沉井结构计算书详细Word文档格式.docx

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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D100Q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+L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。

确定本工程工作井的底部长度尺寸为L=8.7m。

（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出即可，本工程接收井尺寸4.35m。

1.41200mmt顶力计算

1.3.1推力计算

管径D1=1.2m

管外周长S=3.14d=3.14x1.6=5.024m顶入管总长度L=50m管壁厚t=0.2m

顶入管每米重量W={3.14X（1.42-1.02）/4}X25=18.84KN/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f0=RS+Wf=5x5.024+18.84x0.4=32.656kN/m

初始推力F0=（Pe+Pw£

P）（3.14/4）B2c=（150+2.0x10+20x3.14/4x1.62=484.6kN

总推力F=F0+foL=484.6+32.656x50=2117.4kN

1.3.2壁板后土抗力计算:

顶管总推力设计值Pt=1.5x2117.4=3176.1kN

顶管力至刃脚底的距离：

hf=2.5m沉井尺寸rc=8.7m

qAma=4Pt/（3sf）=4x3176.1/（3x59.416x2.5）=28.51kpaqA=28.51x（8-1.5）/8=23.16kpa

MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x（59.416）2=-47058kN.m

133后背土体的稳定计算:

352

—）=182.11kN/m2

2

+注）=2479.80kN/m

hp=H/3=8/3=2.67m

）/2.5=0.932

满足规范要求

§

=（hf-|hf-hp）/hf=（2.5-|2.5-2.67总推力F=1552.1<

§

（0.8Pp-Pa）

=0.932x（0.8x2479.8-182.11）=1679.21KN所以经过以上计算可知：

采用管径D=1.0m圆管，顶进距离50m符合要求。

1.4工作井（沉井）下沉及结构计算

8.7沉井，本井为工作井，由于地质条件好，在沉井范围内均为粘土层，沉井考虑先开挖后下沉。

1.4.1基础资料:

单位摩阻力fk=30Kpa,地基承载力特征值取为350Kpa采用C30砼，钢筋为HRB335粘土天然容重取为17kN/mi，内摩擦角①=35°

井壁高8m,底板厚0.6m,壁厚0.6m。

142下沉计算:

井壁总摩阻力标准值:

11

T=U尹h2.5）f=（8.7x2x2）x-x（8.7+1.3-2.5）X30

=3915kN

沉井自重标准值

Gk=（8.7x0.6x2）x2x8.7x30=5449.68kN

下沉系数：

K1=（Gk-Ffw,k）/T=（5449.68-371.3）/3915=1.297>

1.05满足要求

143下沉稳定计算:

根据地勘资料，沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。

144刃脚计算:

水平框架作用的判别丄1=4.9m,h=1.3m

af=（0.1XL14）/（h4+0.05L14）=1.81>

1

af>

1,刃脚在内墙荷载作用下，不作水平分配，只按悬臂计算。

（1）刃脚向外悬臂弯曲计算

a.起沉时

井体重量为1626.63KN,平均每延米重量

R1626.63=105.63

2（4.752.95）

向里悬臂弯矩:

130X1321

-X（182.11130）X1.32=139.2KN.m

23

（2）刃脚配筋计算计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。

MC=1/2*1.27*139.2*0.552+1/2*1.27*（13*6.5-13*6.1）*0.552*2/3=27.4KN.m

选择钢筋截面：

M=27.4KN.mh0=510mm,b=1000mm,

as=M/a1fcbh02=27400000/（1.0*11.9*1000*510*510）=0.00853

Z=0.0085

AS=192mm2vAS,min=0.2%*550*1000=1100mma构造配筋，AS=1100mm选用8©

14。

145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。

沉井采用四个支承点，定位支撑点布置如图。

（1）假定定位承垫木间距为0.7L,不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示。

井壁单宽自重标准值：

gk=6.5*0.6*30=117KN/m

井壁单宽自重标准值：

gs=1.27*117=148.59KN/m支座弯矩：

2-1/2*3.4*82.55*（5.3*0.15-0.25）

M支=-1/2*82.55*（5.3*0.15）

=-102.6KN.m

跨中弯矩：

M中=1/8*82.55*（5.3*0.7）2-102.6=39.43KN.m

（2）、假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支点。

此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b所示。

支座弯矩：

M支=-1/8*82.55*2.652=-72.5KN.m

M中=0.07*82.55*2.652=40.6KN.m

（3）配筋计算

L10/H<

2,按深梁进行设计，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：

因为L10<

H内力臂：

z1=0.6L10=0.6*5.3=3.18m

刃脚底部：

M中=40.6KN.m,

As=M中/fyz1=40600/（300*3.18）=42.6mm2

井墙顶部：

M皮=102.6KN.m,

As=M支/fyz1=102600/（300*3.18）=107.6mm

求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。

2）、井壁的抗拉计算

根据《规程》，由于本工程地基为卵石土层地基，不必进行竖向拉断计算。

146井壁内力计算：

（理正结构工具箱计算）

（1）、池壁荷载计算：

池外荷载：

主动土压力系数Ka=0.27

侧向土压力荷载组合（kN/m2）:

部位（标高）

土压力标准值

活载标准

值

基本组合

准永久组合

地面（0.000）

0.00

2.71

3.10

1.08

池壁顶端

（-0.200）

1.14

4.54

2.22

底板顶面

（-6.750）

26.83

97.49

75.41

基础底面以上土重标准值Gt=0.00kN

基础底面以上活载标准值Gh=30.21kN沉井底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb=（1431.72X1.20+0.00X1.27+0.00X1.27+30.21X1.27X0.90）/20.140

=87.02kN/m2

板底均布净反力基本组合:

Q=87.02-0.350X25.00X1.20

=76.52kN/m2

板底均布净反力准永久组合:

Qe=71.69-0.350X25.00

=62.94kN/m2

底板荷载计算（池内有水，池外无土）:

水池底板以上全部竖向压力基本组合:

Qb=[59.416X1.60X1.27+5449.16X1.40/20.140=127.6kN/m2

Q=93.17-（0.350X30.00X1.40+0.700X10.00X1.27）=91.6kN/m沉井底板以上全部竖向压力准永久组合:

Qbe=[59.416X1.50X0.7+1431.72

+（59.416X0.700）X10.00]/20.140=94.1N/m2

Qe=62.94-（0.350X25.00+0.700X10.00）=49.1/m2

（2）内力，配筋及裂缝计算

弯矩正负号规则：

顶板:

下侧受拉为正，上侧受拉为负池壁：

内侧受拉为正，外侧受拉为负底板:

上侧受拉为正，下侧受拉为负

荷载组合方式：

1.

2.

3.

四边固定

⑶L

部位

井外土压力

井内水压力

温湿度作用

内侧-水平跨中

41.44

-

水平边缘

8.28

竖直跨中

30.38

竖直上边

缘

3.54

竖直下边缘

8.53

外侧-水平跨中

-3.63

-34.67

-38.30

-94.21

-128.88

-2.71

-37.38

-43.14

-77.81

-95.29

-129.96

计算跨度：

Lx=4.900m,Ly=6.550m,池壁类型：

普通池壁,按双向板计算基本组合作用弯矩表（kN.m/m）

准永久组合作用弯矩表（kN.m/m）

31.58

6.52

23.31

2.79

池外土压力

池内水压力

27.49

5.06

15.21

1.19

4.55

-2.43

-37.10

-57.24

-91.91

-1.39

-36.06

-15.39

-50.06

-50.54

-85.21

竖直下边

6.71

外侧

-水平跨中

-2.86

-30.33

-33.19

-71.91

-102.24

-2.13

-32.47

-32.13

-62.46

-73.20

-103.53

池外土

压力

21.02

3.99

11.79

竖直上边缘

0.94

竖直下边缘

3.58

-1.91

-32.24

-43.79

-74.12

-1.10

-31.43

-11.24

-41.57

-38.91

-69.25

⑸底板内力:

计算跨度:

Lx=4.900m,Ly=3.400m,四边简支+池壁传递弯矩

按双向板计算.

1.池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表（kN.m/m）

基本组合作用弯矩表

简支基底反力

池壁传递弯矩

弯矩叠加

上侧-L向跨中

38.33

B向跨中

66.32

■

下侧-L向边缘

B向边缘

L向跨中

-45.16

-6.83

-70.30

-3.98

准永久组合作用弯矩表

31.52

54.55

-36.01

-4.48

-56.31

-1.76

2.池内有水,池外无土时,荷载组合作用弯矩表（kN.m/m）

上侧-L向跨中

36.95

2.94

39.89

B向跨中

63.94

4.38

68.32

L向边缘

B向边缘

30.37

2.31

32.68

52.55

3.45

55.99

L向边缘

（6）配筋及裂缝：

配筋计算方法：

按单筋受弯构件计算板受拉钢筋.

裂缝计算根据《接收井结构规程》附录A公式计算.

按基本组合弯矩计算配筋，按准永久组合弯矩计算裂缝，结果如下:

L侧池壁配筋及裂缝表（弯矩:

kN.m/m,面积:

mnVm,裂缝:

mm）

弯矩

计算面积

实配钢筋

实配面积

裂缝宽度

内侧-水平跨中

800

D18@250

1018

0.11

水平边

0.02

竖直跨

中

0.08

竖直上

边缘

0.01

竖直下

外侧-水平跨中

0.12

1248

D18@200

1272

0.24

0.22

1259

B则井壁配筋及裂缝表（弯矩:

0.07

0.04

878

0.26

0.15

812

注意:

存在裂缝验算不满足限值0.20mm勺情况!

工作井井壁钢筋实配18@200

147底板内力计算：

弯矩单位:

kN.m/m,配筋面积：

m^/m,构造配筋率:

0.20%

计算方法：

查表

1跨中：

［水平］［竖向］

弯矩6.912.6

面积700（0.20%）700（0.20%）

实配D14@200（770）D14@200（770）

［右］

0.0

四边：

［上］［下］［左］

弯矩0.00.00.0

面积700（0.20%）700（0.20%）700（0.20%）700（0.20%）

实配D14@200（770）D14@200（770）D14@200（770）D14@200（770）

o.-o

c-.-o

O

70G

700

g&

o

卜

Bi诫珂

工作井底板钢筋实配实配18@200

1.5接收井（沉井）下沉及结构计算

本井为6.2m接收井（沉井），地下水位根据地堪按地面以下-2.0m计（施工期间为汛期）由于地质条件好，在沉井范围内均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。

1.5.1基础资料:

单位摩阻力fk=25Kpa,地基承载力特征值取为350Kpa采用C30砼，钢筋为HRB335粘土天然容重取为17kN/m，水容重丫w=10KN/rn,井壁高8m,底、顶板厚0.6m,壁厚0.6m。

1.5.2下沉计算:

下沉过程中水的浮托力标准值：

Ffw,k=6.2x0.6x4x8x10=1190.4kN

井壁总摩阻力标准值：

T=U-（Hh2.5）f=2.7x4x-x（8.0+1.4-2.5）X30

22

=1117.8kN

Gk=6.5x0.35x4x8.0x30=2184kN

K1=（Gk-Ffw,k）/T=（2184-226.8）/1117=1.75>

1.05

满足要求

a.施工阶段

G=2184+30.17X0.35X30=2500kN

基底的水浮力标准值：

Ffbw,k=30.17X8.0X10=2414kN

抗浮系数：

Kw=-G^=2500/2414=1.04<

1.05不满足要求，需压重物。

Ffwk

b.使用阶段

由于使用阶段井顶板有覆土，可满足要求。

108X1321

2■-X（139108）X1.32=108.7KN.m

刃脚配筋计算：

计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。

MC=1/2*1.27*108.7*0.52+1/2*1.27*（13*6.0-13*5.65）*0.52*2/3

=17.8KN.m

M=17.8KN.mh0=460mm,b=1000mm,

as=M/a1fcbh02=17800000/（1.0*11.9*1000*460*460）=0.00707

Z=0.00707

AS=163mm2vAS,min=0.2%*500*1000=1000mma构造配筋，AS=1100mm选用8©

14。

1.5.6沉井竖向计算

沉井采用四个支承点。

（1）

假定定位承垫木间距为0.7L,不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示。

■'

IIIIlf

gk=6.0*0.35*25=52.5KN/m

gs=1.27*52.5=66.7kN/m

支座弯矩：

M支=-1/2*66.7*（2.7*0.15）2-1/2*2.35*66.7*（2.7*0.15-0.2）

=-21.5KN.m

M中=1/8*66.7*（2.7*0.7）2-21.5=8.3KN.m

M支=-1/8*66.7*1.352=-15.2KN.m

M中=0.07*66.7*1.352=8.5KN.m

z1=0.6L10=0.6*2.7=1.62m

M中=8.5KN.m,

As=M中/fyz1=8500/（300*1.62）=17.5mm2

M支=21.5KN.m,

As=M支/fyz1=21500/（300*