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顶管沉井结构计算书详细

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-26 19:57:48
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顶管沉井结构计算书详细

XXXX路及其配套设施建设项目(排水工程)工作井(沉井)结构计算书计算:校核:审定:XXXXX设计建设有限公司二○一二年X月1目录1.1工程概况本工程污水管道起于XXX污水接入位置,沿XX快速路布设,汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管,长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放,管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通,W24~W26段采用顶管穿越XXX路。1.2结构计算依据1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图;2、地勘资料(XXXX工程地质勘察队2010年
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导读XXXX路及其配套设施建设项目(排水工程)工作井(沉井)结构计算书计算:校核:审定:XXXXX设计建设有限公司二○一二年X月1目录1.1工程概况本工程污水管道起于XXX污水接入位置,沿XX快速路布设,汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管,长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放,管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通,W24~W26段采用顶管穿越XXX路。1.2结构计算依据1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图;2、地勘资料(XXXX工程地质勘察队2010年
XXXX路及其配套设施建设项目(排水工程)

工作井(沉井)结构计算书

 

 

计算:

校核:

审定:

XXXXX设计建设有限公司

二○一二年X月

1

目      录

1.1

工程概况

本工程污水管道起于XXX污水接入位置,沿XX快速路布设,汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管,长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放,管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通,W24~W26段采用顶管穿越XXX路。

1.2结构计算依据

1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图;

2 、地勘资料(XXXX工程地质勘察队  2010年10月29日);

3、 《室外排水设计规范》GB50014-2006;

4 、《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002);

5 、《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002);

6 、《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97);

7 、《市政排水管道工程及附属设施》(国家标准图集06MS201);

8 、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002;

9 、《顶管施工技术及验收规范》(试行) 中国非开挖技术协会行业标准 2007年2月;

10 、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》(CECS 137:2002)。

1.3顶管概况

1、顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放问题,兴建地点XX快速路接XX路交叉口处,顶管管径1m,管道埋深5.1米。XX路顶管管道放置在密实的卵石层内,覆土平均取4.5m,由于顶管长度较长,分两段顶管,每段长度L≤50m。顶管工作井、中继井尺寸5.3m*3.8m,顶管接收井尺寸2.7m*2.7m。

2、本工程设计合理使用年限为五十年,抗震设防烈度为七度。

3、钢筋及砼强度等级取值:

(1)钢筋

Ф—HPB235级钢筋强度设计值fy=fy′=210N/ mm2

Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2

(2)圆管砼:采用C50,沉井采用C25。

(3)所顶土层为砂砾石,r=21KN/ m3

4、本工程地下水埋深为2.0~2.5m。

5、本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。

1.4顶管工作井、接收井尺寸

1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

(1)、工作井的宽度计算公式    

B =D+2b+2c  式中:

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D1000,壁厚200。

因此,工作井的宽度尺寸为  B=1400+2×800+2×400=3800mm;

(2)工作井底的长度计算公式 :

L=L1+L2+L3+2L4+L5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。

因此,确定本工程工作井的底度尺寸为 L=2+1.1+1.1+2×0.4+0.3=5.3m。

(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2.7m*2.7m。

1.51000mm管顶力计算

1.5.1推力计算

管径D1=1.0m     水位至管顶高度:2m

管外周长  S=3.14d=3.14x1.4=4.396m

顶入管总长度L=50m    管壁厚t=0.2m    水容重γw=10KN/m3

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=5x4.396+18.84x0.4=29.52 kN/m

初始推力 F0=(Pe+Pw+△P)(3.14/4)B2c=(150+2.0 x10+20)x3.14/4x1.42=76.1kN

总推力  F= F0+ f0L=76.1+29.52x50=1552.1 kN

1.5.2壁板后土抗力计算:

顶管总推力设计值  Pt=1.3x1552.1=2017.73 kN

顶管力至刃脚底的距离:hf=2.5m      沉井尺寸rc =5.3x3.8m 

qAmax=4 Pt/(3 rc hf) =4x2017.73/(3x5.3x3.8x2.5)=53.43kpa 

qA=53.43x(8-1.5)/8=43.42 kpa 

MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(5.3x3.8)2=-5406. kN.m

1.5.3后背土体的稳定计算:

 主动土压力标准值Pa=rZtg2(45°-)= 21x8xtg2(45°-)=45.53kN/m2

被动土压力标准值Pp= rZtg2(45°+)= 21x8xtg2(45°+)=619.95 kN/m2

沉井前方总主动土压力标准值Pa=0.5rH2tg2(45°-)= 0.5x21x82 x tg2(45°-)=182.11 kN/m2

沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH2tg2(45°+)= 0.5x21x82 x tg2(45°+)=2479.80kN/m2

hp=H/3=8/3=2.67 m

§=( hf-︳hf- hp︳)/  hf=( 2.5-︳2.5- 2.67︳)/  2.5= 0.932

总推力F=1552.1≤ §(0.8Pp-Pa )

=0.932x(0.8x2479.8-182.11)=1679.21KN   满足规范要求

所以经过以上计算可知:

采用管径D1=1.0m圆管,顶进距离50m符合要求。

1.6工作井(沉井)下沉及结构计算 

  5.3x3.8m沉井,本井为工作井,地下水位按地面以下-2.0m计(施工期间)由于地质条件好,在沉井范围内均为卵石土层,沉井考虑先开挖后下沉。

1.6.1 基础资料:

单位摩阻力fk=25Kpa,地基承载力特征值取为350Kpa。采用C25砼,钢筋为HPB235,HRB335。卵石土天然容重取为21kN/m3,水容重γw=10KN/m3 ,内摩擦角Φ=35°,井壁高6.5m,底板厚0.35m,壁厚0.40m。 

1.6.2下沉计算:

下沉过程中水的浮托力标准值:

Ffw,k=(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x5.1x10=371.3kN

井壁总摩阻力标准值:

T=U=(5.3x2+3.8x2)xx(6.5+1.3-2.5)X25

=1205.2kN

沉井自重标准值

G1k=(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x6.5x25=1183kN

下沉系数:

K1=(G1k-Ffw,k)/ T=(1183-371.3)/1205.2=0.67<1.05

(不满足规范要求) ,所以仅靠自重不能顺利下沉,需在顶部压重

1.6.3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。

1.6.4抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后):

a.施工阶段

沉井自重标准值

GK=1626.63+5.3×3.8×0.35×25=1655.52kN

基底的水浮力标准值:

Ffbw,k=5.3×3.8×6.5×10=1309.1kN

          抗浮系数:

Kfw==1655.52/1309.1=1.27>1.05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。

1.6.5刃脚计算:

   水平框架作用的判别,L1=4.9m,h=1.3m

af =(0.1XL14)/(h4+0.05 L14)=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=105.63 KN/m。刃脚插入土中最大深度为0.45米,α=56.3°

n=0.3m,c=0.3m

=35.21KN/m

取β=30°

水平推力H=V2tg(α-β)=35.21xtg(56.3°-30°)= 17.4KN/m

向外悬臂弯矩M=17.4X2/3X0.45=5.22KN.m/m

b.沉至井深一半,井为全高时,沉井入土深度H=0.5X8=4m,此时摩阻力为:

T=U=(5.3x2+3.8x2)xx(4+1.3-2.5)X15=382.2KN

刃脚斜面垂直反力及水平推力:=127.4KN/m

      H=V2tg(α-β)=127.4xtg(56.3°-30°)= 93.59KN/m

向外悬臂弯矩:M=93.59X2/3X0.45=28.08KN.m/m

c.下沉至设计标高时,刃脚内部全部挖空,在外侧水、土作业下,刃脚向里悬臂弯曲的计算: 

qa=130KN     qb=182.11KN

向里悬臂弯矩:

=139.2 KN.m

(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.m,h0=510mm,b=1000mm,

αs=M/α1fcbh02=27400000/(1.0*11.9*1000*510*510)=0.00853

ζ=0.0085

AS=192mm21.6.6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*0.4*25=65KN/m

井壁单宽自重标准值:gs=1.27*65=82.55KN/m

支座弯矩:

M支=-1/2*82.55*(5.3*0.15)2-1/2*3.4*82.55*(5.3*0.15-0.25)

=-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

跨中弯矩: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刃脚底部:M中=40.6KN.m,

As= M中/fyz1=40600/(300*3.18)=42.6mm2

井墙顶部:M支=102.6KN.m,

As= M支/fyz1=102600/(300*3.18)=107.6mm2

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。

1.6.7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)

土压力标准值水压力标准值活载标准值基本组合准永久组合
地面(0.000)

0.000.002.713.101.08
池壁顶端(-0.200)

1.140.002.714.542.22
地下水位处(-2.000)

11.380.002.7117.5512.47
底板顶面(-6.750)

26.8347.502.7197.4975.41
    池内底部水压力: 标准值= 7.00 kN/m2, 基本组合设计值= 8. kN/m2

底板荷载计算(池内无水,池外填土):

    水池结构自重标准值Gc= 1431.72kN

    基础底面以上土重标准值Gt= 0.00kN

    基础底面以上水重标准值Gs= 0.00kN

    基础底面以上活载标准值Gh= 30.21kN

    水池底板以上全部竖向压力基本组合:

      Qb = (1431.72×1.20+0.00×1.27+0.00×1.27+30.21×1.27×0.90)/20.140

         = 87.02kN/m2

    水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

      Qbe = (1431.72+0.00+0.00×1.00+1.50×20.140×0.40)/20.140

          = 71.69kN/m2

    板底均布净反力基本组合:

      Q = 87.02-0.350×25.00×1.20

        = 76.52 kN/m2

    板底均布净反力准永久组合:

      Qe = 71.69-0.350×25.00

         = 62.94 kN/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 = [5.300×3.800×1.50×1.27+1431.72×1.20

           +(4.500×3.000×0.700)×10.00×1.27]/20.140 = 93.17kN/m2

    板底均布净反力基本组合:

      Q = 93.17-(0.350×25.00×1.20+0.700×10.00×1.27) = 73.78kN/m2

    水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

      Qbe = [5.300×3.800×1.50×0.40+1431.72

            +(4.500×3.000×0.700)×10.00]/20.140 = 76.38kN/m2

    板底均布净反力准永久组合:

      Qe = 76.38-(0.350×25.00+0.700×10.00) = 60.63kN/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.池外土压力作用(池内无水,池外填土)

      2.池内水压力作用(池内有水,池外无土)

      3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)

        (3)L侧池壁内力:

        计算跨度: Lx= 4.900 m, Ly= 6.550 m ,  四边固定

        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)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合
内侧-水平跨中

41.44 - -41.44
     水平边缘

 -8.28 -8.28
     竖直跨中

30.38 - -30.38
     竖直上边缘

 -3.54 -3.54
     竖直下边缘

 -8.53 -8.53
外侧-水平跨中

 --3.63-34.67-38.30
     水平边缘

-94.21 --34.67-128.88
     竖直跨中

 --2.71-34.67-37.38
     竖直上边缘

-43.14 --34.67-77.81
     竖直下边缘

-95.29 --34.67-129.96
        准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合
内侧-水平跨中

31.58 - -31.58
     水平边缘

 -6.52 -6.52
     竖直跨中

23.31 - -23.31
     竖直上边缘

 -2.79 -2.79
     竖直下边缘

 -6.71 -6.71
外侧-水平跨中

 --2.86-30.33-33.19
     水平边缘

-71.91 --30.33-102.24
     竖直跨中

 --2.13-30.33-32.47
     竖直上边缘

-32.13 --30.33-62.46
     竖直下边缘

-73.20 --30.33-103.53
    (4)B侧池壁内力:

        计算跨度: Lx= 3.400 m, Ly= 6.550 m ,  四边固定

        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)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合
内侧-水平跨中

27.49 - -27.49
     水平边缘

 -5.06 -5.06
     竖直跨中

15.21 - -15.21
     竖直上边缘

 -1.19 -1.19
     竖直下边缘

 -4.55 -4.55
外侧-水平跨中

 --2.43-34.67-37.10
     水平边缘

-57.24 --34.67-91.91
     竖直跨中

 --1.39-34.67-36.06
     竖直上边缘

-15.39 --34.67-50.06
     竖直下边缘

-50.54 --34.67-85.21
        准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合
内侧-水平跨中

21.02 - -21.02
     水平边缘

 -3.99 -3.99
     竖直跨中

11.79 - -11.79
     竖直上边缘

 -0.94 -0.94
     竖直下边缘

 -3.58 -3.58
外侧-水平跨中

 --1.91-30.33-32.24
     水平边缘

-43.79 --30.33-74.12
     竖直跨中

 --1.10-30.33-31.43
     竖直上边缘

-11.24 --30.33-41.57
     竖直下边缘

-38.91 --30.33-69.25
    (5)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

 部位

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

0.00-85.21-85.21
     B向边缘

0.00-129.96-129.96
     L向跨中

 --45.16-6.83
     B向跨中

 --70.30-3.98
        准永久组合作用弯矩表

 部位

简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加
上侧-L向跨中

31.52 - -
     B向跨中

54.55 - -
下侧-L向边缘

0.00-69.25-69.25
     B向边缘

0.00-103.53-103.53
     L向跨中

 --36.01-4.48
     B向跨中

 --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)

        基本组合作用弯矩表

 部位

简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加
上侧-L向跨中

36.952.9439.
     B向跨中

63.944.3868.32
     L向边缘

0.004.554.55
     B向边缘

0.008.538.53
        准永久组合作用弯矩表

 部位

简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加
上侧-L向跨中

30.372.3132.68
     B向跨中

52.553.4555.99
     L向边缘

0.003.583.58
     B向边缘

0.006.716.71
    (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《水池结构规程》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:mm2/m, 裂缝:mm)

   部位

弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度
内侧-水平跨中

41.44800D18@25010180.11
     水平边缘

8.28800D18@25010180.02
     竖直跨中

30.38800D18@25010180.08
     竖直上边缘

3.54800D18@25010180.01
     竖直下边缘

8.53800D18@25010180.02
外侧-水平跨中

-38.30800D18@25010180.12
     水平边缘

-128.881248D18@20012720.24
     竖直跨中

-37.38800D18@25010180.11
     竖直上边缘

-77.81800D18@25010180.22
     竖直下边缘

-129.961259D18@20012720.24
B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)

   部位

弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度
内侧-水平跨中

27.49800D18@25010180.07
     水平边缘

5.06800D18@25010180.01
     竖直跨中

15.21800D18@25010180.04
     竖直上边缘

1.19800D18@25010180.00
     竖直下边缘

4.55800D18@25010180.01
外侧-水平跨中

-37.10800D18@25010180.11
     水平边缘

-91.91878D18@25010180.26
     竖直跨中

-36.06800D18@25010180.11
     竖直上边缘

-50.06800D18@25010180.15
     竖直下边缘

-85.21812D18@25010180.24
               注意:存在裂缝验算不满足限值0.20mm的情况!

工作井井壁钢筋实配18@200。

1.6.8底板内力计算:(理正结构工具箱计算)

单块矩形板计算(弹性板): 

(1) 计算条件

    计算板长= 4.500(m) ;计算板宽= 3.000(m) ;板厚= 350(mm)

    板容重= 25.00(kN/m3) ;板自重荷载设计值= 10.50(kN/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= 7.40(kN/m2) 

    砼强度等级: C25, fc=11.90 N/mm2

       支座纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2

       板底纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2

    混凝土保护层= 40(mm), 配筋计算as= 45(mm), 泊松比= 0.20

    支撑条件:

          四边    上:简支    下:简支    左:简支    右:简支

          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:0.20%

       计算方法: 查表      

    ①跨中: [水平]    [竖向]

       弯矩  6.9        12.6

       面积 700(0.20%)    700(0.20%)

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

    ②四边: [上]        [下]        [左]        [右]

       弯矩  0.0       0.0         0.0         0.0

       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)

工作井底板钢筋实配实配18@200。

1.7接收井(沉井)下沉及结构计算

本井为2.7x2.7m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。

1.7.1  基础资料:

单位摩阻力fk=25Kpa,地基承载力特征值取为350Kpa。采用C25砼,钢筋为HPB235,HRB335。卵石土天然容重取为21kN/m3,水容重γw=10KN/m3 ,内摩擦角Φ=35°,井壁高6m,底、顶板厚0.35m,壁厚0.35m。 

1.7.2 下沉计算:

下沉过程中水的浮托力标准值:

Ffw,k=2.7x0.35x4x6.0x10=226.8kN

井壁总摩阻力标准值:

T=U=2.7x4xx(6.0+1.3-2.5)X25

=8kN

沉井自重标准值

G1k=2.7x0.35x4x6.0x25=567kN

下沉系数:

K1=(G1k-Ffw,k)/ T=(567-226.8)/8=0.525<1.05

(不满足规范要求) ,所以仅靠自重不能顺利下沉,需在顶部加载。

1.7.3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。

1.7.4抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后):

a.施工阶段

沉井自重标准值

GK=567+2.7×2.7×0.35×25=630.8kN

基底的水浮力标准值:

Ffbw,k=2.7×2.7×6.0×10=437.4kN

          抗浮系数:

Kfw==630.8/437.4=1.44>1.05满足要求。

c.使用阶段

由于使用阶段井顶板有覆土,可满足要求。

1.7.5 刃脚计算:

   水平框架作用的判别,L1=2.35m,h=1.3m

水平分力分配系数:=0.696>1

又工作井计算可知,下沉至设计标高时,刃脚内部全部挖空,在外侧水、土作业下,刃脚向里悬臂弯曲的计算值最大,则: 

qa=2.7x4.0x10=108KN/m   

qb=0.5rH2tg2(45°-)= 0.5x21x72 x tg2(45°-)=139.0 kN/m

向里悬臂弯矩:

=108.7 KN.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

选择钢筋截面:M=17.8KN.m,h0=460mm,b=1000mm,

αs=M/α1fcbh02=17800000/(1.0*11.9*1000*460*460)=0.00707

ζ=0.00707

AS=163mm21.7.6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。

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

井壁单宽自重标准值: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

跨中弯矩:M中=1/8*66.7*(2.7*0.7)2-21.5=8.3KN.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*66.7*1.352=-15.2KN.m

跨中弯矩:M中=0.07*66.7*1.352=8.5KN.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刃脚底部:M中=8.5KN.m,

As= M中/fyz1=8500/(300*1.62)=17.5mm2

井墙顶部:M支=21.5KN.m,

As= M支/fyz1=21500/(300*1.62)=44.3mm2

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。

1.7.7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)

土压力标准值水压力标准值活载标准值基本组合准永久组合
地面(0.000)

0.000.002.713.101.08
池壁顶端(-0.175)

1.000.002.714.362.08
地下水位处(-2.000)

11.380.002.7117.5512.47
底板顶面(-7.650)

29.7556.502.71112.87.34
    池内底部水压力: 标准值= 1.00 kN/m2, 基本组合设计值= 1.27 kN/m2

底板荷载计算(池内无水,池外填土):

    水池结构自重标准值Gc= 728.00kN

    基础底面以上土重标准值Gt= 0.00kN

    基础底面以上水重标准值Gs= 0.00kN

    基础底面以上活载标准值Gh= 10.94kN

    水池底板以上全部竖向压力基本组合:

      Qb = (728.00×1.20+0.00×1.27+0.00×1.27+10.94×1.27×0.90)/7.290

         = 121.55kN/m2

    水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

      Qbe = (728.00+0.00+0.00×1.00+1.50×7.290×0.40)/7.290

          = 100.46kN/m2

    板底均布净反力基本组合:

      Q = 121.55-0.350×25.00×1.20

        = 111.05 kN/m2

    板底均布净反力准永久组合:

      Qe = 100.46-0.350×25.00

         = 91.71 kN/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 = [2.700×2.700×1.50×1.27+728.00×1.20

           +(2.000×2.000×0.100)×10.00×1.27]/7.290 = 122.44kN/m2

    板底均布净反力基本组合:

      Q = 122.44-(0.350×25.00×1.20+0.100×10.00×1.27) = 110.67kN/m2

    水池底板以上全部竖向压力准永久组合:

      Qbe = [2.700×2.700×1.50×0.40+728.00

            +(2.000×2.000×0.100)×10.00]/7.290 = 101.01kN/m2

    板底均布净反力准永久组合:

      Qe = 101.01-(0.350×25.00+0.100×10.00) = 91.26kN/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.池外土压力作用(池内无水,池外填土)

      2.池内水压力作用(池内有水,池外无土)

      3.池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)

     (3)L侧池壁内力:

        计算跨度: Lx= 2.350 m, Ly= 7.475 m ,  四边固定

        池壁类型: 深池壁

          计算方法: 0                    H>2L 部分按照水平向单向板计算

          H=2L处池外土压力作用弯矩(kN.m/m):

            水平向跨中: 基本组合:7.72, 准永久组合:5.77

            水平向边缘: 基本组合:-15.44, 准永久组合:-11.53

          H=2L处池内水压力作用弯矩(kN.m/m):

            水平向跨中: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00

            水平向边缘: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00

          H=2L处水平向内力,与0        基本组合作用弯矩表(kN.m/m)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合
内侧-水平跨中

16.18 - -16.18
     水平边缘

 -0.29 -0.29
     竖直跨中

0.98 - -0.98
     竖直上边缘

 -0.00 -0.00
     竖直下边缘

 -0.34 -0.34
外侧-水平跨中

 --0.14-21.24-21.38
     水平边缘

-33.47 --21.24-54.71
     竖直跨中

 --0.010.00-0.01
     竖直上边缘

0.00 --26.54-26.54
     竖直下边缘

-31.18 --26.54-57.72
        准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合
内侧-水平跨中

12.45 - -12.45
     水平边缘

 -0.23 -0.23
     竖直跨中

0.76 - -0.76
     竖直上边缘

 -0.00 -0.00
     竖直下边缘

 -0.26 -0.26
外侧-水平跨中

 --0.11-18.58-18.69
     水平边缘

-25.73 --18.58-44.31
     竖直跨中

 --0.010.00-0.01
     竖直上边缘

0.00 --23.22-23.22
     竖直下边缘

-24.13 --23.22-47.36
    (4)B侧池壁内力:

        计算跨度: Lx= 2.350 m, Ly= 7.475 m ,  四边固定

        池壁类型: 深池壁

          计算方法: 0                    H>2L 部分按照水平向单向板计算

          H=2L处池外土压力作用弯矩(kN.m/m):

            水平向跨中: 基本组合:7.72, 准永久组合:5.77

            水平向边缘: 基本组合:-15.44, 准永久组合:-11.53

          H=2L处池内水压力作用弯矩(kN.m/m):

            水平向跨中: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00

            水平向边缘: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00

          H=2L处水平向内力,与0        基本组合作用弯矩表(kN.m/m)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合
内侧-水平跨中

16.18 - -16.18
     水平边缘

 -0.29 -0.29
     竖直跨中

0.98 - -0.98
     竖直上边缘

 -0.00 -0.00
     竖直下边缘

 -0.34 -0.34
外侧-水平跨中

 --0.14-21.24-21.38
     水平边缘

-33.47 --21.24-54.71
     竖直跨中

 --0.010.00-0.01
     竖直上边缘

0.00 --26.54-26.54
     竖直下边缘

-31.18 --26.54-57.72
        准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)

   部位

池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合
内侧-水平跨中

12.45 - -12.45
     水平边缘

 -0.23 -0.23
     竖直跨中

0.76 - -0.76
     竖直上边缘

 -0.00 -0.00
     竖直下边缘

 -0.26 -0.26
外侧-水平跨中

 --0.11-18.58-18.69
     水平边缘

-25.73 --18.58-44.31
     竖直跨中

 --0.010.00-0.01
     竖直上边缘

0.00 --23.22-23.22
     竖直下边缘

-24.13 --23.22-47.36
    (5)底板内力:

        计算跨度:Lx= 2.350m, Ly= 2.350m , 四边简支+池壁传递弯矩

        按双向板计算.

        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

 部位

简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加
上侧-L向跨中

27.08 - -
     B向跨中

27.08 - -
下侧-L向边缘

0.00-57.72-57.72
     B向边缘

0.00-57.72-57.72
     L向跨中

 --27.65-0.57
     B向跨中

 --27.65-0.57
        准永久组合作用弯矩表

 部位

简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加
上侧-L向跨中

22.37 - -
     B向跨中

22.37 - -
下侧-L向边缘

0.00-47.36-47.36
     B向边缘

0.00-47.36-47.36
     L向跨中

 --22.68-0.32
     B向跨中

 --22.68-0.32
        池内有水,池外无土时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)

        基本组合作用弯矩表

 部位

简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加
上侧-L向跨中

26.990.1627.15
     B向跨中

26.990.1627.15
     L向边缘

0.000.340.34
     B向边缘

0.000.340.34
        准永久组合作用弯矩表

 部位

简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加
上侧-L向跨中

22.260.1322.38
     B向跨中

22.260.1322.38
     L向边缘

0.000.260.26
     B向边缘

0.000.260.26
    (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《水池结构规程》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:mm2/m, 裂缝:mm)

   部位

弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度
内侧-水平跨中

16.18700D14@2007700.06
     水平边缘

0.29700D14@2007700.00
     竖直跨中

0.98700D14@2007700.00
     竖直上边缘

0.00700D14@2007700.00
     竖直下边缘

0.34700D14@2007700.00
外侧-水平跨中

-21.38700D14@2007700.09
     水平边缘

-54.71700D14@2007700.22
     竖直跨中

-0.01700D14@2007700.00
     竖直上边缘

-26.54700D14@2007700.12
     竖直下边缘

-57.72700D14@2007700.24
        B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm)

   部位

弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度
内侧-水平跨中

16.18700D14@2007700.06
     水平边缘

0.29700D14@2007700.00
     竖直跨中

0.98700D14@2007700.00
     竖直上边缘

0.00700D14@2007700.00
     竖直下边缘

0.34700D14@2007700.00
外侧-水平跨中

-21.38700D14@2007700.09
     水平边缘

-54.71700D14@2007700.22
     竖直跨中

-0.01700D14@2007700.00
     竖直上边缘

-26.54700D14@2007700.12
     竖直下边缘

-57.72700D14@2007700.24
                注意:存在裂缝验算不满足限值0.20mm的情况!

接收井井壁钢筋实配16@200。

1.7.8底板内力计算:(理正结构工具箱计算)

单块矩形板计算(弹性板): 

(1) 计算条件

    计算板长= 2.255(m) ;计算板宽= 2.255(m) ;板厚= 350(mm)

    板容重= 25.00(kN/m3) ;板自重荷载设计值= 10.50(kN/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= 115.00(kN/m2) 

    砼强度等级: C20, fc=9.60 N/mm2

       支座纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2

       板底纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2

    混凝土保护层= 15(mm), 配筋计算as= 20(mm), 泊松比= 0.20

    支撑条件=

          四边    上:简支    下:简支    左:简支    右:简支

          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:0.20%

       计算方法: 查表

    ①跨中: [水平]    [竖向]

       弯矩 28.2        28.2

       面积 700(0.20%)    700(0.20%)

       实配 D14@210(733)    D14@210(733)

    ②四边: [上]        [下]        [左]        [右]

       弯矩  0.0       0.0         0.0         0.0

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

       实配 D14@210(733)    D14@210(733)    D14@210(733)    D14@210(733)

接收井底板钢筋实配16@200

         

文档

顶管沉井结构计算书详细

XXXX路及其配套设施建设项目(排水工程)工作井(沉井)结构计算书计算:校核:审定:XXXXX设计建设有限公司二○一二年X月1目录1.1工程概况本工程污水管道起于XXX污水接入位置,沿XX快速路布设,汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管,长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放,管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通,W24~W26段采用顶管穿越XXX路。1.2结构计算依据1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图;2、地勘资料(XXXX工程地质勘察队2010年
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