人行地通道改造项目 - 结构-电力管涵复建结构设计图 计算书

工程概况本项目位于位于同茂大道与悦来大道十字路口的东南角，项目因新建悦来站5号通道开挖基坑破除既有10KV电力电缆通道，基坑施工完成后对既有廊道进行原位还建，还建电力排管全长20m，两端新建两座电力直通井（DL-1/DL-2），还建电力排管规模为60孔，沿同茂大道绿化带敷设。设计范围本次设计范围为电力管线（土建部分）的施工图设计，不含电缆设计。设计依据设计依据（1）《悦来大道5号人行地通道改造项目地形管线测量》（2022-04-046）（2）《悦来大道5号人行地通道改造项目工程地质勘察报告》（2022年9月）（3）《第四篇车站第十八册悦来站第二分册结构及防水第一部分主体围护结构》；（4）《第四篇车站第十八册悦来站第二分册结构及防水第四部分明挖段主体结构》； （5）重庆市城市规划管理技术规定（2018修订）；（6）国家现行有关标准、规范和法规。采用的规范和标准（1）《城市工程管线综合规划规范》（GB50289-2016）（2）《城市电力规划规范》（GB/50293-2014）（3）《城市电力电缆线路设计技术规定》（DL/T5221-2016）（4）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2018）（5）《低压配电设计规范》（GB50054-2011）（6）《国家电网公司输变电工程通用设计-电缆线路分册》（2017年版）（7）《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068－2018）；（8）《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2013）；（9）《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068－2018）；（10）《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223－2008）；（11）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）；（12）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）；（13）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）（2015年版）；（14）《城市轨道交通结构抗震设计规范》（GB50909-2014）；（15）《混凝土结构耐久性设计标准》（GB/T50476-2019）；（16）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）；（17）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）；（18）《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107-2016）；（19）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）；（20）《工程结构通用规范》（GB55001-2021）；（21）《混凝土结构通用规范》（GB55008-2021）；（22）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）；（23）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）；（24）《建筑与市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）；（25）《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）》（22G101-1）；（26）《重庆市建设领域禁止、限制使用落后技术的通告》(2019年版)；主要设计原则及标准1、主要设计原则城市综合管网施工图设计应符合城市总体规划和片区控制性详细规划的基本要求并以方案设计为依据。综合管网设计应满足地区经济和社会长远发展的需要。新建管网充分考虑区域管线现状及地块建设的情况，结合地块建设规划，在管道断面、平面布置、高程布置上适应功能的需要和地块使用的可能性、便利性。综合管网设计注意技术性与经济性相结合。综合管网的平面、高程布置充分考虑各种城市管线的敷设走廊，在考虑经济性的同时预留足够的空间，确保各种管线均具备可实施性。主要设计标准（1）电力工作井结构、排管设计设计工作年限为50年，相应结构可靠度理论的设计基准期为50年；结构安全等级均为二级，结构重要性系数为1.0。（2）本工程结构按丙类建筑抗震设防，抗震设防烈度6度，结构抗震等级为三级。（3）地下结构中与无侵蚀性的水或土壤直接接触的混凝土构件的环境类别为等级为I-C类，内部混凝土构件的环境类别I-A类，两者均视为一般环境条件。（4）裂缝控制等级为三级，结构裂迎水面裂缝宽度限值为0.2mm、背水面裂缝宽度限值为0.3mm，地震或其他偶然荷载作用时，不验算结构的裂缝宽度。（5）管廊沟槽开挖边坡设计工作年限为2年，安全等级为三级。工程地质与水文地质概况（1）岩土设计参数选取及建议表43岩土体设计参数建议值一览表注：岩土界面抗剪参数取值:天然状态下，粘聚力标准值取20kPa，内摩擦角取12”，饱和状态下，粘聚力标准值取12kPa，内摩擦角取10°。表44地基岩土力学参数取值（2）其余工程地质信息及水文地质条件详见详见“第一分册结构设计图”。结构设计及计算结构设计管井为单层箱型结构，底板基本位于填土。主体计算模型及方法（1）结构分别进行施工阶段（初期使用阶段）和使用阶段计算。（2）结构计算采用"荷载-结构"模型，简化为平面问题，纵向取单位长度按平面杆系有限元法进行计算。（3）采用与压缩刚度等效的竖向、水平向弹簧模拟坑层对结构位移的约束作用，设定为受压弹簧，受拉便退出工作。计算荷载结构设计应符合实际工作条件，并反映结构与周围地层的相互作用，所考虑的计算荷载主要有：恒载、活载及偶然荷载。（1）恒载：结构自重、土压力、水压力、设备重量等。（2）活载：人群荷载、施工荷载，地面超载等。（3）偶然荷载：地震荷载。（4）荷载组合及各项分项系数如下表：表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11荷载组合分项系数表序号荷载类型荷载组合永久荷载可变荷载偶然荷载地震荷载人防荷载1基本组合构件强度计算1.3（1.0）1.5×γL2构件裂缝宽度验算1.00.83构件变形计算1.00.84抗震荷载作用下构件强度验算1.3（1.0）1.5×ψi1.4注：1）括号内数值用于荷载效应对结构有利时；γL取1.1；结构重要性系数取1.1。2）重力荷载代表值仅在地震荷载作用下构件强度验算中采用，括号内数字表示该荷载对结构有利时的分项系数取值。3）裂缝宽度采用荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算。主要计算参数（1）地层的物理力学指标依据工程地质勘察报告取值。（2）结构自重：根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）进行取值。（3）土压力：竖向荷载按全部土柱计算（电力排管顶面覆土约0.85m）；水平荷载施工阶段按主动土压力计算，使用阶段按静止土压力计算。（4）水压力：地下水主要为松散层孔隙水和基岩裂隙水，地下水主要受大气降水补给，勘察期间水量较小。本车站地势较高，仅考虑雨水汇集状况下的水压力，考虑水位到中板位置处的水压力。（5）人群荷载：4.0KN/㎡。（6）绿化荷载：10KN/㎡。（7）边坡坡顶地面超载：坡顶2m以内不得超载；2m以外超载小于10Kpa。工程材料（1）混凝土结构：C35混凝土；（2）钢筋：HPB300（）、HRB400E（）。HRB400E型钢筋，受力钢筋应符合下列要求：1）钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的壁纸不应小于1.25；2）钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.30；3）钢筋最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。（3）焊条：HPB300钢筋及Q235B钢材焊接采用E43系列焊条，HRB400级钢筋焊接采用E55系列焊条,焊条的性能需符合国家现行标准的规定。（4）钢筋接驳器：采用钢筋等强度滚轧直螺纹连接器连接器，应符合国家现行《钢筋机械连接技术规程》的要求。（5）保护层垫块：采用不低于相应混凝土构件强度等级的素混凝土垫块控制保护层厚度。混凝土保护层厚度及保证措施构件环境作用类别二b类，结构最外层钢筋净混凝土保护层厚度35mm，箍筋、分布筋和构造筋的混凝土保护层厚度不得小于20mm。主体结构计算计算方法设计采用荷载-结构法，利用SAP84对结构断面进行内力计算，以极限状态法进行配筋，验算其抗弯、抗压、抗剪强度及裂缝宽度。结构计算简图Q——垂直土压力（包括地面超载）（kPa）；e1，e2——侧向土压力（kPa）；通道二衬砌计算模型采用荷载—结构模型，除考虑垂直土压力和侧向土压力外，还用一定刚度的弹簧（只能受压）模拟因地层对结构变形的约束作用产生的形变压力。电力管涵标准段结构断面计算荷载计算图1划分网格后的计算模型1管井结构为三跨矩形开口结构，内净空跨度分别为1.2m/1.4m/1.2m（顶板设两路纵梁），高1.9m。上面覆土为0.48m，地面人行超载标准值4kPa图1划分网格后的计算模型1竖向土压力0.48×20=9.6kN/m2；水平土压力e1=9.6×0.4=3.84kN/m2，e2=(9.6+2.2×20)×0.4=21.44kN/m2；地面活载：4kN/m2。侧向超载：4×0.4=1.6kN/m2。根据详勘报告，场地内自身地下水较贫乏，在周边修建排水盲沟，做可不进行抗浮设计，计算时不考虑地下水作用。内力计算结果（1）计算结果图形考虑顶纵梁作用，顶板开口两侧按铰支座考虑。内力计算及配筋验算结果如下:基本组合电力管涵标准段断面弯矩图准永久组合电力管涵标准段断面弯矩图基本组合电力管涵标准段断面轴力图准永久组合电力管涵标准段断面轴力图基本组合电力管涵标准段断面剪力图准永久组合电力管涵标准段断面剪力图（2）计算结果数值下表为不利截面的内力值：电力管涵标准结构断面内力标准值位置准永久组合计算内力基本组合计算内力弯矩（kN·m）剪力（kN）轴力（kN）弯矩（kN·m）剪力（kN）轴力（kN）顶板端部2.6最大值底板支座处848.83.4最大值侧墙支座处3012顶板跨中4.48.85.912侧墙端部7.3189.719侧墙跨中5.2146.924底板端部7.9241031底板跨中3.2244.331正截面抗压强度用计算结果在进行正截面抗弯、抗压强度验算，顶板按纯弯构件考虑，底板和侧墙按偏心轴压构件计算。电力隧道标准段正截面强度及裂缝宽度验算截面位置截面高度(mm)实配钢筋裂缝宽度(mm)裂缝限值宽度(mm)受拉侧受压侧顶板端部250C14@150C14@1500.010.2顶板跨中250C14@150C14@1500.010.3侧墙端部250C14@150C14@1500.020.2侧墙跨中250C14@150C14@1500.010.3底板端部250C14@150C14@1500.020.2底板跨中250C14@150C14@1500.010.3斜截面抗剪强度在进行斜截面抗剪强度验算时，控制截面考虑了截面加腋，截面高度按加腋高度进行验算。正截面强度及裂缝宽度验算控制截面剪力标准值(KN)截面高度(mm)实配拉筋极限轴力(kN/m)侧墙支座处侧墙支座200φ8@300×300，梅花130L1计算荷载计算图1划分网格后的计算模型1顶板纵梁截面尺寸为300mm×620mm，采用C35钢筋混凝土，纵梁跨度为1.77m/2.77m，板带跨度为图1划分网格后的计算模型1竖向土压力0.48×20×1.2=11.52kN/m；顶板自重0.25×25×1.2=7.5kN/m；地面活载：4×1.2=4.8kN/m。计算结果钢筋：d-HPB300;D-HRB335;E-HRB400;F-RRB400;G-HRB500;Q-HRBF400;R-HRBF5001计算简图：2计算条件：荷载条件:均布恒载标准值:0.00kN/m 活载准永久值系数:0.50均布活载标准值:0.00kN/m 支座弯矩调幅幅度:0.0%梁容重:25.00kN/m3 计算时考虑梁自重:考虑恒载分项系数:1.30 活载分项系数:1.50活载调整系数:1.00 配筋条件:抗震等级:不设防 纵筋级别:HRB400混凝土等级:C35 箍筋级别:HPB300配筋调整系数:1.0 上部纵筋保护层厚:35mm面积归并率:30.0% 下部纵筋保护层厚:35mm最大裂缝限值:0.400mm 挠度控制系数C:200截面配筋方式:单筋3计算结果：单位说明:弯矩:kN.m 剪力:kN纵筋面积:mm2 箍筋面积:mm2/m裂缝:mm 挠度:mm梁号1:跨长=1770B×H=300×620左中右弯矩(-):-6.8960.000-18.073弯矩(+):0.0003.7320.000剪力:27.947-8.257-39.703上部as:404040下部as:404040上部纵筋:372372372下部纵筋:372372372箍筋Asv:419419419上纵实配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)下纵实配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)箍筋实配:4d10@200(1257)4d10@250(1257)4d10@250(1257)腰筋实配:6d10(471)6d10(471)6d10(471)上实配筋率:0.82%0.82%0.82%下实配筋率:0.82%0.82%0.82%箍筋配筋率:0.42%0.42%0.42%裂缝:0.0020.0010.005挠度:-0.0000.002-0.000最大裂缝:0.005mm<0.200mm最大挠度:0.002mm<8.850mm(1770/200)本跨计算通过.梁号2:跨长=2770B×H=300×620左中右弯矩(-):-18.0730.000-26.605弯矩(+):0.00013.4570.000剪力:47.952-3.371-54.257上部as:404040下部as:404040上部纵筋:372372372下部纵筋:372372372箍筋Asv:419419419上纵实配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)下纵实配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)箍筋实配:4E10@200(3142)4E10@200(1571)4E10@100(3142)腰筋实配:6E18(1526)6E18(1526)6E18(1526)上实配筋率:0.82%0.82%0.82%下实配筋率:0.82%0.82%0.82%箍筋配筋率:0.42%0.42%0.42%裂缝:0.0050.0040.008挠度:-0.0000.061-0.000最大裂缝:0.008mm<0.200mm最大挠度:0.061mm<13.850mm(2770/200)本跨计算通过.Z1验算考虑梁柱刚度差异过大，Z1简化为轴心受力构件，根据L1验算知Z1轴力设计值为112.2kN，构件验算如下：一、构件编号:Z1二、依据规范:《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)三、计算参数1.几何参数:截面形状:矩形截面宽度:b=250mm截面高度:h=200mm构件的计算长度:lo=1530mm2.材料信息:混凝土强度等级:C35fc=16.7N/mm2钢筋类型:HRB400fy'=360N/mm23.设计参数:结构重要性系数:γo=1.0纵筋最小配筋率:ρmin=0.600%4.荷载信息:轴向力设计值:N=112.200kN四、计算过程1.确定稳定系数Φ:lo/b=1530/250=6.120查《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)表6.2.15得,Φ=1.0002.计算纵筋面积A's:截面面积A=bh=250*200=50000mm2A's=(γo*N/0.9Φ-fc*A)/fy'=(1.0*112.200*1000/(0.9*1.000)-0.8*16.7*50000)/360=-1509mm2因为A's≤0,应按构造要求配筋。A's=A's,min=ρmin*A=0.600%*50000=300mm2。Z1基础验算Z1基础与底板结构整体形成筏板基础，管井结构内空腔较大，结构整体自重小于原同体积地基土，故管井结构基底地基承载力可自动满足；Z1冲切锥包络Z1基础，简化为Z1对筏板基础进行冲切验算。1设计资料：1.1已知条件：筏板类型：平板式混凝土强度等级：C35纵筋保护层厚度：as=42mm柱子类型：中柱荷载标准组合的地基土平均净反力值：p=70.00kPaX方向弯矩值：Mx=0.00kN·mY方向弯矩值：My=0.00kN·m荷载标准组合的柱轴力值：N=112.20kN筏板厚度：d=250mm板格边长：ln1=3600mm ln2=4340mm柱截面宽度：w=250mm柱截面高度：h=200mm无柱墩形式 计算简图1.2计算要求1)冲切锥个数的判断2)筏板受冲切承载力验算，包括X、Y两方向3)筏板受剪切承载力验算，包括X、Y两方向2筏板抗冲切计算过程和计算结果柱截面长边与短边的比值βs计算βs=max(h,w)/min(h,w)=max(200,250)/min(200,250)=1.250因为βs<2.0,取βs=2.0受冲切承载力截面高度影响系数计算根据《地基规范》8.2.8确定βhp如下h=250mm因为h≤800mm,故βhp=1.0查《混凝土规范》表4.1.4-2，所选C35轴心抗拉强度设计值ft为ft=1570.00kPa受冲切混凝土冲切抗力=0.7×(0.4+1.2/2.000)×1.000×1570.00=1099.00kPa2.1筏板抗冲切验算1)X方向受冲切承载力验算h0=d－αs=250－42=0.208ma)计算冲切临界截面周长及极惯性矩与X方向弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc=0.250m垂直于hc的柱截面边长bc=0.200m根据《地基规范》附录P，采用以下公式计算对于中柱，有：c1=hc+h0=250+208=0.458mc2=bc+h0=200+208=0.408mcAB=c1/2=0.229mum=2c1+2c2=2×458.000+2×408.000=1.732m=0.458×0.2083/6+0.4583×0.208/6+0.408×0.208×0.4582/2=0.0129m4根据《地基规范》公式8.4.7-3，不平衡弯矩通过冲切临界截面上的偏心剪力传递的分配系数αs为：=0.414b)相应于荷载效应基本组合时的集中力Fl为：Fl=N－p×(hc+2×h0)×(bc+2×h0)=112.2－70.0×(0.250+2×0.208)×(0.200+2×0.208)=83.5kN考虑平板式筏基冲切力放大系数:Fl=1.000×83.482=83.482kN作用在冲切临界截面重心上的不平衡弯矩设计值Munb的计算：由于对称关系，柱截面形心与冲切临界截面重心重合，因此冲切临界截面重心上的弯矩，取柱根弯矩ep=0.000meN=0.000mMunb=|eN×N－ep×p×A±My|=0.00kN·m根据以上参数，可以计算冲切临界截面上的剪应力最大值τmax为=231.7kPaτmax≤1099.0kPaX方向筏板抗冲切验算满足2)Y方向受冲切承载力验算h0=d－αs=250－42=0.208ma)计算冲切临界截面周长及极惯性矩与Y方向弯矩作用方向一致的柱截面的边长hc=0.200m