工作井结构设计计算书doc

1、1.设计条件1.1工程概况本计算书为中山市沙溪镇东南片区排水主干管工程顶管工作井、接收井结构 设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法，即先进行四周外侧及井底的水泥 搅拌桩施工，桩身达到设计强度后，再开挖基坑施工护壁成井。基坑每开挖1ID深 度土，现浇一节1ID圆形护壁。本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计。已知：设计地面标 高:5.80m,井壁底标高:工作井为-1. 19m,接收井为T. 69m。拟定丄作井尺寸：t = O.55w R = 3.5m , ) = 8. bn H = 5.39m拟定接收井尺寸：/= 0.35加，R = 2.0m , = 4.7加，H = 5.99/h1

2、. 2井身材料混凝土：采用 C30, =14.3N/m”2, /=i.43N/m”2。钢筋：钢筋直径d10mm时，采用R235钢筋，人=270”/?,； dNlOmm时， 采用热轧钢筋 HBR335, fy = 300N / mm2。1.3地质资料地质资料如下表1所示，地下水位高度为3. 2m,即井外水位高度为3. 2m, 井底以下4米釆用搅拌桩处理，则井底下地下水位高度为：工作井-5. 2m.接收 井-5. 69m表1 土的物理力学指标岩土需称标高(m)天然容重(KN / mmy )粘聚力C(kPa)内摩擦角(P (。)承载力征 值 6 (kPa)素填土5.81.718.5515120粉质黏

3、土1. 7-0 5418.319.3111. 36150砂质黏性土-0. 54 -4 716.715. 1320. 84180|M10ul06i4.80 ,3,80/一”2.800.80、乙0.207工作井井壁底T. 20接收井井壁底-1.69亠A, 2R 4“D2RfDzT图1-1工作井.接收井示意图2.井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算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 向讣算，不考虑四周搅拌桩支护的作用。2. 1工作井井壁内力计算及配筋2. 1. 1按承载能力极限状态进行计算2. 1. 1. 1外力计算（1）水土压力计算（考虑地下水作用）井外侧地面堆载按

4、qd=5KNI m2考虑。根据给水排水丄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土5，计算区域井壁A、B点外侧水平向水土压力：图2-1 土压力分布示意图井壁外侧水平向土压力釆用郎金主动土压力讣算值，地下水位以下土采用浮 容重。计算公式如下：E =（% + 夕?）川（45。-牛）- 2 加（45。-畔）乍)- 2；如45。式中：地面上堆载，取qd=5KN !m夕一土的容重加权平均值，地下水位以下土釆用浮容重，那么有2.6x18.5 + 1.5x(18.5-10) + 2.24x(18.3-10) + 0.

5、66x(16.7-10) 丫一4.1 + 2.24+ 0.66= 1198KN/沪d 土内摩擦角加权平均值,4X15+ 2.24x11.36 + 0.66 x 20.844.1 + 2.24 + 0.66= 14.39；土的粘聚力加权平均值，J.lxl2.24x3C().66xl5.134.1 + 2.24 + 0.66=10.53血z所计算点离填土面的深度(m)。耳=(15 +11.98x7)fg2(45* 一 14 +?-)一2X10.53x/g(45 - 口二 一-)=34.67kPa2 2爲=(15 + 11.98x7)Q(45 - 14 ；空)-2xl0.53x/g(45-匕号 一5

6、 -) = 53.27如 井壁侧向水压力采用全部静水压力，即Pw = ywz ,人为水的容重，取10 KN / mm3。则代=10 x (7 - 2.6) = 44kPa则工作井井壁外侧水平向的水土压力为：PA = 1.27 x (5 + 代.)=1.27 x (34.67 + 44) = 99.9kPaPb=.21x (Eb + 代)=1.27 x (53.27 + 44) = 123.53如计算系数为：0 =吃-1 =旦-1 = 02364PA 99.912. 1.1. 2井壁环向截面内力计算截面上弯矩(井壁外侧受拉为正)：M、= 0.1488/;? = -0.1488 x 99.91 x

7、 3.7752 x 0.2364 = 50.08KN - mMb = 0.1366印;2/ = 0.1366x123.53x3.775?x0.2364 = 56.85KN m截面上压力：Na = PArc (1 + 0.7854D) = 99.91 x 3 力 5 x(l + 0.7854 x 0.2364) = 447.19 KNNr = /U(1 + 05e)= 123.53 x 3.775 x(l + 0.5 x 0.2364) = 521.45KN图2-2截面弯矩分布图2. 1.1.3结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算：保护层厚度为 40mm,设 af = 50mm , hQ =

8、t -af = 550-50mm = 500C30混凝土，HRB335钢筋，查表得乞=056初始偏心距%弋=50,08447.19附加偏心距 e f = max(, 20) = 20mmJe. =e0+e/ = 112 + 20 = 132mm偏心距增大系数七 _05A _05xl4.3xl000 x550 】f八 nj 1 =；1 , MX 丄.u1 N447.19X103m叫,半等 12.73V15,取 1.011400弓/何故 =1 +陽2=153r/e, = 1.53 x 132 = 201.96mm确定混凝土受压区高度X先按大偏心受压求：属于大偏心受压构件。几(儿-)300 x(50

9、0-50)讹0一 lx 143xl000=31.3mm 乡九=0.56 x 500 = 280/n/n ,且 2as = 1000.2%x 1000 x800 = 1600加按构造钢筋配置，内外钢筋选用20200,实际配筋面积为A=1885/;i/r ;纵向按构造钢筋配置，选用 16200。2. 1. 2按正常使用极限状态进行讣算2. 1.2. 1内力计算99 91R = 7&67如八 1.27123 53P=-= 91.21 kPa1.276/ =吃-1 =巴兰-1 = 0.2364PA 78.67截面上弯矩(井壁外侧受拉为正)：M = 0.1488PAr,2 = -0.1488 x 78.

10、67 x 3.775? x 0.2364 = 39.44KN - m= 0.1366耳/;2 = 0.1366x 97.27 x 3.775? x 0.2364 = 44.76KN m 截面上压力：Na = PArc (1+0.7854小=7&67 x 3.775 x(l + 0.7854 x 0.2364) = 352.12KNNr = PBrc (1 + 05o)= 97.27 x 3.775 x(l + 0.5x 0.2364) = 410.59KN2. 1.2.2结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度0.3mm。III混凝土结构设计 规范第812条：1.9c+ 0.08%

11、Pie混凝土采用 C30, X*=20.1, .4=2.01钢筋采用 HRB335, Es=2.0 x05N/mm24, =0.5x1000 x550 = 275000/h/h2A1 QQ= X = 275000= 0 00685 0 0b 取 5偏心受压构件，求ask巴=聖出_ = 2沖N 352.121400 /?0 h)=1.5314,取 10e = 局 + 儿=1x112 + (275 一 50) = 337mm0.87 - 012x0.87-0.12x500 Y337 J偏心受压构件352120 x(337-302.92)1885x302.92= 2.02N/mnr2.01L5金儿f

12、。驱恳胞才皿 nax = 0.025仙 0.3mm故内外钢筋选用 20200。工作井井壁配筋图见2-2所示。2. 2接收井井壁内力计算及配筋同上“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,井壁配筋图见2-3所示。纵向按构造钢筋配置，选用 12200。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-17. 00276. 9216200正常使用极限状态-13. 38218. 0416200故厚度取九=5.72M5.72 x 17.44 xlO61000 x1.27+ 300 = 78O/H7T7本设计中封底采用水泥土搅拌桩，封底厚度为

13、400cm,故满足要求。钢筋混凝土底板计算1工作井底板计算1. 1荷载计算底板丿冬度采用600mm 水托浮力产生的底板反力（标准值）= 10 x 8.4-0.6x 25 = 69.0KN / m2设计值：么=1.27x69.0 = 87.63KN/设计值产生的板中弯矩：M =0.198q 乂 2 =o98 x 87.63 x 3* = 247.26KN m标准值产生的板中弯矩：Af =0.198/;2 = 0.198 x 69.0 x 3.7752 = 194.69KN m4. 1.2配筋计算（1）上层钢筋按纯弯计算，按承载能力极限状态进行配筋。M247.26xl06厲 Sfcblf=7 =

14、0.0561.0 x14.3x1000 x555查表得 0 = 0.0442,取 =1.0人=gbh 泌=0.0442xlOOOx555=1169.3mm2几300 0.2% xl(X)0 x600 = l 200曲9按构造钢筋配置，选用 25150,实际配筋面积/ls-2945mm（1）下层钢筋因简支板支座弯矩为0,故按构造钢筋配置，选用 20200o1. 3裂缝宽度计算按纯弯计算，裂缝宽度控制在0.25mmo ill混凝土结构设计规范第81 2条：Es Pie 丿cicr = 2.1混凝土采用C30,几=20.1 , .4 =2.01钢筋采用 HRB335, E. =2.0 x10TV/znw2 A, =0.5x1000 X 600 = 3OOOOO/H/H2Pte =1206.6300000= 0.004022 0.2YPS0.004022x424.40uax = 0 3 mm 0.25nun故上层钢筋选用 25150,裂缝宽度= 0-225/W71 1-0,抗浮能力满足要求。2接收井抗浮验算同上“工作井抗浮验算”计算方法，抗浮安全系数5= 1.65 1.0。 抗浮能力满足要求。地基承载力验算1工作井地基承载力验算工作井搅拌桩封底底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为180kP