1.工程概况
地质资料如下图所示,沉井内径D1=12.5米,沉井结构高度H=15.1米,沉井起沉标高低于地面500mm。抗浮计算时,考虑施工时降水,地下水位于起沉标高下500mm;强度计算时,考虑施工过程中设备已进场,降水可能中止时出现的最高地下水位,即地下水位于原地面下500mm。施工采用排水法,三次浇注两次下沉。考虑地面堆载q m=10kPa。上部第一层土考虑换填砂层。
沉井材料:混凝土强度等级C25;抗渗等级S6;钢筋采用热轧钢筋HRB335,抗拉强度设计值fy=300MPa.
企口宽度c=0.3m
第一类截面壁厚d=0.65m
封底混凝土边缘厚度h7= 1.9m
1
井壁自重:(标准值)
底板底以上G1k=2×(h1×d+h2×t+h3×c)×(b1+L2)×γ1
=2354.70KN
刃脚G2k=2×[(h7+h5+h6)×b+a×(h5+h6)+h4×a]×(b1+L2)×γ1
=2749.50KN
井壁自重G ok=G1K+G2K
=5104.20KN
底板自重G dk=(L1+2b)×(b1+2b)×γ1
=5231.25KN
封底混凝土自重G fk= 0.25×[L2-2×(a+b)]×[b2-2×(a+b)]×(h7+h6/2)×23
=2382.05KN
井壁上土重G tk=h1×(t-D)×(L2+b1)
=-15.51KN
抗浮验算K f= (G0k+G dk+G fk+G tk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]
= 1.89≥ 1.00
满足《规范》抗浮要求
三、下沉计算
摩阻力计算(标准值)
单位面积摩阻力f ka= (h1×f k1+h2×f k2+h3×f k3+h4×f k4+h5×f k5+h6×f k6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)
=16.25KPa
总摩阻力F fk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×f ka
=4706.77KN
排水下沉系数K st= G0k/F fk
= 1.08> 1.05
满足《规程》下沉要求
地基土极限承载力R j=160Kpa
排水下沉稳定系数K st,s= G0k/{F fk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b))×(b2-2(a+b))]×R j}
=0.880=0.8~0.9
满足《规程》下沉稳定要求
3
29.05m
0.75m 2
m 刃脚h 6传来的荷载P A1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ
1
=244.58kN/m
2
P A2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ
1 =255.91kN/m 2
P B1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ
2
=284.92kN/m 2
P B2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ
2
=297.88kN/m 2
P A =0.5×(P A1+P A2)×(c 3-c 4) =150.15kN/m P B =0.5×(P B1+P B2)×(c 3-c 4)
=174.84kN/m 截面受力q A =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ1)×h c +P A
=633.66kN/m q B =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ2)×h c +P B =
738.19
kN/m
ω=q B /q A -1
=
0.1650-886.68KN·m/m -813.98KN·m/m 5403.99KN 5178.73
KN
2700mm 2/m 选筋
d25@150
29.30
m
截面受力:q A =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ1+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ
1
=237.04kN/m 2
q B =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ2+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ
2=
276.28
kN/m 2
ω=q B /q A -1
=
0.1655-332.82KN·m/m -305.53KN·m/m 2022.31KN/m 1937.76
KN/m
1700
mm 2
/m
选筋d20@150
1、计算截面一:取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算
2、计算截面二:取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算,计算点标高为底板底标高 刃脚根部段中心标高计算高度h c =1.5(a+b)=为便于计算取h c =h 5=截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =
M B = -0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =
截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =
M B =-0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =
按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=
按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=
35.15m
截面受力:q A =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m×λ
1
=126.66kN/m 2
q B =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m ×λ
2
=
149.89
kN/m
2
ω=q B /q A -1=0.1834-197.03KN·m/m -180.88KN·m/m 1094.00KN/m 1043.95
KN/m
1700mm 2/m
选筋
d20@150
五、纵向弯曲计算(四支点)
90.50KN/m 108.60KN/m 7.550m 685.35KN·m/1328.29KN·m/643.97KN 205.18KN·m/11.86m 7.12m 321.05mm 2/m
5d22622.24mm 2/m 4d25+2d20
由于剪力和扭矩均较小,垂直钢筋按其他工况配置。
六、竖向拉断计算
27.15KN/m
1700mm 2/m
选筋
d22@200
最大剪力V=0.25πgsrc=最大扭矩T=0.01055gsrc2=
按深梁进行配筋计算L 0=D 0×π/4=
支座截面内力臂Z=0.6×L 0=单位周长井壁自重g=G 0k /(2×L 0+2*b 0)=
设计值g s =k 1×g=
N B =qAr(1+0.5ω) =
沉井井壁中心半径r c =D 0/2=
内力计算:跨中弯矩M 0=0.03524πgsrc2=
支座弯矩M 1=0.0683πgsrc2=
选筋
截面内力:M A =-0.1488qAr2ω =
M B =-0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω)= 按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=
3、计算截面三:计算点标高为井壁中心处
刃脚底部配筋A s1=M 0/(300×Z)=
井壁上端配筋A s2=M 1/(300×Z)=
计算拉力S max =1/4×g s =
按强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=
选筋
七、刃脚计算
1、刃脚向外挠曲计算
90.50KN/m 108.60KN/m 36.20KN/M 23.51KN/M 9.40KN·M/m 146.93KN
(2)沉井开始下沉(首节计算)
井总深H=13.3m 井内径D 1=15m
钢筋混凝土容重γ1=
25
kN/m 3
π= 3.141592654
°
°
20
刃脚斜面与水平线的夹角α=
53
(1)沉至井深一半(沉井全高计算)单位周长井壁自重g=G 0k /(2×L 0+2×b 0)=
土壤与混凝土的摩擦角
β=
设计值g s =k 1×g=
刃脚斜面部分反力V 2=g s ×b/(b+2a)=刃脚斜面水平推力H=V 2
tg(α-β)=
水平内力N=H×(D 2-a-b)/2=
对刃脚端部截面中心的外悬臂弯矩M=H×(2/3h 6)=
6
井壁自重:(标准值)
底板底以上G 1k = ((D 2-d)×h 1×d+D 0×h 2×t+(D 1-c)×h 3×c+0.5×(D 1-c)×c×c+D 0×h 4×t)×π×γ
1
=1971.35KN
刃脚G 2k = ((D 2-a-b)×h 5×(a+b)+(D 2-a)×h 6×a+0.5×(D 2-2×a-b)×h 6×b)×π×γ
1
=
1204.11
KN
3175.46KN
刃脚斜面与水平线的夹角α=
53
°
土壤与混凝土的摩擦角β=20°
66.94KN/m 80.33KN/m 80.33
KN/M 0.60
m 0.60
m
刃脚内侧水平推力之和H==24.77KN/M
地基反力合力偏心距d l ==
0.13
m
对刃脚端部截面中心的向外
悬臂弯矩M =
H×(h l -h s /3)+R j ×d l
=
20.12KN·M/m
水平内力N= H×(D 2-a-b)/2 =
154.82
KN
2、刃脚向内挠曲计算
刃脚根部侧压力P A = k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 3)×γ2)×λ+k 4×(b 2-b 3)×γs +k 3×q m ×λ
=263.19kN/m 2刃脚底部侧压力P B = k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 4)×γ2)×λ+k 4×(b 2-b 4)×γs +k 3×q m×λ =275.27kN/m
2
刃脚竖向向内弯曲受力M= 1/6(2×P B +P A )×h 6×h 6
=
48.82
KN·M/m
2700mm 2
/m
选筋
d25@150
刃脚的斜面高度h l =h 6=刃脚底端的竖向地基反力R j =g s =
单位周长井壁自重g= G 0/(2×L 0+2×b 0) =
刃脚的入土深度h s =h 1=
R j ×h s ×tg(α-β)/(h s +2a×tg α)h l /(2tg α)-h s ×(3a+2b)/(6h s +12a×tg α)
井壁自重G 0k =G 1k +G 2k =
设计值g s =k 1×g=
据上述计算结果,按强度配筋,由理正软件计算得刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋均为构
造配筋,面积=
按承载能力配筋:刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋为构造配筋
不算
0.00
KN/M
井周土压力q A =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b)×γ2)×λ+k 4×(b 2-b)×γs +k 3×q m ×λ
=
957.70
kN/m
2-7230.60KN/M -761.22KN·M/m 168.61KN·M/m -7353.76
KN/M
2953mm 2/m 选筋
d22@1001700mm 2/m
选筋
d22@150
九、顶力作用下土体稳定计算
刃脚底部等值内摩擦角φ=
17.79
°
0.531.885.60m 53.20
m
折减系数ξ= (h f -│h f -H/3│)/h f
=-1.17
主动土压力标准值F epk = ((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 4)×γ2)×λ1+(b 2-b 4)×γs +q m ×λ
1
=842.31kN/m 2
被动土压力标准值F pk = ((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 4)×γ2)×λ2+(b 2-b 4)×γs +q m ×λ
1
=
1654.16
kN/m 2
265718.15KN 521827.23KN -177034.24
KN
≥P tk =5000KN
内侧为构造配筋,面积=
沉井入土深度H=b 1-b 4=
主动土压力合力标准值E epk =1/4×πrH ×F epk =被动土压力合力标准值E pk =1/4×πrH ×F pk =
稳定验算表达式 ξ(0.8E pk -E epk )=
N B1=
内力N A2=-q A ×r =强度配筋M A =M A1=
M B =M B1=N A =N A1+N A2=
主动土压力系数λ1=tg 2(45-φ/2)=被动土压力系数λ2=tg 2(45-φ/2)=顶管中心至刃脚底距离h f =b-b 4=
按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得外侧配筋面积=
8
十、底板计算(简支考虑)
自重产生的底板反力标准值q k = (G 0k +G tk )/(0.25×π×D 2×D 2)
=38.34kN/m
2
48.69
kN/m 2
径向最大弯矩值M r = =-549.25KN·M 切向最大弯矩值M t = =
-549.25
KN·M
3351mm 2/m d22@1002200mm 2
/m
d22@150
下层选筋
下层构造配筋面积=
由理正软件计算得上层配筋面积=
上层选筋
设计值q=1.27×P k =
-0.1979×q×(D 0/2)2
-0.1979×q×(D 0/2)2