沉井结构计算书详细

1、标准实用中国中铁深圳市城市轨道交通4中国中铁深圳市城市轨道交通4号线工程主体工程4302标段二工区（沉井）结构计算书校核：审定:中铁二局工程有限公司深圳市轨道交通 4号线4302标二工区项目部2016年10月文案大全标准实用1目 录 TOC o 1-5 h z 目 录2 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 顶管概况3 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 顶管工作井、接收井尺寸 31200mm 管顶力计算4推力计算4 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 壁板

2、后土抗力计算： 4 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 后背土体的稳定计算： 5 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 工作井（沉井）下沉及结构计算 5基础资料：6 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 下沉计算： 6 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 下沉稳定计算： 6 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 刃脚计算： 6 HYPERLINK l bookma

3、rk23 o Current Document 沉井竖向计算：8 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 井壁内力计算：（理正结构工具箱计算）1 0 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 底板内力计算：（理正结构工具箱计算）2 0 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 接收井（沉井）下沉及结构计算 22基础资料：22 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 下沉计算：22 HYPERLINK l bookmark33

4、 o Current Document 下沉稳定计算：23 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 抗浮稳定计算（沉井下沉到设计标高浇注底板后 ）: 23 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 刃脚计算：23 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 沉井竖向计算24 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 井壁内力计算：（理正结构工具箱计算）2 6文案大全标准实用顶管概况(1)钢筋一HRB335级钢筋强度设计值fy=f

5、y =300N/ mm 2(2)圆管碎：采用C50,沉井采用C30o所顶土层为黏土，r=17KN/ m 3本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。顶管工作井、接收井尺寸1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。(1)、工作井的宽度计算公式B =D+2b+2c 式中：B工作井宽度；D顶进管节的外径尺寸；b 工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m ;c护壁厚度，本工程采用0.4m ;本工程的顶管直径为D1000 ,壁厚200。工作井的宽度尺寸为B=8.7mm ;(2)工作井底的长度计算公式：L=L1+L2+L3+2L4+L5 式中：L工作井底部开挖长度；

6、L1管节长度取2m ;L2顶镐机长度取1.1m ;文案大全标准实用L3出土工作长度，取1.1m ;L4后背墙白厚度，取0.4m ;L5已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。确定本工程工作井的底部长度尺寸为L=8.7m。(3)工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。(4)接收井尺寸只需满足工具管退出即可，本工程接收井尺寸4.35m1200mm 管顶力计算推力计算管径 D1=1.2m管外周长 S=3.14d=3.14x1.6=5.024m顶入管总长度L=50m 管壁厚t=0.2m顶入管每米重量 W=3.14X (1.42-1.0 2) /4X25=18.84KN/m管涵与土

7、之间摩擦系数f=0.40每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x5.024+18.84x0.4=32.656 kN/m初始推力 F0= (Pe+Pw+ 不)(3.14/4)B 2c= (150+2.0 x10+20 x3.14/4x1.6 2=484.6kN总推力 f= F0+ f oL=484.6+32.656x 50=2117.4 kN壁板后土抗力计算：hf=2.5m沉井尺寸hf=2.5m沉井尺寸rc =8.7m顶管力至刃脚底的距离：文案大全标准实用qAmax =4 Pt/(3 s f) =4x3176.1/(3x59.416x2.5)=28.51kpaqA=28.51x(8

8、-1.5)/8=23.16 kpaMA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(59.416)2=-47058 kN.m后背土体的稳定计算:主动土压力标准值Pa=rZtg被动土压力标准值Pp= rZtg2(45-35-) = 21x8xtg 2(45 -35-) =45.53kN/m 主动土压力标准值Pa=rZtg被动土压力标准值Pp= rZtg2 (45 + |-) = 21x8xtg 2 (45 +|-) =619.95kN/m 2 hp=H/3=8/3=2.67 m沉井前方总主动土压力标准值-35-） =182.11 kN/m 22沉井前方总主动土压力标准值-35-） =18

9、2.11 kN/m 22沉井后方总被动土压力标准值（45+竺）=2479.80kN/m 2Pa=0.5rH 2tg 2 (45 -) = 0.5x21x8 2 x tg 2 (4535Pp=0.5rH 2tg 2 (45 + 0.5x21x8 2 x tg2=( h f-1 hf- h p| )/ hf=( 2.5- | 2.5- 2.67 | )/ 2.5= 0.932总推力 F=1552.1 1.05 满足要求下沉稳定计算：根据地勘资料，沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。刃脚计算：水平框架作用的判别，L1=4.9m,h=1.3maf =(0.1XL14)/(h4+0.05 L14

10、)=1.811af1,刃脚在内墙荷载作用下，不作水平分配，只按悬臂计算。(1)刃脚向外悬臂弯曲计算文案大全标准实用a.起沉时井体重量为 1626.63KN ,平均每延米重量R就鲁篇=105.63KN/m 。标准实用a.起沉时井体重量为 1626.63KN ,平均每延米重量R就鲁篇=105.63KN/m 。刃脚插入土中最大深度为 0.45米,0.45 arctg- =56.3n=0.3m,c=0.3mRn 105.63X0.3 , =35.21KN/mn 2c 0.3 2X0.3取 B=30水平推力 H=V 2tg( a- B)=35.21xtg(56.3-30)=17.4KN/m向外悬臂弯矩

11、M=17.4X2/3X0.45=5.22KN.m/mb.沉至井深一半，井为全高时，沉井入土深度H=0.5X8=4m,此时摩阻力为:_11T=U(H % 2.5)f =(5.3x2+3.8x2)x - x(4+1.3-2.5)X15=382.2KN刃脚斜面垂直反力及水平推力:V2刃脚斜面垂直反力及水平推力:V2Rn 382.2X0.3 =127.4KN/mn 2c 0.3 2X0.3H=V 2tg( a- B)=127.4xtg(56.3-30 )= 93.59KN/m向外悬臂弯矩：M=93.59X2/3X0.45=28.08KN.m/mc.下沉至设计标高时，刃脚内部全部挖空，在外侧水、土作业下

12、，刃脚向里悬臂弯曲的计算:qa=130KNqb=182.11KN向里悬臂弯矩：qAh2 12 130X1.32 12 .c /一MG A(qB qA)hX(182.11 130)X1.3 =139.2 KN.m2323(2)刃脚配筋计算计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。文案大全标准实用MC=1/2*1.27*139.2*0.552+1/2*1.27* (13*6.5-13*6.1) *0.552*2/3=27.4KN.m选择钢筋截面：M=27.4KN.m , h0=510mm,b=1000mm,aS=M/ a1fcbh02=27400000/(1.0*11.9*1000*510*510)=

13、0.00853谆0.0085AS=192mm2AS,min=0.2%*550*1000=1100mm2,按构造配筋，AS=1100mm2,选用 8 小14。沉井竖向计算：1)、抽垫木时井壁竖向计算沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用 四个支承点，定位支撑点布置如图。(1)假定定位承垫木间距为0.7L ,不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示井壁单宽自重标准值：gk=6.5*0.6*30=117KN/m井壁单宽自重标准值：gs=1.27*117=148.59KN/m支座弯矩：M 支=-1/2*82.55*(5.3*0.15)2-1/2*3.4*82.55*(5.3*

14、0.15-0.25)=-102.6KN.m跨中弯矩：M 中=1/8*82.55*(5.3*0.7)2-102.6=39.43KN.m(2)、假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支点。此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b所示。文案大全标准实用q支座弯矩：M 支=-1/8*82.55*2.652=-72.5KN.m跨中弯矩：M 中=0.07*82.55*2.652=40.6KN.m(3)配筋计算L10/H 1.05满足要求下沉稳定计算：根据地勘资料，沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)：a.施工阶段沉井自重标准值Gk=2184 +30.17

15、X0.35 X30=2500kN基底的水浮力标准值：Ffbw,k = 30.17 X8.0 X10=2414kN抗浮系数：Kfw=-Gb =2500/2414 = 1.04 1又工作并计算可知，下沉至设计标高时，刃脚内部全部挖空，在外侧水、土作业下，刃脚向里悬臂弯曲的计算值最大，则:35qb=0.5rH 35qb=0.5rH 2tg 2 (45 -=0.5x21x7 2 x tg 2 (45。-3|-) =139.0 kN/m2M2Mg 个产b qA)h2108 X1 321o-08-13- X(139 108)X1.32=108.7 KN.m23刃脚配筋计算：计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去

16、不计。MC=1/2*1.27*108.7*0.52+1/2*1.27* (13*6.0-13*5.65) *0.52*2/3=17.8KN.m选择钢筋截面：M=17.8KN.m , h0=460mm,b=1000mm, aS=M/ a1fcbh02=17800000/(1.0*11.9*1000*460*460)=0.00707 谆0.00707AS=163mm2AS,min=0.2%*500*1000=1000mm2, 按构造配筋,AS=1100mm2,选用 8 小14。沉井竖向计算1)、抽垫木时井壁竖向计算沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用 四个支承点。(1

17、)假定定位承垫木间距为0.7L ,不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示文案大全标准实用井壁单宽自重标准值:gk=6.0*0.35*25=52.5KN/m井壁单宽自重标准值:gk=6.0*0.35*25=52.5KN/m井壁单宽自重标准值:g井壁单宽自重标准值:gs=1.27*52.5=66.7kN/mM 支=-1/2*66.7*(2.7*0.15)2-1/2*2.35*66.7*(2.7*0.15-0.2)=-21.5KN.m跨中弯矩：M 中=1/8*66.7*(2.7*0.7)2-21.5=8.3KN.m(2)、假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支点。此时，沉井井壁支承在三个点上，如

18、图b所示。支座弯矩:文案大全I支座弯矩:文案大全I标准实用M 支=-1/8*66.7*1.352=-15.2KN.m跨中弯矩：M 中=0.07*66.7*1.352=8.5KN.m(3)配筋计算L10/H 2,按深梁进行设计，根据混凝土结构设计规范，计算如下:因为 L10VH ,内力臂：z1=0.6 L10=0.6*2.7=1.62m刃脚底部：M中=8.5KN.m,As= M 中/fyz1=8500/(300*1.62 ) =17.5mm2井墙顶部：M支=21.5KN.m,As= M 支/fyz1=21500/(300*1.62 ) =44.3mm2求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。

19、2)、井壁的抗拉计算根据规程，由于本工程地基为卵石土层地基，不必进行竖向拉断计算井壁内力计算：(理正结构工具箱计算)(1)池壁荷载计算：池外荷载：主动土压力系数Ka= 0.27侧向土压力荷载组合(kN/m 2):部位(标图)土压力标准值水压力标准值活我标准值基本组合准永久组合地面(0.000)0.000.002.713.101.08池壁顶端(-0.175)1.000.002.714.362.08文案大全标准实用地下水位处(-2.000)11.380.002.7117.5512.47底板顶面(-7.650)29.7556.502.71112.6487.34池内底部水压力：标准值=1.00 kN/

20、m2,基本组合设计值=1.27 kN/m2底板荷载计算(池内无水，池外填土 ):水池结构自重标准值Gc= 728.00kN基础底面以上土重标准值Gt= 0.00kN基础底面以上水重标准值Gs= 0.00kN基础底面以上活载标准值Gh= 10.94kN水池底板以上全部竖向压力基本组合：Qb = (728.00 X1.20+0.00 X1.27+0.00 X1.27+10.94 X1.27 X 0.90)/7.290=121.55kN/m2水池底板以上全部竖向压力准永久组合：Qbe = (728.00+0.00+0.00 X1.00+1.50 X7.290 X0.40)/7.290 =100.46

21、kN/m2板底均布净反力基本组合：Q = 121.55-0.350 X25.00 X1.20=111.05 kN/m2板底均布净反力准永久组合：Qe = 100.46-0.350X25.00=91.71 kN/m2文案大全标准实用底板荷载计算(池内有水，池外无土 ):水池底板以上全部竖向压力基本组合：Qb = 2.700 X2.700 X1.50 X1.27+728.00 X1.20+(2.000 X2.000 X0.100) X10.00 X1.27/7.290 = 122.44kN/m2 板底均布净反力基本组合：Q = 122.44-(0.350X25.00 X1.20+0.100 X10

22、.00 X1.27)=110.67kN/m2水池底板以上全部竖向压力准永久组合：Qbe = 2.700 X2.700 X1.50 X0.40+728.00+(2.000 X2.000 X0.100) X10.00/7.290 = 101.01kN/m2 板底均布净反力准永久组合：Qe = 101.01-(0.350X25.00+0.100 X10.00) = 91.26kN/m2(2)内力，配筋及裂缝计算弯矩正负号规则：顶板:下侧受拉为正，上侧受拉为负池壁:内侧受拉为正，外侧受拉为负底板:上侧受拉为正，下侧受拉为负荷载组合方式：.池外土压力作用(池内无水，池外填土 ).池内水压力作用(池内有水

23、，池外无土).池壁温湿度作用(池内外温差=池内温度-池外温度)(3)L侧池壁内力：文案大全标准实用计算跨度：Lx= 2.350 m, Ly= 7.475 m ,四边固定池壁类型：深池壁计算方法：0H2L部分按照水平向单向板计算H=2L处池外土压力作用弯矩（kN.m/m）:水平向跨中：基本组合:7.72,准永久组合:5.77水平向边缘：基本组合:-15.44,准永久组合:-11.53H=2L处池内水压力作用弯矩（kN.m/m）:水平向跨中：基本组合:0.00,准永久组合:0.00水平向边缘：基本组合:0.00,准永久组合:0.00H=2L处水平向内力，与0VH2L部分按双向板计算的水平向内力，取

24、 大值.基本组合作用弯矩表（kN.m/m）部位池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中16.18-16.18水平边缘-0.29-0.29竖直跨中0.98-0.98竖直上边缘-0.00-0.00竖直卜边-0.34-0.34文案大全标准实用缘外侧-水平跨中-0.14-21.24-21.38水平边缘-33.47-21.24-54.71竖直跨中-0.010.00-0.01竖直上边缘0.00-26.54-26.54竖直卜边缘-31.18-26.54-57.72准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)部位池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合内侧-水平跨中12.45-12.45水平边缘-0.23

25、-0.23竖直跨中0.76-0.76竖直上边缘-0.00-0.00竖直卜边缘-0.26-0.26外侧-水平跨中-0.11-18.58-18.69水平边缘-25.73-18.58-44.31竖直跨中-0.010.00-0.01文案大全标准实用缘竖直上边0.00-23.22-23.22缘竖直卜边-24.13-23.22-47.36(4)B侧池壁内力：计算跨度：Lx= 2.350 m, Ly= 7.475 m , 四边固定池壁类型：深池壁计算方法：0H2L部分按照水平向单向板计算H=2L处池外土压力作用弯矩(kN.m/m):水平向跨中：基本组合:7.72,准永久组合:5.77水平向边缘：基本组合:-

26、15.44,准永久组合:-11.53H=2L处池内水压力作用弯矩(kN.m/m):水平向跨中：基本组合:0.00,准永久组合:0.00水平向边缘：基本组合:0.00,准永久组合:0.00H=2L处水平向内力，与0VH2L部分按双向板计算的水平向内力，取 大值.基本组合作用弯矩表(kN.m/m)部位池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中16.18-16.18文案大全标准实用水平边缘-0.29-0.29竖直跨中0.98-0.98竖直上边缘-0.00-0.00竖直卜边缘-0.34-0.34外侧-水平跨中-0.14-21.24-21.38水平边缘-33.47-21.24-54.71竖直跨

27、中-0.010.00-0.01竖直上边缘0.00-26.54-26.54竖直卜边缘-31.18-26.54-57.72准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)部位池外土压力池内水压力温湿度作用准永久组合内侧-水平跨中12.45-12.45水平边缘-0.23-0.23竖直跨中0.76-0.76竖直上边缘-0.00-0.00竖直卜边缘-0.26-0.26文案大全标准实用外侧-水平跨中-0.11-18.58-18.69水平边缘-25.73-18.58-44.31竖直跨中-0.010.00-0.01竖直上边缘0.00-23.22-23.22竖直卜边缘-24.13-23.22-47.36(5)底板内力：计算

28、跨度：Lx= 2.350m, Ly= 2.350m ,四边简支+池壁传递弯矩按双向板计算.池外填土，池内无水时，荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)基本组合作用弯矩表部位简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加上侧-L向跨中27.08-B向跨中27.08-下侧-L向边缘0.00-57.72-57.72B向边缘0.00-57.72-57.72L向跨中-27.65-0.57文案大全标准实用B向跨-27.65-0.57中准永久组合作用弯矩表部位简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加上侧-L向跨中22.37-B向跨中22.37-下侧-L向边缘0.00-47.36-47.36B向边缘0.00-47.36-47.36L向跨中-22.68-0.32B向跨中-22.68-0.32池内有水，池外无土时，荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)基本组合作用弯矩表部位简支基底反力池壁传递弯矩弯矩叠加文案大全标准实用上侧-L向跨