工作井结构设计计算书.docx
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工作井结构设计计算书.docx
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工作井结构设计计算书
1•设计条件
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匚桩身达到设计强度后,再开挖基坑施丄护壁成井。
基坑每开挖Im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:
,井壁底标高:
工作井为,接收井为。
拟定丄作井尺寸:
t=0.55w»R=3.5mf0=8.bn»H=5.39m
拟、定接收井尺寸:
/=0.35力ITR二2.0m,£>=4.7力口,H二5.99/H
井身材料
混凝土:
采用C30,£=14.3N/加加S/二I・43N/〃〃’‘2。
钢筋:
钢筋直径dvlOmm时,采用R235钢筋,/;二27O7V///〃?
,;
d>10mm时,采用热轧钢筋HBR335/=300N/mnro
地质资料
地质资料如下表1所示,地下水位高度为,即井外水位高度为,
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、接收井。
表1土的物理力学指标
岩土名称
标高
(m)
天然容重
(KN/mmJ
粘聚力C
(kPa)
内摩擦角
(P(°)
承载力征
Y
值qp(kPa)
素填土
5
15
120
粉质黏土
&
150
砂质黏性土
180
地而高程5.80/
4.80vJ:
MIO砌MulO砖
3.80yl
2.80./
1.80
0.80,
-0.20xLT作井井壁底・
L20接收井井壁底・1・69
_、一
A,2R4
“D
2•井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算
将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算,计算截面取井璧底部1米一段进行环向计算,不考虑四周搅拌桩支护的作用。
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)
井外侧地面堆载按qd=\5KNI朮考虑。
根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第623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:
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。
计算公式如下:
d二S〃+2?
)炉(45。
■穿)・2加(45。
■岁)
£3=(%+2ijl2(45。
■牛)・2c仗(45”(p-5
2
式中:
务一地面上堆载,取qd=\5KN/m\
土的容重加权平均值,地下水位以下土釆用浮容重,那么有2.6x18.5+1.5x(18.5・10)+2.24x(18.3・10)+0.66x(16710)
4.1+2.24+0.66
=11・98KN///m
卩■土内摩擦角加权平均值2・24x11.36”+0.66x20.84。
4.1+2.244-0.66
=14.39°
土的粘聚力加权平均值,:
二丄必52.2七19.31+().6在15.13
4.1+2.24+0.66
=\O.53kPa
Z—所计算点离填土面的深度(m)。
=(15+11.98x7;rg2(45°・14,a+?
-)-2x10.53x农(45。
・口」;二34.67kP“
22
厶•I.o
爲二(15+11.98x7)A2(45°-S-_5_一)一2xlO.53xA(450^:
_一二
53.27/o井壁侧向水压力釆用全部静水压力,即服二/忆人为水的容重,取lOKN/nun3。
则P=10x(726)=44kPu
则工作井井壁外侧水平向的水土压力为:
厶二1・27x(旷+巴)二1.27x(34.67+44)二99.9\kPci
马二1.27xC+巴)二1・27x(53.27+44)=123.53”。
计算系数为:
0二吃・1二空兰・1=0・2364
几99.91
2.1.1.2井壁环向截面内力计算
截面上弯矩(井壁外侧受拉为正):
}
Ma=0.1488A/;?
A=-0.1488x99.91x3.775?
x0.2364=—5O.O8KN・
m
加=0.1366加%=0.1366x123.53x3.7752x0.2364=56.85KNm
截面上压力:
Na=PArc(1+0.7854b)=99.91x3•力5x(1+0.7854x0.2364)=
447.19KN
Nb=PBrc(1+0.5小二123.53x3.775x(l+0.5x0.2364)=521.45KN
图2-2截面弯矩分布图
2丄13结构配筋计算
按压弯构件进行强度配筋计算:
1保护层疗度为40mm、设a、二50/?
?
/?
?
=t-as=550-50〃〃畀
=500〃〃//
2C30混凝土,HRB335钢筋,查表得©=0.56
3初始偏心距%弋丄如坠=0.112m=1\2mm
447.19
附加偏心距ef=max(丄,20)=20mm
730
e.=eo+Cf=112+20=132mm
4偏心距增大系数
厂0.5/A0.5x14.3x1000x550、(屮
Ci二=;〉1,
51N447.19x1(/'
知卜警72.73”取
]匍dL53
1400q/九
r)ei=1.53x132=201•96mm
5确定混凝土受压区高度X
先按大偏心受压求:
2金、爲黑00137/WH56X500=280M6且<2T00呦
j二g+彳一①二201.96+甞一50=427.0//〃
22
<0.2%x1000x800=1600mm2
按构造钢筋配置,内外钢筋选用20@200,实际配筋面积为
4=1885//力[];纵向按构造钢筋配置5选用16@200o
2.1.2按正常使用极限状态进行讣算
2.1.2.1内力计算
9991
=A—=78.67A
1.27
12353
=—2=97.27”。
1.27
9727
7加心4
截面上弯矩(井壁外侧受拉为正):
Ma=0.1488£讥2启二_o・1488x78.67x3.775》x0.2364=—39.44KN・m
=0.1366耳/;2”=0.1366x97.27x3.775?
x0.2364=44.76KNm截
面上压力:
Na=Pay(1+0.7854小二7&67x3.775x(1+0.7854x0.2364)=352.12KN
Nr=PBrc(1+0・5oc)=97.27x3.775x(l4-0.5x0.2364)=410.59KN
2.1.2.2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。
LU《混凝土结构设计规范》笫8丄2条:
1混凝土采用C30,几二20.1,几二2.01钢筋采用HRB335,E、=2・0xl0N刖『
2九二0・5x1000x550=275000〃〃沪
A|QQC
p£2=0.00685<0.01,取
f4・275000
3偏心受圧构件,求(7伙
丄①=1.53<14
1400A//?
oh)
M
二35?
1?
二H2W7M
e-〃局+儿二1x112+(275—k50)=337mm
z=0.87—0-马卜=087-0.12x霧)x500=
偏心受压构件
4”1」・0・65_A「二1.1-0.65X=0.47>0.2
OS0.00685x302.92
=352120x(337-302.92)=21O2/V/W1885x302.92
5二0.025/77/?
?
<0.3mm
I1U1A
故内外钢筋选用20@200。
工作井井壁配筋图见2・2所示。
接收井井壁内力计算及配筋
同上“工作井井壁内力计算及配筋"计算方法相同,内力及配筋结构如
下表2所示,井壁配筋图见2・3所示。
纵向按构造钢筋配置,选用12@200o
•
极限状态
设计控制弯矩M(KN加)
设计控制压力N(KN)
钢筋选用
承载能力极限状态
i
16(5)200
正常使用极限状态
16(5)200
工作井封底
3.1.1荷载计算
封底混凝土容重取Y=24KN皿亦,厚4m,按不排水情况计算。
标准值:
qk=10x(44+4)—4x24=—12.OOK7V/加2
设计值:
qs=1.27x(-12.0)=-15.24/C7V/m2
3.1.26/底厚度计算
计算半径:
r=(8」+2xl.05)/2=5.1w
板中弯矩:
M=0.198A,r2=0.198x15.24x5.12=78.50KN-m
5.72M$.72x7&50荷
故厚度取勺二+『=V1000x1.27-+300=1095!
,〃“
本设计中封底釆用水泥土搅拌桩,封底厚度为400cm,故满足要求。
接收井封底
封底混凝土容重取Y=24KN/mm2,厚4m,按不排水情况计算。
标准值:
qk=10x(5+4)-4x24=-6.0A7V/m2
设计值:
q$=1.27x(—6.0)=-7.62KN/m2
3.1.2»底厚度讣算
计算半径:
r=(4.7+2xl.05)/2=3.4w
板中弯矩:
m=0.198A.r2=0.198x7.62x3.42=17.44KN
5.72M
故厚度取九二
/5.72X17.44X10二+30Q=78Q_
V1000x1.27
本设计中封底采用水泥土搅拌桩,封底疗度为400cm,故满足要求。
4•钢筋混凝土底板计算
工作井底板计算
<
4丄1荷载计算
底板片度采用600mm。
水托浮力产生的底板反力(标准值)办=10x8.4-0.6x25=69.0KN///r
设计值:
6/v=1.27x69.0=87.63A/w2
设计值产生的板中弯矩:
M=0.198q乂2二0」98x87.63x3T7t/=247.26KN•m
标准值产生的板中弯矩:
M=0.198如;$=0.198x69.0x3.7752“94.69KN•加
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
5%仁叭;
247.26x10°
〜1.0x14.3x1000x5552・。
'。
56
查表得歹二0.0442,取
<0.2%xl(X)0x600=1200"加按构造钢筋配置5选用25@150,实际配筋面积/As=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20@200。
4・1・3裂缝宽度计算
按纯弯计算,裂缝宽度控制在。
由《混凝土结构设计规范》第8丄2条:
吗
址二4〃¥〔L9c+0.08如]
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- 工作 结构设计 计算
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