钢筋混凝土顶管工作井、接收井计算书

1、工作井计算参数 注：枚红色部分为需要自己填写的部分，其他的不需要填写；地质情况不同时，应注意核对地质资料表格中各个参数是否正确，不带底色的也应核对其公式是否正确。参数名称符号数值单位说明井壁厚度t=0.65m井壁内径R=3.25m计算半径rc=3.575m外直径D=7.8m工作井埋深H=10.1m工作井底板顶面距地面高度井身混凝土强度等级C25井身混凝土轴心抗压强度标准值fck=16.7Mpa井身混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.78Mpa井身混凝土轴心抗压强度设计值fc=11.9Mpa井身混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.27MpaR235钢筋fy=270MpaHRB335钢筋fy=300

2、Mpa钢筋弹性模量Es=2.0E+05Mpa钢筋净保护层厚度c=40mm保护层厚度as=50mm计算宽度b=1000mm相对界限受压区高度b=0.56D62，P25页，即下表相对界限受压区高度b封底混凝土强度等级C20C50及以下 C55、C60封底混凝土轴心抗压强度标准值fck=13.4MpaR2350.620.60封底混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.54MpaHRB3350.560.54封底混凝土轴心抗压强度设计值fc=9.6MpaHRB400、KL4000.530.51封底混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.1Mpa钢绞线、钢丝0.400.38封底混凝土容重fd=24kN/m3精轧螺纹

3、钢筋0.400.38封底混凝土锅底厚度hfd=1.6m封底混凝土刃脚边缘最小厚度1.2m刃脚根部宽度0.65m刃脚底端宽度a=0.4m刃脚斜面水平投影宽度0.25m刃脚高度0.65m刃脚根部与底板底部之间的井壁高度0.55m刃脚斜面的水平夹角=68.96底板厚度t=0.65m砖墙内半径3.25m砖墙厚度0.37m砖墙外径3.62m砖墙总高度1.3砖墙地面下高度1.0砖墙地面上高度0.3后座宽度3.0m后座高度3.0m地面到后座墙顶部土体的高度7.1m地质资料岩土名称 上标高（m）下标高（m）土层厚度（m）天然容重(KN/mm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角（）承载力征qp(kPa)杂填土18.7

4、13.55.218.581080粘土13.58.64.9205314260地下水位标高18 m地面堆载qd=15 kPa水下沉井高度9.4 m土的容重加权平均值9.92 KN/m3土内摩擦角加权平均值11.94 土的粘聚力加权平均值29.83 kPa所计算点离填土面的深度10.1 m地面下砖墙高度1.0 m底板顶面以上沉井高度9.1m注意：蓝底、玫红底工作表为有输入数据工作表；灰底工作表无需任何改动；玫红底工作表为最终打印计算书！C65、C70C75、C800.58-0.52-0.49-0.360.350.36-相对界限受压区高度b单位摩阻力 （kPa）1040地质资料工作井计算参数 注：枚红

5、色部分为需要自己填写的部分，其他的不需要填写；地质情况不同时，应注意核对地质资料表格中各个参数是否正确，不带底色的也应核对其公式是否正确。参数名称符号数值单位说明井壁厚度t=0.55m井壁内径R=2.25m计算半径rc=2.525m外直径D=5.6m工作井埋深H=10.1m工作井底板顶面距地面高度井身混凝土强度等级C25井身混凝土轴心抗压强度标准值fck=16.7Mpa井身混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.78Mpa井身混凝土轴心抗压强度设计值fc=11.9Mpa井身混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.27MpaR235钢筋fy=270MpaHRB335钢筋fy=300Mpa钢筋弹性模量Es=

6、2.0E+05Mpa钢筋净保护层厚度c=40mm保护层厚度as=50mm计算宽度b=1000mm相对界限受压区高度b=0.56D62，P25页，即下表相对界限受压区高度b封底混凝土强度等级C20C50及以下 C55、C60封底混凝土轴心抗压强度标准值fck=13.4MpaR2350.620.60封底混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.54MpaHRB3350.560.54封底混凝土轴心抗压强度设计值fc=9.6MpaHRB400、KL4000.530.51封底混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.1Mpa钢绞线、钢丝0.400.38封底混凝土容重fd=24kN/m3精轧螺纹钢筋0.400.38封底

7、混凝土锅底厚度hfd=2m封底混凝土刃脚边缘最小厚度1.2m刃脚根部宽度0.55m刃脚底端宽度a=0.3m刃脚斜面水平投影宽度0.25m刃脚高度0.65m刃脚根部与底板底部之间的井壁高度0.55m刃脚斜面的水平夹角=68.96底板厚度t=0.5m砖墙内半径2.25m砖墙厚度0.37m砖墙外径2.62m砖墙总高度1.3砖墙地面下高度1.0砖墙地面上高度0.3后座宽度3.0m后座高度3.0m地面到后座墙顶部土体的高度7.1m地质资料岩土名称 上标高（m）下标高（m）土层厚度（m）天然容重(KN/mm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角（）承载力征qp(kPa)杂填土18.713.55.218.58108

8、0粘土13.58.64.9205314260地下水位标高18 m地面堆载qd=15 kPa水下沉井高度9.4 m土的容重加权平均值9.92 KN/m3土内摩擦角加权平均值11.94 土的粘聚力加权平均值29.83 kPa所计算点离填土面的深度10.1 m地面下砖墙高度1.0 m底板顶面以上沉井高度9.1mC65、C70C75、C800.58-0.52-0.49-0.360.350.36-相对界限受压区高度b沉井外壁与土体单位摩阻力 （kPa）1040地质资料第 11 页，共 61 页1.1.设设计计条条件件1.11.1 工工程程概概况况 工作井筒筒身地面深度1m以下采用650mm厚钢筋混凝土砌

9、筑，地面深度1m以上采用370mm厚砖墙砌筑，井筒内径直径6.5m，井筒总高9.1m，基础底板采用钢筋砼现浇650mm厚。接收井筒筒身地面深度1m以下采用550mm厚钢筋混凝土砌筑，地面深度1m以上采用370mm厚砖墙砌筑，井筒内径直径4.5m，井筒总高9.1m，基础底板采用钢筋砼现浇650mm厚。工作井尺寸：t= 0.65mR= 3.25mD= 7.80mH= 10.10m接收井尺寸：t= 0.55mR= 2.25mD= 5.60mH= 10.10m1.21.2 设设计计依依据据 （1）建筑结构荷载规范：GB50009-2001(2006版) （2）建筑地基基础设计规范：GB50007-20

10、02 （3）混凝土结构设计规范：GB50010-2002 （4）给水排水构筑物结构设计规范：GB50069-2002 （5）给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程：CECS 137：2002 （6）给水排水工程顶管技术规程：CECS 246：20081.31.3 材材料料 井身混凝土：C25fc= 11.90MPaft= 1.27MPa 封底混凝土：C20fc= 9.60MPaft= 1.10MPa 钢筋： 钢筋直径d10mm时，采用R235钢筋fy= 270MPa 钢筋直径10mm时，采用HRB335钢筋fy= 300MPa1.41.4 地地质质资资料料 地质资料如下表1所示，整个场地无统一

11、地下水，勘探期间测得地下水位标高为1618m，计算中按最不利18m计算，即井外水位高度为18m。表表1 1 土土的的物物理理力力学学指指标标岩土名称上标高（m）下标高（m）土层厚度（m）天然容重(KN/mm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角（）承载力征qp(kPa)单位摩阻力（kPa）杂填土18.713.55.218.58108010粘土13.58.64.920531426040第 12 页，共 61 页图图1-11-1 工工作作井井、接接收收井井构构造造图图2.2.井井壁壁水水平平框框架架的的内内力力计计算算及及结结构构配配筋筋计计算算 根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程（CECS 13

12、7：2002）（以下简称沉井设计规程）第6.2.3条规定，将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取井壁底部1米一段进行环向计算。2.12.1 工工作作井井井井壁壁内内力力计计算算及及配配筋筋2.1.12.1.1 按按承承载载能能力力极极限限状状态态进进行行计计算算2.1.1.12.1.1.1 外外力力计计算算 （1）水土压力计算（考虑地下水作用） 井外侧地面堆载按15kN/m2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6.2.3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

13、采用郎金主动土压力计算值，地下水位以下土采用浮容重。 地面上堆载：qd=15.00kPa 地下水位标高：18.00m 水下沉井高度：z=9.40m 土的容重加权平均值：=9.92KN/m3 土内摩擦角加权平均值：=11.94 土的粘聚力加权平均值：c=29.83kPa255()(45) 2(45)22ooAdEqz tgctgjjg-+=+-255()(45) 2(45)22ooBdEqz tgctgjjg-=+-第 13 页，共 61 页 所计算点离填土面的深度：z=10.10m 土压力计算：EA=19.02kPaEB=37.52kPa 井壁侧向水压力采用全部静水压力,计算如下：p=z=94

14、.00kPa 则工作井井壁外侧水平向的水土压力标准值为：pA=113.02kPapB=131.52kPa 则工作井井壁外侧水平向的水土压力设计值为：pAd=143.53kPapBd=167.03kPa图图2-12-1 土土压压力力分分布布示示意意图图2.1.1.22.1.1.2井井壁壁环环向向截截面面内内力力计计算算 根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS137-2002第6.2.3条，不带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中井壁的水平内力可按不同高度截取闭合圆环计算，并假定在互成90的两点处土壤内摩擦角的差值为510。内力可按下式计算(图2-2) 计算半径rc= 3.575 m 计算

15、系数：= pBd/pAd-1= 0.1637 内力计算：NA= PAdrc(1+0.7854)=579.10kNNB= PBdrc(1+0.5)=646.01kNMA= -0.1488PAdrc2= -44.69kN.mMB= -0.1366PBdrc2= -47.74kN.m2.1.1.32.1.1.3 结结构构配配筋筋计计算算 按压弯构件进行强度配筋计算：图图2-22-2 截截面面弯弯矩矩分分布布图图 （1）c= 40 mm,as= 50 mm,h= 650 mm,h0= 600 mm,l0= 20.20 mb=1000mm ， （2）C25混凝土，HRB335钢筋，查表得：b= 0.56

16、 （3）e0 = Md/Nd = 77 mm,ef = max（t/30,20） = 22 mm,ei =e0+ef= 99 mm, （4）l0/h=31.08= 1+(l0/h)/(1400ei/h0)= 1.13ei = 112 mm, （5）先按大偏心受压构件，确定混凝土受压区高度x：x=N/fcb=49 mm,bh0=0.56600=336 mm,且0.2 %符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。内外钢筋选用 20 150 mm ,实际 As =2199mm2 ，满足承载能力要求。 纵向按构造钢筋配置，选用：18 150 mm ,

17、2.1.22.1.2 按按正正常常使使用用极极限限状状态态进进行行计计算算2.1.2.12.1.2.1 内内力力计计算算pA=113.02kPapB=131.52kPa 采用2.1.2的计算方法计算正常使用极限状态下的井壁环向截面内力： 计算半径：rc= 3.575 m 计算系数：= pB/pA-1= 0.1637 内力计算：NA= PArc(1+0.7854)=455.99kNNB= PBrc(1+0.5)=508.67kNMA= -0.1488PArc2=-35.19kN.mMB= -0.1366PBdrc2=-37.59kN.m2.1.2.22.1.2.2结结构构配配筋筋计计算算 按压弯

18、构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度0.25mm。根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS137-2002 附录A进行裂缝配筋计算： （1）fck= 16.70MPaftk= 1.78MPaEs=200000Mpab= 1000 mm,h0= 600 mm,1= 0.0v= 0.7c= 40 mm, （2）te= As/0.5bh0= 0.0115 (3)e0 = M/N = 77 mm,sq= M-0.35N(h0-0.3e0)/0.87Ash0=-31.53Mpa (4)2=1-0.2h0/e0= -0.6= 1.1-0.65ftk/tesq2= 6.81.0,取= 1.0 (5)

19、max= 1.8sq1.5c+0.11d/te(1+1)v/Es= 0.050mm ，第 15 页，共 61 页内外钢筋选用 20 100 mm ,实际 As =3456mm2 ，满足正常使用要求。2.22.2 接接收收井井井井壁壁内内力力计计算算及及配配筋筋 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,井壁配筋图详见相关图纸。纵向按构造钢筋配置，选用：18 150mm。表表2 2 接接收收井井井井壁壁内内力力计计算算及及配配筋筋极限状态设计控制弯矩M（kN.m） 设计控制压力N（kN）钢筋选用承载能力极限状态-28.31 kN.m519.45 kN16 150

20、mm正常使用极限状态-22.29 kN.m409.02 kN16 100 mm3.3.封封底底混混凝凝土土计计算算3.13.1 工工作作井井封封底底混混凝凝土土计计算算3.1.13.1.1 荷荷载载计计算算 封底混凝土容重：fd= 24 kN/m3b= 1000 mm,ft= 1.10MPa 封底混凝土锅底厚度：hfd= 1.60 m 封底混凝土边缘厚度：1.20 mqk=71.60kN/m2qs=90.93kN/m23.1.23.1.2 封封底底厚厚度度计计算算 计算半径：r= 3.50 m 板中弯矩：M= 0.198qsr2=220.56kN.m 封底混凝土厚度计算：ht= (5.72M/

21、bft)0.5+hu= 1371 mm, 上式中，hu-附加厚度，按规范一般可取300mm。 故，本设计中封底混凝土厚度取：1600 mm,满足要求。3.1.33.1.3 抗抗剪剪计计算算 封底混凝土通常呈锅底状，其边缘厚度比中间小，在水的浮力作用下易在井壁周边薄弱处发生剪切破坏，需进行剪切验算。 计算最大剪力：Vmax= r2qs/2r=159.13kN边缘最小封底砼厚度：h= Vmax/0.7bft= 207 mm,封底混凝土边缘厚度满足要求。3.23.2 接接收收井井封封底底混混凝凝土土计计算算3.2.13.2.1 荷荷载载计计算算 封底混凝土容重：fd= 24 kN/m3b= 1000

22、 mm,ft= 1.10MPa 封底混凝土锅底厚度：hfd= 2.00 m 封底混凝土边缘厚度：1.20 mqk=66.00kN/m2qs=83.82kN/m2第 16 页，共 61 页3.2.23.2.2 封封底底厚厚度度计计算算 计算半径：r= 2.50 m 板中弯矩：M= 0.198qsr2=103.73kN.m 封底混凝土厚度计算：ht= (5.72M/bft)0.5+hu= 1034 mm, 上式中，hu-附加厚度，按规范一般可取300mm。 故，本设计中封底混凝土厚度取：2000 mm,满足要求。3.2.33.2.3 抗抗剪剪计计算算 封底混凝土通常呈锅底状，其边缘厚度比中间小，在

23、水的浮力作用下易在井壁周边薄弱处发生剪切破坏，需进行剪切验算。 计算最大剪力：Vmax= r2qs/2r=104.78kN边缘最小封底砼厚度：h= Vmax/0.7bft= 136 mm,封底混凝土边缘厚度满足要求。4.4.钢钢筋筋混混凝凝土土底底板板计计算算4.14.1 工工作作井井钢钢筋筋混混凝凝土土底底板板计计算算4.1.14.1.1 荷荷载载计计算算 底板厚度：t= 0.65 m 水托浮力产生的底板反力标准值：qk=88.00kN/m2 水托浮力产生的底板反力设计值：qs=111.76kN/m2 标准值产生的板中弯矩：M= 0.198qkrc2=184.04kN.m 设计值产生的板中弯

24、矩：M= 0.198qsrc2=233.73kN.m4.1.24.1.2 配配筋筋计计算算 （1）上层钢筋 按纯弯计算，按承载能力极限状态进行配筋。c= 40 mm,as= 50 mm,h= 650 mm,h0= 600 mm,l0= 0.00 mb= 1000 mm,A0= M/fcbh02= 0.0546 查表得：= 0.0566As= bh0fc/fsd= 1346.11mm2选用 20 100 mm ,实际 As =3456mm2 ，满足承载能力要求。 （2）下层钢筋 因简支板支座弯矩为0，故按构造钢筋配置，选用:16100。第 17 页，共 61 页4.1.34.1.3 裂裂缝缝宽宽

25、度度计计算算 按纯弯计算，裂缝宽度控制在0.25mm。按本计算书2.2.2节的计算方法计算钢筋混凝土底板的裂缝宽度如下：（1）fck= 16.70MPaftk= 1.78MPaEs= 200000Mpab= 1000 mm,h0= 600 mm,1= 0.0v= 0.7c= 40 mm,（2）te= As/0.5bh0= 0.0115(3)sq= M/0.87Ash0=102.02Mpa(4)2= 1.0= 1.1-0.65ftk/tesq2= 0.120.4,取= 0.4(5)max= 1.8sq1.5c+0.11d/te(1+1)v/Es=0.065mm ，0.25 mm,内外钢筋选用 2

26、0 100 mm ,实际 As =3456mm2 ，满足正常使用要求。（6）下层钢筋按构造钢筋配置，钢筋选用16100。4.24.2 接接收收井井钢钢筋筋混混凝凝土土底底板板计计算算 同上“工作井钢筋混凝土底板计算”计算方法相同，内力及配筋结构如下表3所示,底板配筋图详见相关图纸。下层按构造钢筋配置，选用：16 100mm。表表3 3 接接收收井井钢钢筋筋混混凝凝土土底底板板计计算算极限状态设计控制弯矩M（kN.m）钢筋选用承载能力极限状态115.84 kN.m18 150 mm正常使用极限状态91.22 kN.m18 100 mm5.5.抗抗浮浮验验算算5.15.1 工工作作井井抗抗浮浮验验

27、算算5.1.15.1.1 工工作作井井自自重重 封底后，工作井抗浮验算时，工作井重除井壁重量外，尚应包括井壁顶砌砖重和底板重。 钢筋砼井身容重：26 kN/m3 砌砖容重：22 kN/m3 井壁重：G1=4109.33kN 砌砖重：G2=228.39kN 底板重：G3=560.79kN 总重：G=G1+G2+G3=4898.51kN5.1.25.1.2 工工作作井井浮浮力力 浮力：Fbfw,k=4491.66kN5.1.35.1.3 工工作作井井抗抗浮浮安安全全系系数数（不不考考虑虑井井壁壁反反摩摩阻阻力力）kfw= G/Fbfw,k= 1.09，抗浮能力满足要求。5.25.2 接接收收井井抗

28、抗浮浮验验算算第 18 页，共 61 页5.2.15.2.1 接接收收井井自自重重 封底后，接收井抗浮验算时，接收井重除井壁重量外，尚应包括井壁顶砌砖重和底板重。 钢筋砼井身容重：26 kN/m3 砌砖容重：22 kN/m3 井壁重：G1=2416.68kN 砌砖重：G2=161.90kN 底板重：G3=206.76kN 总重：G=G1+G2+G3=2785.34kN5.2.25.2.2 接接收收井井浮浮力力 浮力：Fbfw,k=2315.23kN5.2.35.2.3 接接收收井井抗抗浮浮安安全全系系数数（不不考考虑虑井井壁壁反反摩摩阻阻力力）kfw= G/Fbfw,k= 1.20，抗浮能力满

29、足要求。6.6.地地基基承承载载力力验验算算6.16.1 工工作作井井地地基基承承载载力力验验算算 根据地勘报告，工作井底面处粘土层的地基承载力特征值为：260 Mpa 考虑地面和井底堆载作用，按qd=15kN/m2计，则有q=117.5kPa 260 kPa，地基承载力满足要求。6.26.2 接接收收井井地地基基承承载载力力验验算算 根据地勘报告，接收井底面处粘土层的地基承载力特征值为：260 Mpa 考虑地面和井底堆载作用，按qd=15kN/m2计，则有q=128.1kPa 3000 kN1.6，后背墙是安全的。9.9.刃刃脚脚验验算算9.19.1 工工作作井井刃刃脚脚验验算算9.1.19

30、.1.1 刃刃脚脚内内力力计计算算9.1.1.19.1.1.1 刃刃脚脚的的竖竖向向向向外外弯弯曲曲内内力力 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，第一小节，刃脚竖向的向外弯曲受力，按沉井开始下沉刃脚已嵌人土中的工况计算(忽略刃脚外侧水、土压力，图9-1)。当沉井高度较大时，可采用分节浇筑多次下沉的方法减小刃脚向外弯曲受力。弯曲力矩可按下列公式计算:Rj= 118 kPahs= 0.65 ma= 0.40 m=68.960=14.00 h1= 0.65 mb= 0.25 mP1= Rjhstan(-0)/(hs+2atan)= 39.90 kN第 2

31、1 页，共 61 页d1= h1/2tan-hs(3a+2b)/(6hs+12atan)= 0.06 mM1= P1(h1-hs/3)+Rjd1=24.05kN.mg1=8.87kN/mN1= Rj-g1=108.64kN图图9-19-1 刃刃脚脚竖竖向向的的向向外外弯弯曲曲9.1.1.29.1.1.2 刃刃脚脚的的竖竖向向向向内内弯弯曲曲内内力力 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，第二小节，刃脚竖向的向内弯曲受力，可按沉井已沉至设计标高，刃脚下的土已被全部掏空的工况计算（如图9-2所示）： 采用第2.1.1中的计算方法，可得沉井刃脚底端、根部处

32、的水、土侧压力计算值：Fep1=188.00kPaFep1=196.25kPa 从而，可以得到刃脚竖向的向内的弯矩为：M1= (2Fep1+Fep1)/6=95.37kN.m9.1.1.39.1.1.3 刃刃脚脚的的环环向向拉拉力力 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，第四小节刃脚的环向拉力，可按下式计算:N= P1rc=142.65kN9.1.29.1.2 按按承承载载能能力力极极限限状状态态进进行行计计算算9.1.2.19.1.2.1 环环向向受受拉拉强强度度验验算算 （1）环向拉力计算 考虑分项系数后的，刃脚环向拉力为：N=181.17kN

33、（2）配筋验算As N/fsd= 603.90mm29-29-2 刃刃脚脚竖竖向向的的向向内内弯弯曲曲 内外钢筋选用 20 100 mm ,实际 As =3456mm2 ，满足要求。9.1.2.29.1.2.2 竖竖向向验验算算 按压弯构件进行强度配筋计算： （1）c= 40 mm,as= 50 mm,h= 400 mm,l0= 1.30 mb= 1000 mm,h0= 350 mm, （2）C25混凝土，HRB335钢筋，查表得：b= 0.56 （3）e0 = Md/Nd = 878 mm,ef = max（t/30,20） = 20 mm,ei =e0+ef= 898 mm, （4）l0/

34、h=3.2514 ,= 1+(l0/h)/(1400ei/h0)第 22 页，共 61 页= 1.00ei = 898 mm, （5）先按大偏心受压构件，确定混凝土受压区高度x：x=N/fcb=12 mm,bh0=0.56600=336 mm,且0.2 %符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。内外钢筋选用 18 100 mm ,实际 As =2799mm2 ，满足承载能力要求。9.1.39.1.3 按按正正常常使使用用极极限限状状态态进进行行计计算算 按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度0.25mm。根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构

35、设计规程CECS137-2002 附录A进行裂缝配筋计算：（1）fck= 16.70MPaftk= 1.78MPaEs=200000Mpab= 1000 mm,h0= 350 mm,1= 0.0v= 0.7c= 40 mm,（2）te= As/0.5bh0= 0.0160(3)e0 = M/N = 878 mm,sq= M-0.35N(h0-0.3e0)/0.87Ash0=108.03Mpa(4)2=1-0.2h0/e0= 0.9= 1.1-0.65ftk/tesq2= 0.370.4,取= 0.4(5)max= 1.8sq1.5c+0.11d/te(1+1)v/Es=0.050mm ，0.2

36、5 mm,内外钢筋选用 18 100 mm ,实际 As =2799mm2 ，满足正常使用要求。9.29.2 接接收收井井刃刃脚脚验验算算 同上“工作井刃脚验算”计算方法相同，内力及配筋结构如下表4所示,刃脚配筋图详见相关图纸。表表4 4 接接收收井井刃刃脚脚验验算算极限状态设计控制轴力N（kN） 设计控制弯矩M（kN.m）设计控制拉力N（kN）钢筋选用承载能力153.55 kN119.42 kN.m-18 100 mm-172.29 kN25 100 mm正常使用120.90 kN94.03 kN.m135.66 kN18 150 mm1.1.设设计计条条件件1.11.1 工工程程概概况况

37、工作坑井筒筒身地面深度1m以下采用650mm厚钢筋混凝土砌筑，地面深度1m以上采用370mm厚砖墙砌筑，井筒内径直径6.5m，井筒总深9.5m，基础底板采用钢筋砼现浇650mm厚。工作井尺寸：t= 0.55mR= 2.25mD= 5.60mH= 10.10m1.21.2 设设计计依依据据 （1）建筑结构荷载规范：GB50009-2001(2006版) （2）建筑地基基础设计规范：GB50007-2002 （3）混凝土结构设计规范：GB50010-2002 （4）给水排水构筑物结构设计规范：GB50069-2002 （5）给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程：CECS 137：2002 （6）

38、给水排水工程顶管技术规程：CECS 246：20081.31.3 材材料料 井身混凝土：C25fc= 11.90MPaft= 1.27MPa 封底混凝土：C20fc= 9.60MPaft= 1.10MPa 钢筋： 钢筋直径d10mm时，采用R235钢筋fy= 270MPa 钢筋直径10mm时，采用HRB335钢筋fy= 300MPa1.41.4 地地质质资资料料 地质资料如下表1所示，整个场地无统一地下水，勘探期间测得地下水位标高为1618m，计算中按最不利18m计算，即井外水位高度为18m。表表1 1 土土的的物物理理力力学学指指标标岩土名称上标高（m）下标高（m）土层厚度（m）天然容重(K

39、N/mm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角（）承载力征qp(kPa)沉井外壁与土体单位摩阻力（kPa）杂填土18.713.55.218.58108010粘土13.58.64.920531426040图图1-11-1 工工作作井井、接接收收井井构构造造图图2.2.井井壁壁水水平平框框架架的的内内力力计计算算及及结结构构配配筋筋计计算算 根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程（CECS 137：2002）（以下简称沉井设计规程）第6.2.3条规定，将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取井壁底部1米一段进行环向计算。2.12.1 按按承承载载能能力力极极限限状状态态进进行行计计算算2.1.12

40、.1.1 外外力力计计算算 （1）水土压力计算（考虑地下水作用） 井外侧地面堆载按15kN/m2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6.2.3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。 地面上堆载：qd=15.00kPa 地下水位标高：18.00m 水下沉井高度：z=9.40m 土的容重加权平均值：=9.92KN/m3 土内摩擦角加权平均值：=11.94 土的粘聚力加权平均值：c=29.83kPa 所计算点离填土面的

41、深度：z=10.10m 土压力计算：EA=19.02kPaEB=37.52kPa 井壁侧向水压力采用全部静水压力,计算如下：p=z=94.00kPa图图2-12-1 土土压压力力分分布布示示意意图图 则工作井井壁外侧水平向的水土压力标准值为：pA=113.02kPapB=131.52kPa 则工作井井壁外侧水平向的水土压力设计值为：pAd=143.53kPapBd=167.03kPa2.1.22.1.2井井壁壁环环向向截截面面内内力力计计算算 根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS137-2002第6.2.3条，不带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中井壁的水平内力可按不同高度截取闭合

42、圆环计算，并假定在互成90的两点处土壤内摩擦角的差值为510。内力可按下式计算(图2-2) 计算半径rc= 2.525 m255()(45) 2(45)22ooAdEqz tgctgjjg-+=+-255()(45) 2(45)22ooBdEqz tgctgjjg-=+- 计算系数：= pBd/pAd-1= 0.1637 内力计算：NA= PAdrc(1+0.7854)=409.02kNNB= PBdrc(1+0.5)=456.27kNMA= -0.1488PAdrc2= -22.29kN.mMB= -0.1366PBdrc2= -23.81kN.m2.1.32.1.3 结结构构配配筋筋计计算

43、算 按压弯构件进行强度配筋计算：图图2-22-2 截截面面弯弯矩矩分分布布图图 （1）c= 40 mm,as= 50 mm,h= 550 mm,h0= 500 mm,l0= 20.20 mb=1000mm ， （2）C25混凝土，HRB335钢筋，查表得：b= 0.56 （3）e0 = Md/Nd = 55 mm,ef = max（t/30,20） = 20 mm,ei =e0+ef= 75 mm, （4）l0/h=36.73= 1+(l0/h)/(1400ei/h0)= 1.18ei = 88 mm, （5）先按大偏心受压构件，确定混凝土受压区高度x：x=N/fcb=34 mm,bh0=0.

44、56600=336 mm,且2as=100 mm属于大偏心受压构件。es= ei +h/2-as= 313 mm,As=As= Nes/fsd/(h0-as)= 947mm2 = 100As/(bh0) =0.191.0,取= 1.0 (5)max= 1.8sq1.5c+0.11d/te(1+1)v/Es= 0.063mm ，内外钢筋选用 16 100 mm ,实际 As =2212mm2 ，满足正常使用要求。3.3.封封底底混混凝凝土土计计算算3.2.13.2.1 荷荷载载计计算算 封底混凝土容重：fd= 24 kN/m3b= 1000 mm,ft= 1.10MPa 封底混凝土锅底厚度：hf

45、d= 2.00 m 封底混凝土边缘厚度：1.20 mqk=66.00kN/m2qs=83.82kN/m23.2.23.2.2 封封底底厚厚度度计计算算 计算半径：r= 2.50 m 板中弯矩：M= 0.198qsr2=103.73kN.m 封底混凝土厚度计算：ht= (5.72M/bft)0.5+hu= 1034 mm, 上式中，hu-附加厚度，按规范一般可取300mm。 故，本设计中封底混凝土厚度取：2000 mm,满足要求。3.2.33.2.3 抗抗剪剪计计算算 封底混凝土通常呈锅底状，其边缘厚度比中间小，在水的浮力作用下易在井壁周边薄弱处发生剪切破坏，需进行剪切验算。 计算最大剪力：Vm

46、ax= r2qs/2r=104.78kN边缘最小封底砼厚度：h= Vmax/0.7bft= 136 mm,封底混凝土边缘厚度满足要求。4.4.钢钢筋筋混混凝凝土土底底板板计计算算4.14.1 荷荷载载计计算算 底板厚度：t= 0.50 m 水托浮力产生的底板反力标准值：qk=91.00kN/m2 水托浮力产生的底板反力设计值：qs=115.57kN/m2 标准值产生的板中弯矩：M= 0.198qkrc2=91.22kN.m 设计值产生的板中弯矩：M= 0.198qsrc2=115.84kN.m4.24.2 配配筋筋计计算算 （1）上层钢筋 按纯弯计算，按承载能力极限状态进行配筋。c= 40 m

47、m,as= 50 mm,h= 500 mm,h0= 450 mm,l0= 0.00 mb= 1000 mm,A0= M/fcbh02= 0.0481 查表得：= 0.0501As= bh0fc/fsd= 893.81mm2选用 18 150 mm ,实际 As =1781mm2 ，满足承载能力要求。 （2）下层钢筋 因简支板支座弯矩为0，故按构造钢筋配置，选用16100。4.34.3 裂裂缝缝宽宽度度计计算算 按纯弯计算，裂缝宽度控制在0.25mm。按本计算书2.2.2节的计算方法计算钢筋混凝土底板的裂缝宽度如下：（1）fck= 16.70MPaftk= 1.78MPaEs= 200000Mp

48、ab= 1000 mm,h0= 500 mm,1= 0.0v= 0.7c= 40 mm,（2）te= As/0.5bh0= 0.0071(3)sq= M/0.87Ash0=74.91Mpa(4)2= 1.0= 1.1-0.65ftk/tesq2= -1.070.4,取= 0.4(5)max= 1.8sq1.5c+0.11d/te(1+1)v/Es=0.064mm ，0.25 mm,内外钢筋选用 18 100 mm ,实际 As =2799mm2 ，满足正常使用要求。（6）下层钢筋按构造钢筋配置，钢筋选用16100。5.5.抗抗浮浮验验算算5.15.1 工工作作井井自自重重 封底后，工作井抗浮验

49、算时，工作井重除井壁重量外，尚应包括井壁顶砌砖重和底板重。 钢筋砼井身容重：26 kN/m3 砌砖容重：22 kN/m3 井壁重：G1=2416.68kN 砌砖重：G2=161.90kN 底板重：G3=206.76kN 总重：G= G1+G2+G3=2785.34kN5.25.2 浮浮力力 浮力：Fbfw,k=2315.23kN5.35.3 抗抗浮浮安安全全系系数数（不不考考虑虑井井壁壁反反摩摩阻阻力力）kfw= G/Fbfw,k= 1.20，抗浮能力满足要求。6.6.地地基基承承载载力力验验算算6.16.1 工工作作井井地地基基承承载载力力验验算算 根据地勘报告，工作井底面处粘土层的地基承载

50、力特征值为：260 Mpa 考虑地面和井底堆载作用，按qd=15kN/m2计，则有q=128.1kPa 3000 kN1.6，后背墙是安全的。9.9.刃刃脚脚验验算算9.19.1 刃刃脚脚内内力力计计算算9.1.19.1.1 刃刃脚脚的的竖竖向向向向外外弯弯曲曲内内力力 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，第一小节，刃脚竖向的向外弯曲受力，按沉井开始下沉刃脚已嵌人土中的工况计算(忽略刃脚外侧水、土压力，图9-1)。当沉井高度较大时，可采用分节浇筑多次下沉的方法减小刃脚向外弯曲受力。弯曲力矩可按下列公式计算:Rj=128 kPa，hs= 0.65 m

51、a= 0.30 m=68.960=14.00 h1= 0.65 mb= 0.25 mP1= Rjhstan(-0)/(hs+2atan)= 53.73 kNd1= h1/2tan-hs(3a+2b)/(6hs+12atan)= 0.06 mM1= P1(h1-hs/3)+Rjd1=30.50kN.mg1=7.18kN/mN1= Rj-g1=120.90kN图图9-19-1 刃刃脚脚竖竖向向的的向向外外弯弯曲曲9.1.29.1.2 刃刃脚脚的的竖竖向向向向外外弯弯曲曲内内力力 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，第二小节，刃脚竖向的向内弯曲受力，可按

52、沉井已沉至设计标高，刃脚下的土已被全部掏空的工况计算（如图9-2所示）： 采用第2.1.1中的计算方法，可得沉井刃脚底端、根部处的水、土侧压力计算值：Fep1=185.31kPaFep1=193.57kPa 从而，可以得到刃脚竖向的向内的弯矩为：M1= (2Fep1+Fep1)/6=94.03kN.m9.1.39.1.3 刃刃脚脚的的环环向向拉拉力力 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，第四小节刃脚的环向拉力，可按下式计算:N= P1rc=135.66kN9.29.2 按按承承载载能能力力极极限限状状态态进进行行计计算算9.2.19.2.1 环环向

53、向受受拉拉强强度度验验算算 （1）环向拉力计算 考虑分项系数后的，刃脚环向拉力为：N=172.29kN （2）配筋验算As N/fsd= 574.30mm29-29-2 刃刃脚脚竖竖向向的的向向内内弯弯曲曲 内外钢筋选用 25 100 mm ,实际 As =5400mm2 ，满足要求。9.2.29.2.2 竖竖向向验验算算 按压弯构件进行强度配筋计算： （1）c= 40 mm,as= 50 mm,h= 300 mm,l0= 1.30 mb= 1000 mm,h0= 250 mm, （2）C25混凝土，HRB335钢筋，查表得：b= 0.56 （3）e0 = Md/Nd = 778 mm,ef

54、= max（t/30,20） = 20 mm,ei =e0+ef= 798 mm, （4）l0/h=4.3314 ,= 1+(l0/h)/(1400ei/h0)= 1.00ei = 798 mm, （5）先按大偏心受压构件，确定混凝土受压区高度x：x=N/fcb=13 mm,bh0=0.56600=336 mm,且0.2 %符合公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9.1.12条的要求。内外钢筋选用 18 100 mm ,实际 As =2799mm2 ，满足承载能力要求。9.39.3 按按正正常常使使用用极极限限状状态态进进行行计计算算 按压弯构件进行强度配筋计算

55、，控制裂缝宽度0.25mm。根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS137-2002 附录A进行裂缝配筋计算：（1）fck= 16.70MPaftk= 1.78MPaEs=200000Mpab= 1000 mm,h0= 250 mm,1= 0.0v= 0.7c= 40 mm,（2）te= As/0.5bh0= 0.0143(3)e0 = M/N = 778 mm,sq= M-0.35N(h0-0.3e0)/0.87Ash0=240.88Mpa(4)2= 1-0.2h0/e0= 0.9= 1.1-0.65ftk/tesq2= 0.740.41.0，取=0.73978372(5)max=

56、 1.8sq1.5c+0.11d/te(1+1)v/Es=0.223mm ，0.25 mm,内外钢筋选用 18 150 mm ,实际 As =1781mm2 ，满足正常使用要求。混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值fck、ftk表强度混凝土强度等级种类C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70fck10.0013.4016.7020.1023.4026.8029.6032.4035.5038.5041.5044.50ftk1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.99混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值fc、ft表强度

57、混凝土强度等级种类C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70fc7.209.6011.9014.3016.7019.1021.1023.1025.3027.5029.7031.80ft0.911.101.271.431.571.711.801.891.962.042.092.14注注：以以上上两两表表摘摘自自混混凝凝土土结结构构设设计计规规范范（GB50010GB50010 20022002）注注：下下表表摘摘抄抄自自结结构构设设计计原原理理附附表表1-51-5钢筋混凝土受弯构件单筋矩形截面承载力计算用表钢筋混凝土底板计算书中A0：0.05456采用此表线性内插求

58、得的：0.05656A0计算过程0.010.0100.995row-NO. know-y know-x need-y0.020.0200.99050.050.048 0.05660.030.0300.98560.060.0580.040.0390.9800.050.0480.9750.060.0580.9700.070.0670.9650.080.0770.9600.090.0850.9550.100.0950.9500.110.1040.9450.120.1130.9400.130.1210.9350.140.1300.9300.150.1390.9250.160.1470.9200.170

59、.1550.9150.180.1640.9100.190.1720.9050.200.1800.9000.210.1880.8950.220.1960.8900.230.2030.8850.240.2110.8800.250.2190.8750.260.2260.8700.270.2340.8650.280.2410.8600.290.2480.8550.300.2550.8500.310.2620.8450.320.2690.8400.330.2750.8350.340.2820.8300.350.2890.8250.360.2950.8200.370.3010.8150.380.3090.

60、8100.390.3140.8050.400.3200.8000.410.3260.7950.420.3320.7900.430.3370.7850.440.3430.7800.450.3490.7750.460.3540.7700.470.3590.7650.480.3650.7600.490.3700.7550.500.3750.7500.510.3800.7450.520.3850.7400.530.3900.7350.540.3940.7300.550.3990.7250.560.4030.7200.570.4080.7150.580.4120.7100.590.4160.7050.6