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顶管力至刃脚底的距离:
hf=3m沉井中心半径rc=3.25m
qAmax=4Pt/3rchf7kpa
qA=127.37x(9-1.8)/9=101.89kpa
MA=-0.307qAr2c2=-330.4kN.m
3后背土体的稳定计算:
主动土压力标准值Fep,k=tg2(45°
-
).[(17.5-10)x7.7]+tg2(45°
)x10=18.29kN/m2
被动土压力标准值Fp,k=tg2(45°
+
)x10=250kN/m2
hp=H/3=6.7/3=2.23m
§
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.74
Ptk=2249.6≤§
(0.8
二、1000直径管涵顶力计算
管径D1=1.0m
顶入管每米重量W={3.14X(1.0722-1.02)/4}X22=2.58KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.0722=201.2kN
总推力F=F0+f0L=201.2+17.35x150=2803.1kN
hf=3.0m沉井中心半径rc=3.25m
qAmax=4Pt/3rchf0kpa
qA=158.70x(9.0-1.8)/9.3=126.96kpa
MA=-0.307qAr2c2=-411.7kN.m
).[(17.5-10)x7.6]+tg2(45°
)x10=18.09kN/m2
)x10=247.23kN/m2
hp=H/3=7.6/3=2.53m
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.84
Ptk=2803.1≤§
三、1200直径管涵顶力计算
管径D1=1.2m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.040m
顶入管每米重量W={3.14X(1.282-1.22)/4}X22=3.43KN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.282=286.8kN
总推力F=F0+f0L=286.8+20.78x150=3403.95kN
hf=3.3m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchf14=150.84kpa
qA=150.84x(9.3-1.9)/9.3=120kpa
MA=-0.307qAr2c2=-525.10kN.m
).[(17.5-10)x8.2]+tg2(45°
)x10=19.31kN/m2
)x10=263.84kN/m2
hp=H/3=8.2/3=2.73m
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.83
Ptk=3403.95≤§
四、1400直径管涵顶力计算
管径D1=1.4m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.048m
顶入管每米重量W={3.14X(1.4962-1.42)/4}X22=4.80KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.4962=391.8kN
总推力F=F0+f0L=391.8+24.45x150=4058.55kN
hf=3.4m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x5276.12/3x3.4x
qA=174.55x(10.2-1.9)/10.2=142.04kpa
MA=-0.307qAr2c2=-621.40kN.m
).[(17.5-10)x9.7]+tg2(45°
)x10=22.34kN/m2
)x10=305.35kN/m2
hp=H/3=9.7/3=3.23m
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.95
Ptk=4058.55≤§
五、1500直径管涵顶力计算
管径D1=1.5m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.052m
顶入管每米重量W={3.14X(1.6042-1.52)/4}X22=5.58KN/m
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=kN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.6042=450.4kN
总推力F=F0+f0L=450.4+26.30x150=4395.55kN
hf=3.45m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x
qA=186.31x(10.35-1.9)/10.35=152.11kpa
MA=-0.307qAr2c2=-665.45kN.m
).[(17.5-10)x10.5]+tg2(45°
)x10=23.96kN/m2
)x10=327.49kN/m2
hp=H/3=10.5/3=3.5m
Ptk=4395.55≤§
六、1600直径管涵顶力计算
管径D1=1.6m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.055m
顶入管每米重量W={3.14X(1.712-1.62)/4}X22=6.29KN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x1.712=511.9kN
总推力F=F0+f0L=511.9+28.1x150=4726.90kN
hf=3.50m沉井中心半径rc=3.775m
qAmax=4Pt/3rchf
qA=197.49x(10.5-1.9)/10.5=161.75kpa
MA=-0.307qAr2c2=-707.66kN.m
)x10=263.94kN/m2
=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.78
Ptk=4726.95≤§
七、2000直径管涵顶力计算
管径D1=2.0m
顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.061m
顶入管每米重量W={3.14X(2.1222-2.02)/4}X22=8.68KN/m
初始推力F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+5.3x10+20)x3.14/4x2.1222=788.3kN
总推力F=F0+f0L=788.3+35.04x150=6043.7kN
沉井下沉及结构计算
一、Φ7000直径沉井
本井为工作井,地下水位按地面以下-2.0m计(施工期间)由于地质条件较差,在沉井范围内均为淤泥层,沉井考虑分两段施工。
1基础资料:
单位摩阻力fk=10Kpa,地基承载力特征值考虑到地基在沉井处采用了搅拌桩处理,取为150Kpa。
采用C25砼,钢筋为HPB235,HRB335。
土天然容重取为17.5kN/m,内摩擦角Φ=5.0°
.
2.下沉计算:
下沉过程中水的浮托力标准值:
Ffw,k=3.14x8.2x(4.052-3.82)x10=505.3kN
井壁总摩阻力标准值:
沉井自重标准值
G1k2-3.52)X25=3325.3kN
下沉系数:
Kst=(G1k-Ffw,k)/Fsk=(3325.3-505.3)/1958.41=1.44>
1.05
(满足规范要求)
3.下沉稳定计算:
由于下沉系数较小,沉井壁周围和刃脚下布有搅拌桩,因此下沉稳满足要求。
4.抗浮稳定计算:
a.施工阶段
GK=3325.3+
×
72×
0.7×
25=3998.4kN
基底的水浮力标准值:
Ffbw,k=3.14x(8.1/2)2x7.2x10=3708.3kN
抗浮系数:
Kfw=
=3998.4/3708.3=1.08>
1.0满足要求
b.使用阶段
由于使用阶段井顶板有覆土,可满足要求。
5.刃脚计算:
tgθ=
=4θ=76.0°
d1=
-
(3×
0.25+2×
0.30)=0.15-0.075=0.075m
Rj=4.9×
0.55×
25=67.4kN/m
P1=
tg(θ-β0)=33.3kN其中β0=20
M1=33.3×
(1.2-
)+67.4×
0.075=33.93kN
1.2×
25=55.4kN
Fep1×
7.2)×
tg2(45°
)+10.2×
10=202.8kN/m2
Fˊepe×
6.0)×
)+9.0×
10=180.3kN/m2
M1=
(2×
202.8+180.3)×
1.22=140.6kN/m
Nθ=P1?
rc=33.3×
7.85/2=130.7kN
6.沉井下沉考虑采用垫木支承
支承时井壁内力计算:
M0=0.035×
πg×
rc2=0.035×
π×
67.4×
3.7752=105.6kN?
m/m
Ms=-0.068πgrc2=205.1kN?
Tmax=0.011πgrc2=33.2kN?
Vmax=0.25πgrc=199.7kN
7.井壁水平内力计算:
ωˊ=
-1
ρB=10tg2(45°
)+17.5×
8.3tg2(45°
)=130.4kN/m2
ρA=10tg2(45°
)=102.5kN/m2
ωˊ=
-1=0.27
NA=102.5×
3.775×
(1+0.7854×
0.27)=466.2kN/m
NB=102.5×
(1+0.5×
0.27)=439.2kN/m
MA=-0.1488×
102.5×
3.7752×
0.27=-58.7kN?
MB=-0.1366×
0.27=-53.9kN?
8.水下封底计算:
Pk=
=103.94kN/m2
M=0.198×
103.94×
3.7752=293.3kN?
h=
+300=1234mm
取h=1800mm
9.底板受力计算:
按周边铰支圆板计算
径向弯矩MrK=KrPkr2
环向弯矩Mtk=KtPkr2
Pkr2=103.94×
(3.775)2=1481.2kN.m
中间Mrk=Mtk=-0.1979×
1481.2=-293.1kN?
m/m底板上部受拉
10.配筋计算:
刃脚竖向钢筋
As=
1000×
550×
(1-
)=1105mm2
按最小配筋率计算:
As=0.15%×
550=825mm2设计配筋满足
环向配筋:
=609mm2设计配筋满足
11.井壁在施工阶段的计算:
拉断计算;
由于本工程地质情况较差,大部分位于较弱土层,因竖向筋布置较多,因此,拉断计算可不做。
12.井壁及底板强度计算和正常使用极限状态计算,查手册,配筋详结构图。
13.本工程由于沉井施工的井高段地质情况地下水位均较复杂,但由于本工程沉井计算典型井中结构主要时由抗浮来控制,结构配筋主要是构造配筋。
因此,沉井结构是安全的。
如局部地段地下水位过高,施工中可采取临时降水等措施解决。
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