沉井课程设计计算书

2009级土木工程专业交通土建方向基础工程课程设计

计算书

设计题目：沉井基础设计

学生姓名：向辉

学号：0901110121

指导教师：苏滔

沉井基础计算书

一、方案比选

    此次所做的是桥梁的桥墩，上部荷载较大，基础埋深比较大，采用沉井基础不仅使桥墩的整体性好，而且相对于其他的深基础也更经济，故经过比选后决定采用沉井基础。

二、持力层选择

1、根据工程地质资料选择持力层；

  由设计资料可知，沉井高度，又沉井高出地面，所以沉井埋深。根据工程地质资料持力层为灰色粘土层，沉井刃脚根部深入灰色粘土层。

2、确定沉井基础的尺寸和埋深；

沉井高度，又沉井高出地面，所以沉井埋深。沉井内径。底节沉井高度，外径，壁厚，刃脚踏面宽度；

3、荷载计算

1.上部结构荷载

活载及墩身自重产生的竖向力，对沉井底面形心轴的力臂为0.5m；水平力为，对沉井底面形心轴的力臂为18.5m。

2.沉井自重(伸入井壁的部分在计算井壁的自重时计算)：

顶盖重

  封底混凝土重：

  井孔填粘土：

刃脚与井壁重： 

枯水位时沉井受的浮力:

  则沉井自重  

四、沉井基础承载力计算

根据上部结构荷载及地基条件，进行基底应力验算、横向抗力验算。

1，基底应力验算

沉井自最高水位至井底的埋置深度为：

   基础宽度：

   底面积：

   井底截面抵抗拒：

   总竖向荷载：

   总水平荷载：

   总弯矩：

   基础计算宽度： 

   又           ，故

   基底边缘处得压应力可按基底位于非岩石地基上考虑，

   井底地基土为粘土，根据规范可按下式计算地基容许承载力

   由土层资料查得：，而查规范得：。

   根据规范持力层在水位以下，粘土不透水，无论持力层以上土层是否透水，都取饱和重度，则

   因荷载组合时考虑了其它可变荷载，承载力可提高25%，即基底土容许承载力为：

满足要求。

1、土体横向抗力验算

 将上述已获得的有关计算参数代入下式，得：

 再按下式可得两控制位置，与处井侧水平压力

 根据地质资料，取土体的平均重度与平均抗剪强度指标为：

 平均重度 

 平均内摩擦角

 平均粘聚力

 修正系数    （上部结构静定），（因）

 代入数据求得土体极限横向抗力为：

         时， 

      时，   

 均满足要求，因此计算时可以考虑沉井侧面土的弹性抗力。                                           

5、沉井施工过程及强度验算

1.沉井自重下沉验算

   此时，沉井自重只包括刃脚，井壁重：

   土与井壁间平均单位面积摩阻力

   沉井井壁所受总摩阻力

   排水下沉时:（满足要求）

2.刃脚受力验算

 刃脚向外挠曲最不利的情况，按《公桥基规》建议定为刃脚下沉到中途，刃脚切入土中0.5m。

 刃脚悬臂作用的分配系数为：

取。

（1）计算各个力值（按低水位取单位宽度计算）

其中：， 

   根据施工情况，并从安全考虑，作用在刃脚外侧的土压力为：

如以净水压力的70%计算：

取用。

刃脚摩阻力为

由表查的粘土层

故采用刃脚摩阻力为。

单位宽沉井自重为

刃脚踏面竖向反力为

刃脚斜面横向力为

式中取为土的内摩擦角，即   

故

井壁自重的作用点至刃脚根部中心轴距为

刃脚踏面下反力合力

刃脚斜面上反力合力

的作用点距离井壁外侧为

（2）各力对刃脚根部截面中心的弯矩计算

  刃脚斜面水平反力引起的弯矩为

  水平土压力引起的弯矩为

反力引起的弯矩为

刃脚侧面摩阻力引起的弯矩为

刃脚自重引起的弯矩为

总弯矩

（3）刃脚根部处的应力验算

式中：        

由于水平剪力很小，验算时未考虑。

压应力小于

按受力条件不需设钢筋，可按构造要求配筋,配的钢筋。

（4）刃脚向内挠曲

 1）计算各个力值

1　水压力及土压力

按最高水位计算单位宽度上的水、土压力为

则              

对刃脚根部形心轴的弯矩为

2　刃脚摩阻力产生的弯矩

或                   

取用                       

3　刃脚自重产生的弯矩

4　所有各力对刃脚根部的弯矩、轴向力及剪力

2）刃脚根部截面应力验算

1　弯曲应力验算

2　剪应力验算

计算结果表明，刃脚外侧也可按构造要求配筋,配的钢筋。

3　刃脚框架计算

 由于，刃脚作为水平框架承受的水平力很小，故不需验算，可按构造要求配筋,配的钢筋。

3、沉井井壁竖向拉力验算；

井壁受拉面积为

混凝土所收的拉应力为

井壁内可按构造要求配筋,配的钢筋，实际上根据土质情况井壁不可能产生大的拉应力。

4、沉井井壁横向受力验算；

 1）考虑最高水位时，单位宽度井壁上的水压力

 2）单位宽度井壁上的土压力

刃脚及刃脚根部以上井壁范围的外力

3）圆形沉井所受的力

   无内隔墙的圆形沉井只受轴力，弯矩和剪力均为零。

按纯混凝土的应力验算

只需按构造要求配筋,配的钢筋。