.8管节长度b（mm）=相对界限受压区高度ξb=0.62结构重要性系数γ0
主筋根数15钢筋弹性模量Es(Mpa)
754.5 1980 0.9 210000。

顶管施工技术及验收规范《顶管施工技术及验收规范》（试行）Specifications for Construction and Acceptance of Pipe Jacking（2006年12月）总则1.0.8 一般情况下，顶管的覆土厚度不小于3m，或者不小于1.5 倍的管道外径，否则应采取相应的技术措施。

1.0.13管道内施工的所有移动电机具和设备，必须有严格的接地措施。

井下、管道内的照明设备必须用12V~36V 安全电压。

施工组织设计的编写3.2 工程概况3.2.5 地下管线及地下构筑物对顶管、工作井、接收井及辅助施工可能影响到的各种地下管线，应注明所要施工的管道是与其平行还是相交，顶管与它们的间隔、距离都应标明。

还要标明该管线的名称、用途、接口、埋设年份及目前使用状况。

特别应该引起注意的是那些早已废弃的各种管道，如果调查不充分，会给顶管施工带来麻烦，甚至影响工程的顺利进展。

顶进管道5.1 顶进管道的基本要求5.1.1 所用管材必须满足如下基本要求：5.1.1.1 能够抵抗管道内外的侵蚀；5.1.1.2 能够承受一定的静、动荷载；5.1.1.3 能够承受管道内外部的压力；5.1.1.4 具有良好的过流性能；5.1.1.5 较低的成本。

5.1.2 除了满足5.1.1 中对管材的基本要求之外，顶管施工的管材还应符合以下要求：5.1.2.1 较高的轴向承载能力；5.1.2.2 紧密的配合尺寸；5.1.2.3 端部要平整、垂直；5.1.2.4 管道长度方向上应保证平直度；5.1.2.5 防水接头应设置在管道壁内，不允许突出于管道的内外壁；5.1.2.6 管道接头应具有传递轴向载荷的能力，同时在发生一定角度的偏斜时应仍具有防水能力。

5.1.9.2 管道端面垂直度要依据线垂直于管道轴的管壁为基准来测量。

5.3顶进用混凝土管道5.3.1 钢筋混凝土管是顶管中使用得最多的一种管材，且主要用于下水道中。

有时需用钢管做外壳，里面再浇上钢筋混凝土，可用于超长距离顶管施工。

混凝土强度计算范文混凝土强度计算是工程界常见的计算任务之一、混凝土强度通常通过试验来确定，试验结果会受到多种因素的影响。

在计算混凝土强度时，需要考虑原材料的特性、配比的合理性以及施工工艺等因素。

下面将详细介绍混凝土强度计算的一般步骤和相关原理。

1. 确定试件：首先需要确定进行强度试验的混凝土试件的类型和尺寸。

常见的试件类型有立方体、圆柱体和梁等，其尺寸一般是根据工程需要和国家标准进行确定的，如立方体的尺寸一般为150mm × 150mm × 150mm，圆柱体的尺寸一般为Φ150mm × 300mm。

2.制作试件：在确定试件类型和尺寸后，需要进行试件的制作工作。

制作试件要保证试件的密实性和均匀性，避免混凝土中的空隙和集料分布不均匀现象。

3.试件养护：试件制作完成后需要进行养护。

混凝土试件在养护期间需要保持湿润，养护的时间通常是28天。

在养护期间，混凝土逐渐硬化并形成强度。

4.试验：试件养护完毕后，进行混凝土强度试验。

常见的试验方法有压剪强度试验、抗折强度试验和抗拉强度试验等。

试验时需要注意测量、记录和计算的准确性。

5.强度计算：根据试验结果进行强度计算。

一般情况下，混凝土的强度计算是指28天龄期的强度计算。

1.强度计算公式：混凝土的强度计算常用的公式为强度计算公式。

常见的强度计算公式有压剪强度计算公式、抗折强度计算公式和抗拉强度计算公式等。

这些公式是根据材料力学原理和试验结果得出的，可以用来计算不同类型试件在不同荷载下的强度。

2.混凝土材料特性：混凝土的强度受到多种材料特性的影响。

混凝土的强度与水胶比、胶凝材料种类、骨料性质、掺合料等因素有关。

在混凝土配比设计过程中，需要合理选择材料来控制混凝土强度。

3.施工工艺：混凝土的施工工艺也会对其强度产生影响。

施工过程中需要注意的因素包括浇筑的均匀性、振捣的效果、后期养护等。

合理的施工工艺可以提高混凝土的强度。

在进行混凝土强度计算时，需要注意以下几个要点：1.根据实际工程需要和国家标准选择合适的试件类型和尺寸。

顶管顶力计算书顶管顶力计算书计算：聂石宇（中铁九局铁路工程处）混凝土管的口径D=1800 mm ,壁厚t=150 mm ,管外径B C =2.1 m ,每米管的重力W=18.63 KN /m ,土的容重γ=18 KN / m 3 ，内摩擦角Ф=15o，土的内聚力C= 10 Kpa ,管与土的粘着力C ′= 10 Kpa , 标准贯入数 N = 4 ,复土深度H = 6 m ，顶程L = 30 m 。

1、总顶力为初始顶力与各种阻力之和F = F 0 + [(πB C q + W ) μ′+ πB C C ′] LF —总顶力（ KN ） F 0 —初始顶力 B C —管外径 q —管周边均布载荷（ Kpa ）μ′—管与土之间的摩擦系数2、初始顶力F 0 = 13.2πB C N=13.2×3.1415926×2.1×4=348.34（ KN ）3、挖掘直径 B t = B C + 0.1 =2.1 +0.1 = 2.2 m4、管顶的扰动宽度 B e = B t [ )245cos(245sin(1Φ-?Φ-?+）] =2.2×(79.061.1) = 4.48 m 5、土的摩擦系数μ = tg Φ=tg15o= 0.2686、土的太沙基载荷系数Ce = )21BeK μ（[ 1-e )2H Be k μ（-]= ?120.01[1-0.487] = 4.275 m7、管顶上方土的垂直载荷W e = ( γ- Be C 2 ) Ce = (18- 48.4102?)×4.725 = 57.87 (Kpa ) 8、冲击系数 i = 0.65 – 0.1H = 0.65 – 0.6 = 0.059、地面的动载荷p = )2()1('2θHtg a B i p ++ = 55.33210)45622.0(75.2)05.01(10020=??+?+??tg = 6.25 Kpa 10、管周边的均布载荷 q = We + p = 57.87 + 6.25 = 64.12 Kpa11、管与土之间的摩擦系数μ1= tg 2Φ =tg 2150= 0.132 12、总顶力F = F 0 + [(πB C q + W ) μ′+ πB C C ′] L= 348.34 + [ （3.1415926×2.1×64.12+18.63）×0.132 + 3.1415926×2.1×10] ×30 = 4076.44 KN= 407.65 吨（力）使用2个400 T 千斤顶按70%效率计算T = 400 T ×2×70% = 560 吨（力）因此 T > F =407.65 吨（力）所以千斤顶配置满足要求。

顶管计算书（混凝土管）一、设计条件计算为不开槽顶管施工为检查井W152至W155段管，基本参数如下：内径D0=1.00m管壁厚度t=0.10m选用等级：Ⅲ级γ1=1.20γ2=1.27支撑角2a=120°覆土深度H S=3.60m 管内水重力密度γw=10kN/m3K aμ=0.11 参照CECS 246：2008的6.2.1取钢筋混凝土管重力密度γc=26kN/m3K0=0.50管底土层内摩擦角ψ=30°覆土平均重力密度γs=18kN/m3C=0.0kPa二、荷载计算1、永久作用1.1管自重：管自重标准值:G0k=γcπ(D0+t)t=9.0kN/m设计值:G0=γ1G0k=10.8kN/m1.2管内水重：管内水重标准值:G wk=γwπ(D0/2)2=7.9kN/m设计值:G w=γ2G wk=10.0kN/m1.3管顶土压力：H S/D1=H S/(D0+2t)=3.00c je=0.73竖向土压力标准值:F SV,k=C jeγs H s D1=56.8kN/m设计值:F sv=γ2F sv,k=72.1kN/m1.3管侧土压力：标准值:F ep,k=K0(F sv,k/D1+γs+D1/2)=33.0kN/mp ep,k=F rp,k D1=39.5kN/m2、可变作用2.1地面堆积荷载：q mk=10kN/m2q mk D1=12kN/m设计傎q m D1=16.8kN/m三、圆管内力分析管底弯矩最大时，地基土支撑角取2a=120°-30°=90°查表得：k m0=0.123k mw=0.123k mv=0.178k mp=-0.1253.1满水时：M A=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0+k mw G w+k mv(F sv+q m D1)+k mp p ep,k]/2==14.8kN/mM A,k=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0k+k mw G wk+k mv(F sv,k+q mk D1)+k mp p ep,k]/2==11.2kN/m3.2空水时：M A=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0+k mv(F sv+q m D1)+k mp p ep,k]/2==13.4kN/mM A,k=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0k+k mv(F sv,k+q mk D1)+k mp p ep,k]/2==10.1kN/m3.3计算取值：M A=14.8kN/m M A,k=11.2kN/m四、核定圆管的荷载查表知，预制钢筋混凝土管的破坏荷载为:179kN/mp=2M A/0.318(D0+t)=84kN/m<197kN/m，满足要求。

一、已知条件管道强度等级III 级裂缝荷载272.00kN/m 破坏荷载407.00kN/m 管径d 2600mm 壁厚t235mm 管道埋深H17.34m 管顶至原状地面埋置深度H s 14.51m主动土压力系数Ka=0.48管侧土的重力密度γs =18.90kN/m 3内摩擦角φ=20.4°主动土压力系数与内摩擦系数乘积Ka μ=0.13土的粘聚力C30kN/m 2二、承载力极限状态验算γ0S≤R 污水管道重要性系数γ=11、管顶竖向土压力计算按照《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246:2008）计算公式6.2.2-3～5：管道外径 D 1=3.07m 管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度Bt=5.20m不开槽施工土压力系数Cj=1.98计算覆土高度 H S =CjBt=10.32m d2600mm管道结构强度验算根据《给水排水工程管道结构设计规范》（GB 50332-2002）4.2.2条之规定，管道结构的强度计算应采用下列极限状态表达式：()2C B γC F t si j k3sv,-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-︒+=245tg 1D B 1t ϕμμKa B H Ka C t s j 22exp 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=管顶竖向土压力标准值F SV,K3=C j (γsi B t -2C)D t=233.45kN/m2、管侧土压力计算根据地勘报告，管道侧向土压力按位于地下水位以上计算。

管侧土压力：F h,k =27.77kN/m3、管道自重钢筋混凝土管重度 γ=26kN/m 3钢筋混凝土管内壁直径 D 0= 2.84m 管道自重 G 1k =54.42kN/m4、管道内水重管道内水重量按满管时最不利条件计算，计算公式如下：管道内污水重度 γw =10kN/m 3管道内水重 F w,k =53.09kN/m5、地面堆积荷载标准值q mk =10.00kN/m 2准永久值系数φc=0.50可变荷载组合系数ψC =1.00则，作用到管道上的地面堆积荷载Qvk=30.70kN/m 6、作用效应的组合标准值计算管侧土压力计算公式根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS 246:2008计算公式6.2.3计算：根据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246:2008）6.2.1条，管道结构自重标准值计算公式如下：根据《给水排水顶管技术规程》（CECS 246:2008）7.2.3条，作用效应的组合设计值，应按下式确定：根据《给水排水顶管技术规程》（CECS 246:2008）6.3.3条，地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值：()()1a a 1i s i k sv,k h,K 2C K /2D γF F D -+=tD πγG 01k ⋅⋅⋅=2w k w,D 4πλF ⋅⋅=mkQ m Q c w k G w G w k h,h G h k sv,sv sv G ,1k G 1G 1Q C γG G γF C γF C γG C γS ϕ++++=竖向土均衡荷载时管底的内力系数0.154管侧土压时管底的内力系数-0.125管道自重时管底内力系数0.100管内水重时管底内力系数0.100地面堆积荷载时管底的内力系数0.154各永久作用的分项系数：管顶竖向土压力1.27管内水重1.27管道自重1.20管侧土压力1.00地面堆积荷载1.40则，各作用力作用效应的组合设计值：S=62.08kN/m γ0S=62.08kN/m7、管道结构的抗力设计值R的计算试验时管道受集中荷载产生的弯矩系数0.318管道放置在地上时产生的弯矩系数0.239R=99.50kN/mγ0S <R三、正常使用极限状态验算1、作用效应的标准组合计算值作用效应的组合设计值计算公式如下：准永久作用组合设计值S=45.60kN/m根据《给水排水顶管技术规程》（CECS 246:2008）7.3.2条规定，当验算构件截面的最大裂缝宽度时，应按准永久组合作用计算。

顶管施工工艺顶力及后背计算：1、顶力计算D=1000mm泥水平衡机械顶管顶力计算（1）顶力计算F--顶进阻力(KN)D0--顶管外径(m),按线路管径D=1200mm，取D0＝1.22 mL—管道设计最大顶进长度(m)，150mfk—管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(KN/㎡)经验值fk=6KN/㎡NF--顶管机的迎面阻力(KN)，查表得：NF=π∕4Dg2P式中 H0—管道覆土厚度，取最大值5mγ—土的湿密度，取18KN/m3解得：NF=（3.14/4）×1.222×5×18=105.2KN则：F=3.14×1.22×150×6+105.2KN =3552.92KN即F=355.292t根据以上计算需要两支（型号）200t顶镐。

根据总顶力计算出顶力为3552.92kN，实际施工过程中选用的顶镐设备为2台200吨的顶镐，能够提供4000kN的顶力，根据现场情况与实际施工经验，采取注浆、涂蜡等减阻措施，可以不使用中继间，能够满足顶力的要求。

1.1.1.12、后背安全系数的核算：根据顶力计算取D=1200进行后背核算根据管道直径选择墙宽2.6m，高2.4m，墙厚0.8m，内衬Φ14@150双层钢筋网片，网片生根于底板钢筋，外侧以预制钢后背为模板，两侧支模，内浇混凝土，混凝土强度采用C30。

后背面积计算：F=V×n/Kp×r×hV：主顶推力n: 安全系数，取n≥1.5Kp ：被动土压力系数，取2r：土的重度，取19h：工作井深度F：后背面积F=3552.9×1.5/2×19×6=30.93后背墙的核算按右公式计算F≥P/[σ]；F—混凝土后背面积P—计算顶力5877.21KN[σ]—混凝土允许承载力1000 KN/m2F=P/[σ]= 5877.2÷1000≈5.88m2取安全系数2，（P/[σ]）’=11.76m2实际施工时采用9*4=36 m2〉30.96 m2 >11.76能够保证安全由此计算出实际顶进坑的后背可以承受顶推力的作用，能够安全施工。

一、已知条件管道强度等级III 级裂缝荷载272.00kN/m 破坏荷载407.00kN/m 管径d 2600mm 壁厚t235mm 管道埋深H17.34m 管顶至原状地面埋置深度H s 14.51m主动土压力系数Ka=0.48管侧土的重力密度γs =18.90kN/m 3内摩擦角φ=20.4°主动土压力系数与内摩擦系数乘积Ka μ=0.13土的粘聚力C30kN/m 2二、承载力极限状态验算γ0S≤R 污水管道重要性系数γ=11、管顶竖向土压力计算按照《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246:2008）计算公式6.2.2-3～5：管道外径 D 1=3.07m 管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度Bt=5.20m不开槽施工土压力系数Cj=1.98计算覆土高度 H S =CjBt=10.32m d2600mm管道结构强度验算根据《给水排水工程管道结构设计规范》（GB 50332-2002）4.2.2条之规定，管道结构的强度计算应采用下列极限状态表达式：()2C B γC F t si j k3sv,-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-︒+=245tg 1D B 1t ϕμμKa B H Ka C t s j 22exp 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=管顶竖向土压力标准值F SV,K3=C j (γsi B t -2C)D t=233.45kN/m2、管侧土压力计算根据地勘报告，管道侧向土压力按位于地下水位以上计算。

管侧土压力：F h,k =27.77kN/m3、管道自重钢筋混凝土管重度 γ=26kN/m 3钢筋混凝土管内壁直径 D 0= 2.84m 管道自重 G 1k =54.42kN/m4、管道内水重管道内水重量按满管时最不利条件计算，计算公式如下：管道内污水重度 γw =10kN/m 3管道内水重 F w,k =53.09kN/m5、地面堆积荷载标准值q mk =10.00kN/m 2准永久值系数φc=0.50可变荷载组合系数ψC =1.00则，作用到管道上的地面堆积荷载Qvk=30.70kN/m 6、作用效应的组合标准值计算管侧土压力计算公式根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS 246:2008计算公式6.2.3计算：根据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246:2008）6.2.1条，管道结构自重标准值计算公式如下：根据《给水排水顶管技术规程》（CECS 246:2008）7.2.3条，作用效应的组合设计值，应按下式确定：根据《给水排水顶管技术规程》（CECS 246:2008）6.3.3条，地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值：()()1a a 1i s i k sv,k h,K 2C K /2D γF F D -+=tD πγG 01k ⋅⋅⋅=2w k w,D 4πλF ⋅⋅=mkQ m Q c w k G w G w k h,h G h k sv,sv sv G ,1k G 1G 1Q C γG G γF C γF C γG C γS ϕ++++=竖向土均衡荷载时管底的内力系数0.154管侧土压时管底的内力系数-0.125管道自重时管底内力系数0.100管内水重时管底内力系数0.100地面堆积荷载时管底的内力系数0.154各永久作用的分项系数：管顶竖向土压力1.27管内水重1.27管道自重1.20管侧土压力1.00地面堆积荷载1.40则，各作用力作用效应的组合设计值：S=62.08kN/m γ0S=62.08kN/m7、管道结构的抗力设计值R的计算试验时管道受集中荷载产生的弯矩系数0.318管道放置在地上时产生的弯矩系数0.239R=99.50kN/mγ0S <R三、正常使用极限状态验算1、作用效应的标准组合计算值作用效应的组合设计值计算公式如下：准永久作用组合设计值S=45.60kN/m根据《给水排水顶管技术规程》（CECS 246:2008）7.3.2条规定，当验算构件截面的最大裂缝宽度时，应按准永久组合作用计算。