顶管计算手册

1、一、结构计算依据国家现行的建筑结构设计规范、规程行业标准以及广东省及东莞市建筑行业强制性标准规范、规程。由深圳地质建设工程公司提供的补充勘察报告。工程性质为管线构筑物，兴建地点东莞市长安镇，管道埋深2.906.30 米。本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。管顶地面荷载取值为：汽20。| 钢筋及硅强度等级取值：(1)钢筋I */. L|一HPB23软钢筋强度设计值fy=fy =210N/ mm一HRB33驳钢筋强度设计值fy=fy =300N/ mm(2)硅：采用 C2。C25本工程地下水埋深为0.34.5m。本计算未采用专业计算软件。二、800直径管涵顶力计算1、推力计算 L

2、I I I I I管径D=0.8m综合摩擦阻力R=5 kPa/ l0 J |/I a,.|管外周长 S=3.14d=3.14x0.872=2.74m顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.036m顶入管每米重量 W=3.14X (0.872 2-0.8 2) /4X22=2.05KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f 0=RS+Wf=5x2.74+2.05x0.2=14.11kN/m初始推力 F0= (Pe+PwAP) (3.14/4)B 2c= (150+5.3x10+20)x3.14/4x0.872 2=133.13 kN总推力 F= F 0+ f 0L

3、=133.13+14.11x150=2249.6kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值 Pt=1.3x2249.6=2924.5kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3m沉井中心半径r c=3.25mqAma户4 Pt/3 r c hf x3.14=4x2924.5/3x3x3.25x3.14=127.37kpa qA=127.37x(9-1.8)/9=101.89 kpaMA=-0.307q Ar2c=-0.307x101.89x3.25 2=-330.4 kN.m3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值 Fep,k= tg 2 (45 -35) .(17.5-10)x7.7+ tg(45 -)

4、 x10=18.29 kN/m2 2被动土压力标准值 Fp,k= tg 2 (45 +回).(17.5-10)x7.7+ tg(45 +运)x10=250 kN/m2 2沉井前方主动土压力标准值I IEep,k=1/4X3.14X3.5X7.7X18.29=386.94KN I wf | 1I沉井后方被动 土压力标准值 Epk=1/4X3.14X3.5X7.7X250=5288.94KNhp=H/3=6.7/3=2.23 m =( h f-1 hf- h p )/ h f=0.74Ptk=2249.6 =4 Pt/3 r c hf x3.14=4x3644.01/3x3.0 x3.25x3.1

5、4=158.70kpa /.- - I/;I al.IqA=158.70 x(9.0-1.8)/9.3=126.96 kpa,MA=-0.307q Ar2c=-0.307x126.96x3.25 2=-411.7 kN.m3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值 Fep,k= tg 2 (45 -史).(17.5-10)x7.6+ tg 2(45 -至)x10=18.09 kN/m2 2被动土压力标准值Fp,k= tg 2 (45 +笙).(17.5-10)x7.6+ tg2(45 +35-) x10=247.23 kN/m2 2沉井前方主动土压力标准值 Eep,k=1/4X3.14X3.5X7

6、.6X18.09=377.74KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X3.5X7.6X247.23=5162.41KNhp=H/3=7.6/3=2.53 m =( h f-hf- h P )/ h f=0.84Ptk=2803.1 (0.8Epk-Eep,k)=0.84x(0.8x5162.4-247.23)=3261.5KN满足规范要求三、1200直径管涵顶力计算1、推力计算管径D=1.2m综合摩擦阻力R=5 kPa管外周长 S=3.14d=3.14x1.28=4.019m I I : I1 II 一个顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.040m AX IJ J顶入管每米重

7、量 W=3.14X (1.282-1.2 2) /4X22=3.43KN/m/.s- - - I管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f 0=RS+Wf=5x4.019+3.43x0.2=20.78 kN/m初始推力 F0= (Pe+PwAP) (3.14/4)B 2c= (150+5.3x10+20)x3.14/4x1.28 2=286.8 kN总推力 F= F 0+ f oL=286.8+20.78x150=3403.95 kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值 Pt=1.3x3403.95=4425.14 kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3.3m沉井中心半径

8、rc=3.775mqAma户4 Pt/3 r c h f x3.14=4x4425.14/3x3.3x3.775x3.14=150.84kpa qA=150.84x(9.3-1.9)/9.3=120kpaM=-0.307q Ar2c=-0.307x120 x3.775 2=-525.10 kN.m 3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值 Fep,k= tg 2 (45 -35) .(17.5-10)x8.2+ tg(45 -监 x10=19.31 kN/m2 2被动土压力标准值Fp,k= tg 2 (45 +空).(17.5-10)x8.2+ tg2(45 +35-) x10=263.84 k

9、N/m2 2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X8.2X19.31=503.41KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X8.2X263.84=6878.27KNIIhp=H/3=8.2/3=2.73m:flXI.j3 =( h f-1 hf- h p )/ h f=0.83 iPtk=3403.95 =4 Pt/3 r c hf x3.14=4x5276.12/3x3.4x3.775x3.14=174.55kpa I1 I I -qA=174.55x(10.2-1.9)/10.2=142.04kpa I L JMA=-0.307q Ar2c=

10、-0.307x142.04x3.775 2=-621.40kN.m /.s- - - I3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值 Fep,k= tg 2 (45 -35) .(17.5-10)x9.7+ tg(45 -空)x10=22.34 kN/m2 2被动土压力标准值Fp,k= tg 2 (45 +?) .(17.5-10)x9.7+ tg(45 +35) x10=305.35 kN/m2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X9.7X22.34=688.941KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X9.7X305.35=9416.6KNhp=

11、H/3=9.7/3=3.23m =( h f-1 hf- h p )/ h f=0.95Ptk=4058.55 (0.8Epk-Eep,k)=0.95x(0.8x9416.5-688.94)=6502.05KN满足规范要求五、1500直径管涵顶力计算1、推力计算管径D=1.5m综合摩擦阻力R=5 kPa管外周长 S=3.14d=3.14x1.604=5.037m顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.052m顶入管每米重量 W=3.14X (1.604 2-1.5 2) /4X22=5.58KN/m.1 l I1 管涵与土之间摩擦系数f=0.20 I 1,.1每米管子与土层之间的综合摩擦阻力/

12、产一、 U3 If0=RS+Wf=5x5.037+5.58x0.2=26.30kN/m, 初始推力 F0= (Pe+PwAP) (3.14/4)B & (150+5.3x10+20)x3.14/4x1.604 2=450.4kNI i总推力 F= F 0+ f oL=450.4+26.30 x150=4395.55 kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值 Pt=1.3x4395.55=5714.22 kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3.45m沉井中心半径r c=3.775mqAma户4 Pt/3 r c hf x3.14=4x5714.22/3x3.45x3.775x3.14=186.31

13、kpaqA=186.31x(10.35-1.9)/10.35=152.11kpaMA=-0.307q Ar2c=-0.307x151.11x3.775 2=-665.45 kN.m 3后背土体的稳定计算:主动土压力标准值 Fep,k= tg2 (45-35) .(17.5-10)x10.5+ tg2旦)x10=23.96 kN/m22被动土压力标准值Fp,k= tg 2 (45+ 35-) .(17.5-10)x10.5+ tg 2(45 +35_) x10=327.49kN/m2 2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X10.5X23.96=799.841KN沉井后

14、方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X10.5X327.49=10932.31KNhp=H/3=10.5/3=3.5m =( h f-1 hf- h p )/ h f=0.95I IPtk=4395.55(0.8Epk-I| 二I .13Eep,k)=0.95x(0.8x10932.2-799.84)=7548.62KN满足规范要求六、1600直径管涵顶力计算1、推力计算管径D=1.6m综合摩擦阻力R=5 kPa管外周长 S=3.14d=3.14x1.71=5.369m顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.055m顶入管每米重量 W=3.14X (1.712-1.6 2) /

15、4X22=6.29KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x5.369+6.29x0.2=28.1 kN/m初始推力 F0= (Pe+PwAP) (3.14/4)B 2c= (150+5.3x10+20)x3.14/4x1.71 2=511.9kN总推力 F= F 0+ f 0L=511.9+28.1x150=4726.90kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值 Pt=1.3x4726.9=6144.97 kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3.50m 沉井中心半径rc=3.775mqAma)=4 Pt/3 r c h f x3.14=4x6

16、144.97/3x3.5x3.775x3.14=197.49kpaqA=197.49x(10.5-1.9)/10.5=161.75kpaMA=-0.307q Ar2c=-0.307x161.75x3.775 2=-707.66kN.m1k : I1 I I3后背土体的稳定计算： I I 工_1主动土压力标准值 Fep,k= tg 2 (45 -竺).(17.5-10)x8.2+ tg2I(45 -监 x10=19.31 kN/m22被动土压力标准值Fp,k= tg 2 (45 +曳).(17.5-10)x8.2+ tg2(45 +变)x10=263.94kN/m22沉井前方主动土压力标准值Ee

17、p,k=1/4X3.14X4.05X8.2X19.31=503.411KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X8.2X263.94=6880.88KNhp=H/3=8.2/3=2.73m =( h f-1 hf- h p )/ h f=0.78Ptk=4726.951.05(满足规范要求)1 II .f.下沉稳定计算：由于下沉系数较小，沉井壁周围和刃脚下布有搅拌桩，因 /.:：1. I此下沉稳满足要求。 1 I.抗浮稳定计算：a.施工阶段沉井自重标准值G= 3325.3 + X72X0.7 X 25=3998.4kN基底的水浮力标准值：Ffbw,k = 3.14x(8.

18、1/2) 2x7.2x10 =3708.3kN抗浮系数：嗑= =3998.4/3708.3 =1.081.0 满足要求Ffbwkb.使用阶段由于使用阶段井顶板有覆土，可满足要求。.刃脚计算：tg 0=1.243=40 =76.01 21 0、di=上一1.0 (3X0.25+2X 0.30) =0.15 2tgi6 1.0 12 0.25 tgi0.075 = 0.075mRj =4.9 x 0.55 x 25= 67.4kN/mP1 =67.4X1.0tg (O-B。)= 33.3kN 其中 ”=201.0 2 0.25tgi, -10、M1= 33.3 X (1.2 10) +67.4 X

19、 0.075 =33.93kN3N1= 67.4 -(0.50 x0.3+0.25) X 1.2 X25=55.4kN I I IfFep1 = (10+17.5x3.0+7.5 X7.2) xtg2 (45 -盹)+10.2X102+9.0X10= 202.8kN/m2Fx epe= (10+17.5x3.0+7.5 X6.0) Xtg2 (45,= 180.3kN/m2M=3x (2X202.8+180.3 ) x 1.2 2= 140.6kN/m 6N0 =P1?rc=33.3 X7.85/2=130.7 kN.沉井下沉考虑采用垫木支承支承时井壁内力计算：M 0 = 0.035 X 兀

20、gXrc2=0.035 X 兀 X 67.4 X 3.7752= 105.6kN?m/mMs = 0.068 兀 g r c2 = 205.1kN?m/mTmax =0.011 兀 g r c2 = 33.2kN?m/mVmax =0.25 兀 g r c=199.7kN.井壁水平内力计算:3 / = - -1；A2 c 502 c 502pB=10tg (45 -50-)+17.5X8.319 (45 -处)=130.4kN/m22pa= 10tg2 (45 -.) +17.5X8.3tg2 (45 -() = 102.5kN/m23 / = I304/=0.27102.5N= 102.5 X 3.775 X ( 1+0.7854X0.27) = 466.2kN/mNB= 102.5 x 3.775 x ( 1+0.5X0.27 ) =439.2kN/mMA=-0.1488 x 102.5 乂 3.775 2x 0.27 =-58.7kN ?m/mM= 0.1366 x 102.5 x 3.7752x 0.27 = -53.9kN ?m/m TOC o 1-5 h z .水下封底计算： II J II .-X3998 42p k=3998.4 =103.94kN/m21:2