矩形沉井计算表格

1、1一、设计资料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qm=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.2.计算参数井总深H=13.7m内长L1=15m内宽b1=13m壁厚t=0.1m外长L2=15.2外

2、宽b2=13.2计算长度L0=15.1m计算宽度b0=13.1第一类截面深度h1=1m第二类截面深度h2=9m企口高度h3=0.4m底板厚度h4=0.7m刃脚高度h5=2m踏面坡口高度h6=0.6m踏面宽度a=0.25m坡口宽度b=0.25m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钢筋混凝土容重1=25kN/m3=3.141592654沉井高出起沉面高度H1=0m沉井下沉深度H2=13.7m地下水位离起沉面高度h8=1m水容重s=10kN/m3填土重度t=18kN/m33.地质资料土层厚度：h1=3m单位摩阻力：fk1=10Kpah2=10.7mfk2=

3、18Kpah3=0mfk3=10Kpah4=0mfk4=20Kpah5=0mfk5=10Kpah6=0mfk6=12Kpa2二、抗浮计算井壁自重：（标准值）底板底以上G1k=2（h1d+h2t+h3c）（b1+L2）1=2354.70KN刃脚G2k= 2（h7+h5+h6）b+a（h5+h6）+h4a（b1+L2)1=2749.50KN井壁自重Gok= G1K+G2K=5104.20KN底板自重Gdk= （L1+2b)（b1+2b)1=5231.25KN封底混凝土自重Gfk= 0.25L2-2（a+b）b2-2（a+b）(h7+h6/2)23=2382.05KN井壁上土重Gtk= h1（t-D

4、)（L2+b1)=-15.51KN抗浮验算Kf= (G0k+Gdk+Gfk+Gtk)/sL2b2(H2-h8-h6/2)/4 =1.891.00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fka= (h1fk1+h2fk2+h3fk3+h4fk4+h5fk5+h6fk6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6) =16.25KPa总摩阻力Ffk= (L2+b2)(H2-h1+H1-2.5)fka =4706.77KN排水下沉系数Kst= G0k/Ffk =1.081.05满足规程下沉要求地基土极限承载力Rj=160Kpa排水下沉稳定系数Kst,s= G0k/Ffk+0.25L

5、2b2-(L2-2(a+b）（b2-2（a+b）Rj =0.880=0.80.9满足规程下沉稳定要求3四、圆形沉井井壁环向计算（水土分算）刃脚处土的粘聚力c=11kPa土的内摩擦角=11刃脚处土的重度0=16.9kN/m3计算深度z=H2=13.7mtg(45-/2)=0.82土壤等值内摩擦角= 2(45-arctg(tg(45-/2)-2c/0z)=17.792 = tg2(45-/2)=0.53191= tg2(45-(+5)/2)=0.44162= tg2(45-(-5)/2)=0.6374土重度1=18kN/m3土浮重度2=11kN/m3水重度s=10kN/m3分项系数：结构自重k1=

6、1.20沉井外土压k2=1.27地面活荷载k3=1.40地下水压力k4=1.27顶管顶力k5=1.30地面堆积荷载qm=10kN/m2起沉标高c1=42.00m地下水位标高c2=41.00m 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，即原地面下3.0米计算截面一标高b01=29.05m计算截面二标高b02=29.30m计算截面三标高b03=35.15m刃脚坡口顶标高c3=28.90m刃脚坡口底标高c4=28.30m41、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 刃脚根部段中心标高29.05m计算高度hc=1.5(a+b)=0.75m为便于计算取hc=h5=2

7、m刃脚h6传来的荷载PA1= k2(（c1-c2)1+(c2-c3)2)1+k4(c2-c3)s+k3qm1 =244.58kN/m2PA2= k2(（c1-c2)1+(c2-c4)2)1+k4(c2-c4)s+k3qm1 =255.91kN/m2PB1= k2(（c1-c2)1+(c2-c3)2)2+k4(c2-c3)s+k3qm2 =284.92kN/m2PB2= k2(（c1-c2)1+(c2-c4)2)2+k4(c2-c4)s+k3qm2 =297.88kN/m2PA= 0.5(PA1+PA2)(c3-c4) =150.15kN/mPB= 0.5(PB1+PB2)(c3-c4) =17

8、4.84kN/m截面受力qA= (k2(（c1-c2)1+(c2-b01)2)1+k4(c2-b01)s+k3qm1)hc+PA =633.66kN/mqB= (k2(（c1-c2)1+(c2-b01)2)2+k4(c2-b01)s+k3qm2)hc+PB =738.19kN/m= qB/qA-1=0.1650截面内力：MA= -0.1488qAr2 =-886.68KNm/mMB= -0.1366qAr2 =-813.98KNm/mNA =qAr(1+0.7854) =5403.99KNNB=qAr(1+0.5) =5178.73KN 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，

9、面积=2700mm2/m选筋d251502、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29.30m截面受力：qA= k2(（b1-b2)1+(b2-b02)2)1+k4(b2-b02)s+k3qm1=237.04kN/m2qB= k2(（b1-b2)1+(b2-b02)2)2+k4(b2-b02)s+k3qm2=276.28kN/m2= qB/qA-1=0.1655截面内力：MA= -0.1488qAr2 =-332.82KNm/mMB=-0.1366qAr2 =-305.53KNm/mNA=qAr(1+0.7854) =2022.31KN/mNB=qAr(1+0

10、.5) =1937.76KN/m 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=1700mm2/m选筋d2015053、计算截面三：计算点标高为井壁中心处35.15m截面受力：qA= k2(（c1-c2)1+(c2-b03)2)1+k4(c2-b03)s+k3qm1=126.66kN/m2qB= k2(（c1-c2)1+(c2-b03)2)2+k4(c2-b03)s+k3qm2=149.89kN/m2= qB/qA-1=0.1834截面内力：MA=-0.1488qAr2 =-197.03KNm/mMB=-0.1366qAr2 =-180.88KNm/mNA=qAr(1+0.78

11、54)=1094.00KN/mNB=qAr(1+0.5) =1043.95KN/m 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=1700mm2/m选筋d20150五、纵向弯曲计算（四支点）单位周长井壁自重g=G0k/(2L0+2*b0)=90.50KN/m设计值gs=k1g=108.60KN/m沉井井壁中心半径rc=D0/2=7.550m内力计算：跨中弯矩M0=0.03524gsrc2=685.35KNm/支座弯矩M1=0.0683gsrc2=1328.29KNm/最大剪力V=0.25gsrc=643.97KN最大扭矩T=0.01055gsrc2=205.18KNm/按深梁进

12、行配筋计算L0=D0/4=11.86m支座截面内力臂Z=0.6L0=7.12m刃脚底部配筋As1=M0/(300Z)=321.05mm2/m选筋5d22井壁上端配筋As2=M1/(300Z)=622.24mm2/m选筋4d25+2d20 由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。六、竖向拉断计算计算拉力Smax=1/4gs=27.15KN/m 按强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=1700mm2/m选筋d222006七、刃脚计算1、刃脚向外挠曲计算（1）沉至井深一半（沉井全高计算）刃脚斜面与水平线的夹角=53土壤与混凝土的摩擦角=20单位周长井壁自重g=G0k/(2L0+2

13、b0)=90.50KN/m设计值gs=k1g=108.60KN/m刃脚斜面部分反力V2=gsb/(b+2a)=36.20KN/M刃脚斜面水平推力H=V2tg(-)=23.51KN/M对刃脚端部截面中心的外悬臂弯矩M=H(2/3h6)=9.40KNM/m水平内力N=H(D2-a-b)/2=146.93KN（2）沉井开始下沉（首节计算）井总深H=13.3m井内径D1=15m井外径D2=13m壁厚t=0.1m计算直径D0=15.1m第一类截面深度h1=1m第二类截面深度h2=9m企口高度h3=0.4m底板厚度h4=0.7m刃脚高度h5=2m踏面坡口高度h6=0.6m踏面宽度a=0.25m坡口宽度b=

14、0.25m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钢筋混凝土容重1= 25kN/m3=3.1415926547井壁自重：（标准值）底板底以上G1k= (D2-d)h1d+D0h2t+(D1-c)h3c+0.5(D1-c)cc+D0h4t)1 =1971.35KN刃脚G2k= (D2-a-b)h5(a+b)+(D2-a)h6a+0.5(D2-2a-b)h6b)1 =1204.11KN井壁自重G0k=G1k+G2k =3175.46KN刃脚斜面与水平线的夹角=53土壤与混凝土的 摩擦角=20单位周长井壁自重g= G0/(2L0+2b0) =66.94KN/m

15、设计值gs=k1g=80.33KN/m刃脚底端的竖向地基反力Rj=gs=80.33KN/M刃脚的斜面高度hl=h6=0.60m刃脚的入土深度hs=h1=0.60m刃脚内侧水平推力之和H= Rjhstg(-)/(hs+2atg)=24.77KN/M地基反力合力偏心距dl= hl/(2tg)-hs(3a+2b)/(6hs+12atg)=0.13m对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M=H(hl-hs/3)+Rjdl =20.12KNM/m水平内力N= H(D2-a-b)/2 =154.82KN2、刃脚向内挠曲计算刃脚根部侧压力PA= k2(（b1-b2)1+(b2-b3)2)+k4(b2-b3)s+k

16、3qm =263.19kN/m2刃脚底部侧压力PB= k2(（b1-b2)1+(b2-b4)2)+k4(b2-b4)s+k3qm =275.27kN/m2刃脚竖向向内弯曲受力M= 1/6（2PB+PA）h6h6 =48.82KNM/m 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 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=2700mm2/m选筋d251508八、顶力作用下井壁计算不算井壁计算半径r=7.55m顶管中心标高b=-5.6m顶管力标准值Ptk=5000KN顶管力分项系数p=1.3=3.141592654刃脚底部标高b

17、4=-11.2m土抗力最大值qmax= 4pPtk/(3r(b-b4) =65.25kN/m2顶管中心处土抗力q=2/3qmax=43.50kN/m2土抗力产生内力MA1=-0.307qr2 =-761.22KNM/mMB1=0.068qr2=168.61KNM/mNA1=-0.375qr-123.16KN/MNB1=0.00KN/M井周土压力qA= k2(（b1-b2)1+(b2-b)2)+k4(b2-b)s+k3qm =957.70kN/m2内力NA2=-qAr =-7230.60KN/M强度配筋MA=MA1=-761.22KNM/mMB=MB1=168.61KNM/mNA=NA1+NA2

18、=-7353.76KN/M 按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得外侧配筋面积=2953mm2/m选筋d22100 内侧为构造配筋，面积=1700mm2/m选筋d22150九、顶力作用下土体稳定计算刃脚底部等值内摩擦角=17.79主动土压力系数1=tg2(45-/2)=0.53被动土压力系数2=tg2(45-/2)=1.88顶管中心至刃脚底距离hf=b-b4=5.60m沉井入土深度H=b1-b4=53.20m折减系数= （hf-hf-H/3)/hf =-1.17主动土压力标准值Fepk= (（b1-b2)1+(b2-b4)2)1+(b2-b4)s+qm1 =842.31kN/m2被动土压力标准值

19、Fpk= (（b1-b2)1+(b2-b4)2)2+(b2-b4)s+qm1 =1654.16kN/m2主动土压力合力标准值Eepk=1/4rHFepk =265718.15KN被动土压力合力标准值Epk=1/4rHFpk =521827.23KN稳定验算表达式 （0.8Epk-Eepk）=-177034.24KNPtk=5000KN9十、底板计算（简支考虑）自重产生的底板反力标准值qk= （G0k+Gtk)/（0.25D2D2） =38.34kN/m2设计值q=1.27Pk=48.69kN/m2径向最大弯矩值Mr= -0.1979q(D0/2)2 =-549.25KNM切向最大弯矩值Mt=

20、-0.1979q(D0/2)2 =-549.25KNM由理正软件计算得上层配筋面积=3351mm2/m上层选筋d22100下层构造配筋面积=2200mm2/m下层选筋d22150二、计算条件井总深H=4.3m井内径D1=12.5m井外径D2=14.2m壁厚t=0.85m计算直径D0=13.35m第一类截面深度h1=0m第二类截面深度h2=0.7m企口高度h3=0.4m底板厚度h4=1.1m刃脚高度h5=1.9m踏面坡口高度h6=0.6m踏面宽度a=0.9m坡口宽度b=0.45m企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.25m封底混凝土边缘厚度h7=1.9m钢筋混凝土容重1= 25= 3.141

21、592656.3.6刃脚计算井壁自重：（标准值）底板底以上G1k= =(D2-d)*h1*d+D0*h2*t+(D1-c)*h3*c+0.5*(D1-c)*c*c+D0*h4*t)*11762.32KN刃脚G2k= =(D2-a-b)*h5*(a+b)+(D2-a)*h6*a+0.5*(D2-2*a-b)*h6*b)*13279.47KN井壁自重G0k= =G1+G25041.78KN刃脚斜面与水平线的夹角=53土壤与混凝土的摩擦角=20刃脚向外挠曲计算沉井开始下沉第一节单位周长井壁自重g= =G0/(D0*)120.2134831KN/m设计值gs= =1.20*g144.2561798KN

22、/m刃脚斜面部分反力V2= =gs*b/(b+2a)28.85123596KN/M刃脚踏面部分反力V1= =gs-V2115.40KN/M刃脚斜面水平推力H= =V2tg(-)18.7362117KN/M对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M= =H*(2/3h6)+V1*(0.5(a+b)-0.5a)-V2*(0.5(a+b)-2/3b)22.6413836 KNM水平内力N= =H*(D2-a-b)/2120.3801602KN3/mKN3/mKN3/mKN二、计算条件井总深H=16.6m井壁自重：（标准值）井内径D1=12.5m底板底以上G1k=11798.34KN井外径D2=14.2m刃脚

23、G2k=3279.44KN壁厚t=0.85m井壁自重G0k=15077.78KN计算直径D0=13.35m底板自重Gdk=3331.60KN第一类截面深度h1=1.5m封底混凝土自重Gfk=5255.71KN第二类截面深度h2=11.5m井壁上土重企口高度h3=0.4m摩阻力计算(标准值)底板厚度h4=1.1m单位面积摩阻力fka=15.15KPa刃脚高度h5=1.9m总摩阻力Ffk=8515.11KN踏面坡口高度h6=0.6m6.3.2下沉计算踏面宽度a=0.9m排水下沉系数K1=1.7711.05坡口宽度b=0.45m排水下沉稳定系数K2=0.9400.80.9企口宽度c=0.3m地基土极

24、限承载力Rj=160Kpa第一类截面壁厚d=0.25m6.3.3抗浮计算封底混凝土边缘厚度h7=1.9m抗浮验算Kf=1.0101.00钢筋混凝土容重1= 25水容重s=10=3.14156地下水位离地面高度h8=1m沉井高出地面高度H1=0.5m沉井下沉深度H2=16.1 m =H-H1土层厚度：h1=(m)1.3单位摩阻力：fk1=25Kpah2=(m)1.1fk2=18Kpah3=(m)4fk3=10Kpah4=(m)5.1fk4=20Kpah5=(m)2.8fk5=10Kpah6=(m)1.8fk6=12Kpa6.3.4圆形沉井井壁计算（水土分算）刃脚根部（h5）水平内力计算(中心标高

25、-10.55）刃脚h6传来的荷载PA1=285.686554PA2=296.80734PB1=330.423417PB2=343.086644PA=174.748168PB=202.053018土壤等值内摩擦角=16.74截面受力qA=442.83 =0.5527qB=512.431=0.4594=0.15723/mKN3/mKN)2/45(2f-tg)2/)5(45(2+-ftg2/mK N2/mK N2/mK N2/mK NmK N/mK N/2/mK N2/mK N2=0.6618截面内力MA=-461.44KN.m/m土重度1=18MB=-423.60KN.m/m土浮重度2=10NA=

26、3320.75KN/m水重度s=10NB=3188.16KN/m分项系数：结构自重1=1.20计算截面二 底板底标高（-9.60）沉井外土压2=1.27截面受力qA=250.47地面活荷载3=1.40qB=290.32地下水压力4=1.27=0.1591顶管顶力5=1.30截面内力MA=-264.22KN.m/m地面堆积荷载qm=1010MB=-242.55KN.m/m地面标高b1=4.00mNA=1880.82KN/m地下水位标高b2=3.00mNB=1804.90KN/m计算截面一标高b01=-10.55m计算截面三 井壁中心处（-5.00）计算截面二标高b02=-9.60m截面受力qA=

27、165.21计算截面三标高b03=-5.00mqB=193.24刃脚坡口顶标高b3=-11.50m=0.1696刃脚坡口底标高b4=-12.10m截面内力MA=-185.82KN.m/mMB=-170.58KN.m/mNA=1249.72KN/mNB=1196.33KN/m6.3.4.3纵向弯曲计算（四支点）单位周长井壁自重g= 359.509831 KN/m =G0/(D0*)设计值gs= 431.411798 KN/m =1.20*g内力计算：跨中弯矩M0= 2128.02054 =0.03524gs(D0/2)(D0/2)支座弯矩M1= 4124.3985 =0.0683gs(D0/2)

28、(D0/2)最大剪力V= 2261.66697 =0.25gs(D0/2)最大扭矩T= 637.077659 =0.01055gs(D0/2)(D0/2)6.3.4.4竖向拉断计算计算拉力Smax= 107.852949 KN/m =1/4*gs配筋6.3.6刃脚计算刃脚斜面与水平线的夹角=53土壤与混凝土的摩擦角=20刃脚向外挠曲计算沉井开始下沉第一节单位周长井壁自重g= 359.509831 KN/m =G0/(D0*)设计值gs= 431.411798 KN/m =1.20*g刃脚斜面部分反力V2= 86.2823596 KN/M =gs*b/(b+2a)刃脚踏面部分反力V1=345.1

29、3KN/M =gs-V2)2/)5(4 5(2-ftg3/mKN3/mKN3/mKN2/mK N2/mK N2/mK N2/mK N2/mK N刃脚斜面水平推力H= 56.0316851 KN/M =V2tg(-)对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M=67.7109128 KN.M/M =H*(2/3h6)+V1*(0.5(a+b)-0.5a)-V2*(0.5(a+b)-2/3b)水平内力N= 360.003577 KN =H*(D2-a-b)/2沉至井深一半沉井全高计算单位周长井壁自重g= 359.509831 KN/m =G0/(D0*)设计值gs= 431.411798 KN/m =1.2

30、0*g刃脚斜面部分反力V2= 86.2823596 KN/M =gs*b/(b+2a)刃脚斜面水平推力H= 56.0316851 KN/M =V2tg(-)对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M=22.412674 KN.M/M =H*(2/3h6)水平内力N= 360.003577 KN =H*(D2-a-b)/2刃脚向内挠曲计算刃脚根部侧压力PA= 306.312076 =2*(（b1-b2)*1+(b2-b3)*2)*+4*(b2-b3)*s+3*qm*刃脚底部侧压力PB= 318.14399 =2*(（b1-b2)*1+(b2-b4)*2)*+4*(b2-b4)*s+3*qm*刃脚竖向向内

31、弯曲受力M= 56.5560033 KN.M/M =1/6（2*PB+PA）*h6*h6顶力作用下井壁计算井壁计算半径r=6.675m= 3.1416顶管中心标高b=-6.5m刃脚底部标高b4= -12.1 m顶管力标准值Ptk=5000KN顶管力分项系数p=1.3土抗力最大值qmax= 73.8018821 =4*p*Ptk/(3r(b-b4)顶管中心处土抗力q= 49.2012548 =2/3*qmax土抗力产生内力MA1= -673.00315 KN.M/M =-0.307qrrMB1= 149.069101 KN.M/M =0.068qrrNA1= -123.15689 KN/M =-

32、0.375qrNB1=0KN/M井周土压力qA= 207.712796 =2*(（b1-b2)*1+(b2-b)*2)*+4*(b2-b)*s+3*qm*内力NA2= -1386.4829 KN/M =-qA*r强度配筋MA= -673.00315 KN.M/M =MA1MB= 149.069101 KN.M/M =MB1NA= -1509.6398 KN/M =NA1+NA2顶力作用下土体稳定计算刃脚底部等值内摩擦角=16.74主动土压力系数1=0.5527 =2/mK N2/mK N2/mK N2/mK N2/mK N)2/45(2f-tg被动土压力系数2=1.8090 =顶管中心至刃脚底

33、距离hf=5.6000m =b-b4沉井入土深度H=16.10m =b1-b4折减系数= 0.95833333 =（hf-hf-H/3)/hf主动土压力标准值Fepk= 249.941277 =(（b1-b2)*1+(b2-b4)*2)*1+(b2-b4)*s+qm*1被动土压力标准值Fpk= 474.81647 =(（b1-b2)*1+(b2-b4)*2)*2+(b2-b4)*s+qm*1主动土压力合力标准值Eepk= 21096.0185 KN =1/4*rH*Fepk被动土压力合力标准值Epk= 40076.3617 KN =1/4*rH*Fpk稳定验算表达式（0.8Epk-Eepk）10508.1929 KN Ptk=5000KN)2/4 5(2f+tg2/mK N2/mK N =(D2-d)*h1*d+D0*h2*t+(D1-c)*h3*c+0.5*(D1-c)*c*c+D0*h4*t)*1 =(D2-a-b)*h5*(a+b)+(D2-a)*h6*a+0.5*(D2-2*a-b)*h6*b)*1 =G1+G2 =(0.25*D1*D1*h4-0.5*(D1-c)*c*c)*1 =0.25*(D2-2*（a+b）)*(D2-2*（a+b）)*(h7+h6/2)*23 =(