调节池计算书.docx
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调节池计算书
设计依据:
1.《杭州湾新区给水和污水泵站岩土工程勘察报告》(详细勘察)(2011.6);
2.规范及手册:
《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规范》CECS137:
2002;
《混凝土结构设计规范》;
《给水排水工程结构设计手册》;
3.回填土容重:
饱和土重为20KN/m3;水容重:
10.0KN/m3;
4.地质概况:
根据地勘报告:
沉井下沉穿过以下土层:
(1)第2层淤泥质粉质粘土夹粉砂:
沉井外壁摩阻力标准值为12KPa;
(2)第3-2层砂质粉土:
沉井外壁摩阻力标准值为24KPa;
(3)第3-2’层砂质粉土:
沉井外壁摩阻力标准值为14KPa;
(4)第3-3层砂质粉土:
沉井外壁摩阻力标准值为32KPa;
(5)第3-4层粉质粘土夹粉砂:
沉井外壁摩阻力标准值为16KPa;
基底落在第3-4层上
5.地下水位
(1)封底混凝土达到设计强度100%后,底板施工之前水位不高于标高-4.0米;
(2)底板混凝土强度达到设计强度100%之后水位不高于标高-3.0米;
(3)顶板及井内填料浇筑完毕,顶板未覆土前水位不高于标高0.0米;
(4)使用期间的地下水位考虑到设计地面以下0.5m,即绝对标高3.8m处。
6.构筑物采用沉井,不排水下沉。
沉井部分分段施工,标高1.0m以上采用现浇结构。
抗浮验算:
构筑物抗浮验算
1。
抗浮力计算
条件:
底板厚度800;壁板厚度1100;顶板厚300;封底混凝土厚度2000。
(1)顶、底板自重:
12.52x3.14x(0.8+0.3)x25=13492.2KN。
(2)壁板自重:
(25+1.1)x3.14x1.1x15.3x25=34482.1KN。
(3)C15素混凝土填料自重:
12.52x3.14x0.8x22=8635.0KN
(4)封底混凝土自重:
12.52x3.14x2.0x22=21587.5KN
(5)板顶覆土自重:
(12.5+1.1)2x3.14x(1.5x10+0.5x18)=13938.6KN
(6)柱自重:
0.8x0.8x10.9x16x25=2790.4KN
∑抗浮力=94925.8KN
2.浮力计算
条件:
地下水位考虑到设计地面以下0.5m。
浮力=(12.5+1.1)2x3.14x15.3x10=88858.5KN
3.抗浮安全系数
K=94925.8/88858.5=1.068
4.抗浮安全系数>1.05,抗浮验算通过。
沉井下沉计算
一、下沉系数Kst
沉井制作高度为14.0m
1.沉井自重标准值GK1=(25+1.1)x3.14x1.1x14x25=31552.3KN
底梁自重GK2=(19.3x4x0.8x3.1+24.3x4x0.8x3.1)x25=10812.8KN
2.下沉过程水的浮托力标准值Ffw,k:
Ffw,k=(25+1.1)x3.14x1.1x14x10+(19.3x4x0.8x3.1+24.3x4x0.8x3.1)x10=16946.0KN
3.井壁总摩阻力标准值Ffk:
1)单位摩阻力加权平均值(以J5勘探孔计算)
fka=(0.26x12+2x24+1.4x14+9.1x32+1.24x16)/14=27.3
2)摩阻力标准值Ffk
Ffk=(25+1.1)x3.14x[4x27.3+(2.5+5)x0.6x27.3]=19017.4KN
4.下沉系数Kst
Kst=(GK-Ffw,k)/Ffk=(42365.1-16946.0)/19017.4=1.34
二、下沉稳定系数kst,s:
1.刃脚、底梁下地基极限承载力Rb:
(极限承载力取400KPa)
Rb=0.5x(25+0.8x2)x3.14x400=16704.8KN
2.浮托力取标准浮托力的 70%。
F’fw,k=Ffw,kx70%=11862.2KN
5.下沉稳定系数Kst,s
Kst,s=(Gk-F’fw,k)/(Ffk+Rb)=(42365.1-11862.2)/(19017.4+16704.8)=0.853
满足要求
封底混凝土计算
(一)取最大一块封底面积计算:
5.0x5.0m。
地下水的浮托力Fk=14x10=140KN/m2
底板受力q=140KN/m2
封底混凝土四边简支,M=0.0442x5x5x140=154.7KN.m
根据“给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程”CECS137:
2002第6.1.13条规定:
=
=1200mm
考虑井底涌砂,封底混凝土宜加厚
故取C25封底混凝土厚度2000。
刃脚竖向内力计算
(一)工况一:
沉井起沉阶段
根据“给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程”CECS137:
2002第6.2.2条、第6.3.2条规定:
M1=
(6.2.2-1)
N1=Rj-g1(6.2.2-2)
P1=
(6.2.2-3)
(6.2.2-4)
根据已知条件和地勘报告
Rj=14x25x1.1=385KN/m;h1=hs=1.2m;θ=56.30;β0=200。
a=0.5m,b=0.8m
则:
d1=0.170m
P1=125.7KN/M
M1=166.0KN.m/m
N1近似取Rj=385N/m
(二)工况二:
沉井下沉至设计标高,未封底,刃脚下土体已掏空。
井外地下水位考虑标高-13m处,井内无水。
1.土压力计算
土压力为设计值:
q1=
=4.7KN/m2
q2=14x18x1.27/3=106KN/m2
∑q=111.4KN/m2
计算简图如下:
Fep1和F’ep1近似相等,均取值=111.4KN/m
则:
=80.2KN.m/m
圆形沉井水平内力计算
(一)工况:
沉井下沉至设计标高。
根据CECS137:
2002第6.2.3条,在互成90o的水平两点处,土壤内摩擦角的差值为6o(即±3°)。
土壤内聚力C=13Kpa,内摩擦角φ=25°。
配筋按0.25mm的裂缝控制。
计算简图如下:
1.A、B点的水平向土压力
1)A点处主动土压力系数Ka=
=
=0.258
2)A点水平向土压力Pa=0.258x18x14=65.0KN/m2
3)B点处主动土压力系数Ka=
=
=0.352
4)B点水平向土压力Pa=0.352x18x14=88.70KN/m2
2.A、B点的内力
1)ω’=(PB/PA)-1=88.7÷65.0-1=0.365
Na=65x(12.5+1.1/2)x(1+0.7854x0.365)=1091.4KN/m
Nb=65x(12.5+1.1/2)x(1+0.5x0.365)=1003.1KN/m
Ma=-0.1488x65x13.052x0.365=601.2KN.m/m
Mb=-0.1366x65x13.052x0.365=551.9KN.m/m
井壁结构内力及配筋计算:
1.刃脚最大竖向弯矩M1=166KN.m/m,N1=385KN/m;
取Φ25@200,混凝土保护层40,混凝土强度等级C30,0.25mm控制M抗=396KN.m/m。
2.井壁最大水平向弯矩M1=601.2KN.m/m,N1=1091.4KN/m
取Φ22@100,混凝土保护层40,混凝土强度等级C30,0.25mm控制M抗=632KN.m/m。
底板结构计算
(一)工况:
使用阶段,地下水位考虑到设计地面以下0.50m。
1.取最大一块面积计算:
5x5m。
底板厚度0.8m
地下水的浮托力Fk=(15.3-0.5)x10=148.0KN/m2
底板混凝土自重Gk=0.8x25=20KN/m2
底板受力q=148-20=128KN/m2
底板四边简支,M=0.0442x5x5x128=141.5KN.m(标准值)
底板厚800,取Φ22@200,混凝土保护层40,混凝土强度等级C30,裂缝宽度0.20。
M标准值=228KN.m
底梁计算书:
============================================
1计算简图:
2计算条件:
荷载条件:
均布恒载标准值:
300.00kN/m活载准永久值系数:
0.50
均布活载标准值:
0.00kN/m支座弯矩调幅系数:
85.0%
梁容重:
25.00kN/m3计算时考虑梁自重:
不考虑
恒载分项系数:
1.20活载分项系数:
1.40
配筋条件:
抗震等级:
非抗震纵筋级别:
HRB335
混凝土等级:
C30箍筋级别:
HRB335
配筋调整系数:
1.2上部保护层厚度:
40mm
面积归并率:
----下部保护层厚度:
40mm
最大裂缝限值:
0.400mm挠度控制系数C:
200
截面配筋方式:
单筋
3计算结果:
单位说明:
弯矩:
kN.m剪力:
kN
纵筋面积:
mm2箍筋面积:
mm2/m
裂缝:
mm挠度:
mm
-----------------------------------------------------------------------
梁号1:
跨长=25000B×H=1000×3100
左中右
弯矩(-):
-15937.4040.000-15937.404
弯矩(+):
0.00012187.4840.000
剪力:
4499.9910.009-4499.991
上部as:
10050100
下部as:
507550
上部纵筋:
18966620018966
下部纵筋:
6649141216649
箍筋Asv:
126511441265
上纵实配:
29D3212/12/5(23323)13D28(8005)29D3212/12/5(23323)
下纵实配:
13D28(8005)28D2814/14(17241)13D28(8005)
箍筋实配:
4D12@250(1810)4D12@250(1810)4D12@250(1810)
腰筋实配:
24d18(6107)24d18(6107)24d18(6107)
上实配筋率:
0.75%0.26%0.75%
下实配筋率:
0.26%0.56%0.26%
箍筋配筋率:
0.18%0.18%0.18%
裂缝:
0.3960.3750.396
挠度:
0.00017.8510.000
最大裂缝:
0.396mm<0.400mm
最大挠度:
17.851mm<125.000mm(25000/200)
-----------------------------------------------------------------------
4所有简图:
调节池顶板单块矩形板计算
按弹性板计算:
1计算条件
计算跨度:
Lx=5.000m
Ly=5.000m
板厚h=300mm
板容重=25.00kN/m3;板自重荷载设计值=9.00kN/m2
恒载分项系数=1.20;活载分项系数=1.40
荷载设计值(不包括自重荷载):
均布荷载q=50.20kN/m2
砼强度等级:
C30,fc=14.30N/mm2,Ec=3.00×104N/mm2
支座纵筋级别:
HRB335,fy=300.00N/mm2,Es=2.00×105N/mm2
板底纵筋级别:
HRB335,fy=300.00N/mm2,Es=2.00×105N/mm2
混凝土保护层=40mm,配筋计算as=45mm,泊松比=0.20
支撑条件=
四边上:
固定下:
固定左:
固定右:
固定
角柱左下:
无右下:
无右上:
无左上:
无
2计算结果
弯矩单位:
kN.m/m,配筋面积:
mm2/m,构造配筋率:
0.21%
弯矩计算方法:
双向板查表
挠度计算方法:
双向板查表。
---------------------------------------------------------------
(1)跨中:
[水平][竖向]
弯矩31.331.3
面积643(0.21%)643(0.21%)
实配D14@190(810)D14@190(810)
(2)四边:
[上][下][左][右]
弯矩-75.6-75.6-75.6-75.6
面积1032(0.34%)1032(0.34%)1032(0.34%)1032(0.34%)
实配D16@160(1257)D16@160(1257)D16@160(1257)D16@160(1257)
(3)挠度结果(按双向板计算):
经查<<结构静力计算手册>>:
挠度计算系数α=0.001270
Mk=25.61N·mm,Mq=25.08N·mm;
h=300mm,h0=255mm;
αE=Es/Ec=6.667;
As=810mm2,对于矩形截面γf=0;
ρte=As/(0.5×b×h)=0.0054,当ρte<0.01时,取ρte=0.01;
ρ=As/(b×h0)=0.0032
σsk=Mk/(0.87×As×h0)=142.470N/mm2;
ψ=1.1-0.65×ftk/(ρte×σsk)=0.183,当ψ小于0.2时,取ψ=0.2;
θ=2.0-0.4×(ρ'/ρ))=2.0-0.4×(0.000/0.003)=2.000;
将上述参数带入短期刚度公式得:
=1.891×1013N·mm2;
从而得到长度刚度:
=0.956×1013N·mm2;
=4.029mm
挠度验算:
4.03 (4)支座最大裂缝: 0.24<[ωmax]=0.30mm,满足 (5)跨中最大裂缝: 0.06<[ωmax]=0.30mm,满足 顶板连续梁计算书: WKL-1 ============================================ 1计算简图: 2计算条件: 荷载条件: 均布恒载标准值: 0.00kN/m活载准永久值系数: 0.50 均布活载标准值: 0.00kN/m支座弯矩调幅系数: 85.0% 梁容重: 25.00kN/m3计算时考虑梁自重: 考虑 恒载分项系数: 1.20活载分项系数: 1.40 配筋条件: 抗震等级: 非抗震纵筋级别: HRB335 混凝土等级: C30箍筋级别: HPB235 配筋调整系数: 1.2上部保护层厚度: 40mm 面积归并率: 30.0%下部保护层厚度: 40mm 最大裂缝限值: 0.300mm挠度控制系数C: 200 截面配筋方式: 单筋 3计算结果: 单位说明: 弯矩: kN.m剪力: kN 纵筋面积: mm2箍筋面积: mm2/m 裂缝: mm挠度: mm ----------------------------------------------------------------------- 梁号1: 跨长=5000B×H=500×800 左中右 弯矩(-): 0.0000.000-447.328 弯矩(+): 0.002457.9460.000 剪力: 302.072-105.256-505.254 上部as: 505050 下部as: 505050 上部纵筋: 8008002113 下部纵筋: 8582167858 箍筋Asv: 817817817 上纵实配: 4D20(1257)4D20(1257)7D22(2661) 下纵实配: 7D22(2661)7D22(2661)7D22(2661) 箍筋实配: 4d8@200(1005)4d8@200(1005)4d8@200(1005) 腰筋实配: 4d16(804)4d16(804)4d16(804) 上实配筋率: 0.31%0.31%0.67% 下实配筋率: 0.67%0.67%0.67% 箍筋配筋率: 0.20%0.20%0.20% 裂缝: 0.0000.2930.286 挠度: 0.0003.0170.000 最大裂缝: 0.293mm<0.300mm 最大挠度: 3.017mm<25.000mm(5000/200) ----------------------------------------------------------------------- 梁号2: 跨长=5000B×H=500×800 左中右 弯矩(-): -447.3280.000-345.505 弯矩(+): 0.000290.5870.000 剪力: 433.77134.296-385.330 上部as: 505050 下部as: 505050 上部纵筋: 21138001608 下部纵筋: 8581342858 箍筋Asv: 817817817 上纵实配: 7D22(2661)4D20(1257)4D25(1963) 下纵实配: 4D25(1963)4D25(1963)4D25(1963) 箍筋实配: 4d8@200(1005)4d8@200(1005)4d8@200(1005) 腰筋实配: 4d16(804)4d16(804)4d16(804) 上实配筋率: 0.67%0.31%0.49% 下实配筋率: 0.49%0.49%0.49% 箍筋配筋率: 0.20%0.20%0.20% 裂缝: 0.2860.1690.296 挠度: 0.0001.2140.000 最大裂缝: 0.296mm<0.300mm 最大挠度: 1.214mm<25.000mm(5000/200) ----------------------------------------------------------------------- 梁号3: 跨长=5000B×H=500×800 左中右 弯矩(-): -345.5050.000-345.505 弯矩(+): 0.000343.4940.000 剪力: 409.9439.945-409.943 上部as: 505050 下部as: 505050 上部纵筋: 16088001608 下部纵筋: 8581598858 箍筋Asv: 817817817 上纵实配: 4D25(1963)4D20(1257)4D25(1963) 下纵实配: 4D25(1963)4D25(1963)4D25(1963) 箍筋实配: 4d8@200(1005)4d8@200(1005)4d8@200(1005) 腰筋实配: 4d16(804)4d16(804)4d16(804) 上实配筋率: 0.49%0.31%0.49% 下实配筋率: 0.49%0.49%0.49% 箍筋配筋率: 0.20%0.20%0.20% 裂缝: 0.2960.2820.296 挠度: 0.0002.2680.000 最大裂缝: 0.296mm<0.300mm 最大挠度: 2.268mm<25.000mm(5000/200) ----------------------------------------------------------------------- 梁号4: 跨长=5000B×H=500×800 左中右 弯矩(-): -345.5050.000-447.328 弯矩(+): 0.000290.5870.000 剪力: 385.330-34.296-433.771 上部as: 505050 下部as: 505050 上部纵筋: 16088002113 下部纵筋: 8581342858 箍筋Asv: 817817817 上纵实配: 4D25(1963)4D20(1257)7D22(2661) 下纵实配: 4D25(1963)4D25(1963)4D25(1963) 箍筋实配: 4d8@200(1005)4d8@200(1005)4d8@200(1005) 腰筋实配: 4d16(804)4d16(804)4d16(804) 上实配筋率: 0.49%0.31%0.67% 下实配筋率: 0.49%0.49%0.49% 箍筋配筋率: 0.20%0.20%0.20% 裂缝: 0.2960.1690.286 挠度: 0.0001.2140.000 最大裂缝: 0.296mm<0.300mm 最大挠度: 1.214mm<25.000mm(5000/200) ----------------------------------------------------------------------- 梁号5: 跨长=5000B×H=500×800 左中右 弯矩(-): -447.3280.0000.000 弯矩(+): 0.000457.9460.002 剪力: 505.254105.256-302.072 上部as: 505050 下部as: 505050 上部纵筋: 2113800800 下部纵筋: 8582167858 箍筋Asv: 817817817 上纵实配: 7D22(2661)4D20(1257)4D20(1257) 下纵实配: 7D22(2661)7D22(2661)7D22(2661) 箍筋实配: 4d8@200(1005)4d8@200(1005)4d8@200(1005) 腰筋实配: 4d16(804)4d16(804)4d16(804) 上实配筋率: 0.67%0.31%0.31% 下实配筋率: 0.67%0.67%0.67% 箍筋配筋率: 0.20%0.20%0.20% 裂缝: 0.2860.2930.000 挠度: 0.0003.0170.000 最大裂缝: 0.293mm<0.300mm 最大挠度: 3.017mm<25.000mm(5000/200) -------------------
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