雨污水管网整治工程-井室结构计算书

工程概况本项目主要对大渡口区九宫庙片区市政雨污水管网中存在的混接、缺失、结构及功能性缺陷问题进行改造及修复。实现雨污分流，有效避免生活污水通过雨水管涵流入河道水体以及渗入地下，造成水环境污染，以及雨天大量雨水进入污水管网，致使污水管网、污水处理厂运行压力增大，产生溢流污染。根据井室最大埋深，考虑土压力、车辆荷载、人群荷载等因素，设计钢筋混凝土井室截面尺寸如下表：规模最大埋深（m）盖板（m）底板（m）井身（m）截污井60.30.30.3D=5.0m截流井50.3-0.3设计规范《工程结构通用规范》（GB55001-2021）《混凝土结构通用规范》（GB55008-2021）《建筑与市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）《建筑与市政工程抗震通用规范》（GB55002-2021）《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)《混凝土结构设计规范（2015版）》（GB50010-2010）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）《建筑抗震设计规范（2016年版）》（GB50011-2010）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068-2018）《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138-2002）设计依据业主提供最新实测1：500地形管线图《大渡口区排水（污水、雨水）设施及管网建设“十四五”规划（2021-2025年）》（重庆市市政设计研究院2021.7）《大渡口区雨污水管网整治工程（五期）管网精细化排查项目》（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司2020-2022）《大渡口区九宫庙片区雨污水管网整治工程可行性研究报告及批复（渡发改发[2022]210号）》（中设工程咨询（重庆）股份有限公司2022.8）《大渡口区建设村至葛老溪雨水箱涵检测》（重庆市勘测院2021.03）《大渡口区雨污水管网整治工程（三期）》（重庆市市政设计研究院2019.10）《大渡口区雨污水管网整治工程（三期）(新增点补充设计)》（重庆市市政设计研究院2021.09）《大渡口区雨污水管网整治工程（四期）》（湖北建科国际工程有限公司2020.10）《大渡口区雨污水管网整治工程（四期）(新增点补充设计)》（湖北建科国际工程有限公司2021.10）《大渡口区金晟路网下游污水管网新建项目设计工作》（重庆市市政设计研究院2022.1）《快速路三纵线双山隧道至金家湾立交段改造工程勘察设计及相关服务》（中机中联工程有限公司2022.08）《大渡口区金凤南路工程（K0+932~K1+320.736段）》（重庆市市政设计研究院2019.12）《关于大渡口区九宫庙片区雨污水管网整治工程项目方案设计轨道交通安全保护技术审查》（渝建轨建控审【2023】19号）业主提供的其他相关资料设计标准和参数设计标准（1）抗震设防烈度：6度，基本设防；（2）地面荷载：15kPa；（3）安全等级：一级；（4）结构重要性系数γ0：一级，γ0=1.1；（5）荷载分项系数：恒荷1.3，活荷1.5。计算参数结构计算参数：填土容重,γ=21N/m3；结构自重γ=25.0KN/m3；井室最大埋深：（见上述表格）混凝土：截污井采用C30混凝土（轴心抗压强度设计值fc=14.3MPa，轴心抗拉强度设计值ft=1.43MPa，弹性模量Ec=3.0×104MPa）、截流井采用C40（轴心抗压强度设计值fc=19.1MPa，轴心抗拉强度设计值ft=1.71MPa，弹性模量Ec=3.25×104MPa），计算时护壁混凝标号折减到C15（轴心抗压强度设计值fc=7.2MPa，轴心抗拉强度设计值ft=0.91MPa，弹性模量Ec=2.2×104MPa）后再计算。钢筋：设计采用HPB300钢筋和HRB400两种钢筋。HPB300钢筋其抗拉、抗压强度设计值fy=fy'=270MPa，弹性模量Es=2.1×105MPa，其质量应符合《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》GB1499.1-2017的规定；HRB400钢筋其抗拉、抗压设计强度fy=fy'=360MPa，弹性模量Es=2.0×105MPa，其质量符合《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2－2018)要求。结构计算截污井计算1基本资料1.1几何信息井类型:有顶盖全地下长度L=2.100m,宽度B=1.800m,高度H=4.100m,底板底标高=-6.000m井底厚h3=300mm,井壁厚t1=300mm,井顶板厚h1=300mm,底板外挑长度t2=0mm注：地面标高为±0.000。1.2土水信息土天然重度21.00kN/m3,土饱和重度22.00kN/m3,土内摩擦角28度修正后的地基承载力特征值fa=150.00kPa地下水位标高-50.000m,井内水深0.000m,井内水重度10.00kN/m3,浮托力折减系数1.00,抗浮安全系数Kf=1.101.3荷载信息活荷载:井顶板1.50kN/m2,地面15.00kN/m2,组合值系数1.00恒荷载分项系数:井自重1.20,其它1.30活荷载分项系数:地下水压1.30,其它1.50活载调整系数:其它1.00活荷载准永久值系数:顶板1.00,地面1.00,地下水1.00,温湿度1.00考虑温湿度作用:井内外温差10.0度,内力折减系数0.65,砼线膨胀系数1.00(10-5/°C)不考虑温度材料强度折减1.4钢筋砼信息混凝土:等级C30,重度25.00kN/m3,泊松比0.20纵筋保护层厚度(mm):顶板(上40,下40),井壁(内40,外40),底板(上40,下40)钢筋级别:HRB400,裂缝宽度限值:0.20mm,配筋调整系数:1.00按裂缝控制配筋计算构造配筋采用混凝土规范GB50010-20102计算内容(1)地基承载力验算(2)抗浮验算(3)荷载计算(4)内力(考虑温度作用)计算(5)配筋计算(6)裂缝验算3计算过程及结果单位说明:弯矩:kN.m/m钢筋面积:mm2裂缝宽度:mm计算说明：双向板计算按查表恒荷载:井结构自重,土的竖向及侧向压力,内部盛水压力.活荷载:顶板活荷载,地面活荷载,地下水压力,温湿度变化作用.裂缝宽度计算按长期效应的准永久组合.井方位定义如下：3.1地基承载力验算3.1.1基底压力计算(1)井自重Gc计算顶板自重G1=28.35kN井壁自重G2=173.25kN底板自重G3=28.35kN井结构自重Gc=G1+G2+G3=229.95kN(2)井内水重Gw计算井内水重Gw=0.00kN(3)覆土重量计算井顶覆土重量Gt1=150.82kN井顶地下水重量Gs1=0kN底板外挑覆土重量Gt2=0.00kN基底以上的覆盖土总重量Gt=Gt1+Gt2=150.82kN基底以上的地下水总重量Gs=Gs1+Gs2=0.00kN(4)活荷载作用Gh顶板活荷载作用力Gh1=5.67kN地面活荷载作用力Gh2=56.70kN活荷载作用力总和Gh=62.37kN(5)基底压力Pk基底面积:A=(L+2×t2)×(B+2×t2)=2.100×1.800=3.78m2基底压强:Pk=(Gc+Gw+Gt+Gs+Gh)/A=(229.95+0.00+150.82+0.00+62.37)/3.780=117.23kN/m23.1.2结论:Pk=117.23<fa=150.00kPa,地基承载力满足要求。3.2抗浮验算由于地下水位低于井底标高,不需要进行本项验算3.3荷载计算3.3.1顶板荷载计算:井顶的覆土压力标准值:Pt=1.900×21.00=39.90kN/m2井顶板自重荷载标准值:P1=25.00×0.300=7.50kN/m2顶板活荷载标准值:Ph1=1.50kN/m2地面活荷载标准值:Ph2=15.00kN/m2井顶均布荷载基本组合:Qt=1.20×P1+1.40×Pt+1.00×1.50×1.00×(Ph1+Ph2)=89.61kN/m2井顶均布荷载准永久组合:Qte=P1+Pt+1.00×Ph1+1.00×Ph2=63.90kN/m23.3.2井壁荷载计算:(1)井外荷载:主动土压力系数Ka=0.36侧向土压力荷载组合(kN/m2):部位(标高)土压力标准值水压力标准值活载标准值基本组合准永久组合地面(0.000)0.000.005.428.125.42井壁顶端(-2.200)16.680.005.4231.4722.10底板顶面(-5.700)43.220.005.4268.6348.63(2)井内底部水压力:标准值=0.00kN/m2,基本组合设计值=0.00kN/m23.3.3底板荷载计算(井内无水，井外填土):井结构自重标准值Gc=229.95kN基础底面以上土重标准值Gt=150.82kN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=62.37kN井底板以上全部竖向压力基本组合:Qb=(229.95×1.20+150.82×1.40+0.00×1.30+62.37×1.50×1.00×1.00)/3.780=153.61kN/m2井底板以上全部竖向压力准永久组合:Qbe=(229.95+150.82+0.00×1.00+1.50×3.780×1.00+15.00×3.780×1.00)/3.780=117.23kN/m2板底均布净反力基本组合:Q=153.61-0.300×25.00×1.20=144.61kN/m2板底均布净反力准永久组合:Qe=117.23-0.300×25.00=109.73kN/m23.4内力,配筋及裂缝计算弯矩正负号规则:顶板:下侧受拉为正,上侧受拉为负井壁: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:1.井外土压力作用(井内无水，井外填土)(1)顶板内力:弯矩示意图Mx——平行于lx方向板中心点的弯矩；My——平行于ly方向板中心点的弯矩；M0x——平行于lx方向板边缘弯矩；M0y——平行于ly方向板边缘弯矩。计算跨度:lx=1.800m,ly=1.500m,四边简支按双向板计算.荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)内力组合跨中Mx跨中My边缘M0x边缘M0y基本组合9.0411.940.000.00准永久组合6.448.510.000.00(2)XZ(前后)侧井壁内力:弯矩示意图Mx——平行于lx方向板中心点的弯矩；Mz——平行于lz方向板中心点的弯矩；M0x——平行于lx方向板边缘弯矩；M0z——平行于lz方向板边缘弯矩。计算跨度:lx=1.800m,lz=3.500m,三边固定,顶边自由井壁类型:普通井壁,按双向板计算1.井外填土,井内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表(kN.m/m)井外土内力组合跨中Mx跨中Mz边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M6.621.76-13.43-11.270.00井外土+温湿度作用内力组合跨中Mx跨中Mz边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)井外土压力6.621.76-13.43-11.270.00温湿度作用-24.92-25.55-26.86-25.71-0.00ΣM-18.30-23.79-40.28-36.98-0.00②准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)井外土内力组合跨中Mx跨中Mz边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M4.681.24-9.49-7.980.00井外土+温湿度作用内力组合跨中Mx跨中Mz边缘M0x边缘M0z(底)边缘M0z(顶)井外土压力4.681.24-9.49-7.980.00温湿度作用-16.61-17.03-17.91-17.14-0.00ΣM-11.94-15.79-27.39-25.12-0.00(3)YZ(左右)侧井壁内力:弯矩示意图My——平行于ly方向板中心点的弯矩；Mz——平行于lz方向板中心点的弯矩；M0y——平行于ly方向板边缘弯矩；M0z——平行于lz方向板边缘弯矩。计算跨度:ly=1.500m,lz=3.500m,三边固定,顶边自由井壁类型:深井壁计算方法:0<H<2L部分按照三边固定,顶边自由的双向板计算:Lx=1.500,Ly=3.000H>2L部分按照水平向单向板计算H=2L处井外土压力作用弯矩(kN.m/m):水平向跨中:基本组合:3.45,准永久组合:2.43水平向边缘:基本组合:-6.90,准永久组合:-4.85H=2L处井内水压力作用弯矩(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:0.00跨中弯矩按H>2L段，和0<H<2L段较大值取.1.井外填土,井内无水时,荷载组合作用弯矩表(kN.m/m)①基本组合作用弯矩表(kN.m/m)井外土内力组合跨中My跨中Mz边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M4.871.24-9.86-7.990.00井外土+温湿度作用内力组合跨中My跨中Mz边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)井外土压力4.871.24-9.86-7.990.00温湿度作用-24.96-25.64-26.80-25.67-0.00ΣM-20.09-24.40-36.66-33.66-0.00②准永久组合作用弯矩表(kN.m/m)井外土内力组合跨中My跨中Mz边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)M3.440.88-6.97-5.660.00井外土+温湿度作用内力组合跨中My跨中Mz边缘M0y边缘M0z(底)边缘M0z(顶)井外土压力3.440.88-6.97-5.660.00温湿度作用-16.64-17.09-17.87-17.11-0.00ΣM-13.19-16.22-24.84-22.77-0.00(4)配筋及裂缝:配筋计算方法:按单筋受弯构件计算板受拉钢筋.裂缝计算根据《混凝土规范》7.1.2条计算.按基本组合弯矩计算配筋,按准永久组合弯矩计算裂缝,结果如下:①顶板配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm)配筋示意图Ax——平行于lx方向的板跨中钢筋；Ay——平行于ly方向的板跨中钢筋；A0x——平行于lx方向的板边缘钢筋；A0y——平行于ly方向的板边缘钢筋。配筋部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度跨中Ax下侧9.04600E14@2007700.01跨中Ay下侧11.94600E14@2007700.02边缘A0x上侧0.00600E14@2007700.00边缘A0y上侧0.00600E14@2007700.00②XZ(前后)侧井壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm)配筋示意图Ax——平行于lx方向的板跨中钢筋；Az——平行于lz方向的板跨中钢筋；A0x——平行于lx方向的板边缘钢筋；A0z——平行于lz方向的板边缘钢筋。配筋部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度跨中Ax内侧6.62600E14@2007700.01外侧-24.92600E14@2007700.03跨中Az内侧1.76600E14@2007700.00外侧-25.55600E14@2007700.04边缘A0x内侧0.00600E14@2007700.00外侧-40.28600E14@2007700.08边缘A0z(底)内侧0.00600E14@2007700.00外侧-36.98600E14@2007700.06边缘A0z(顶)内侧0.00600E14@2007700.00外侧-0.00600E14@2007700.00③YZ(左右)侧井壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m,面积:mm2/m,裂缝:mm)配筋示意图Ay——平行于ly方向的板跨中钢筋；Az——平行于lz方向的板跨中钢筋；A0y——平行于ly方向的板边缘钢筋；A0z——平行于lz方向的板边缘钢筋。配筋部位弯矩计算面积实配钢筋实配面积裂缝宽度跨中Ay内侧4.87600E14@2007700.01外侧-24.96600E14@2007700.03跨中Az内侧1.24600E14@2007700.00外侧-25.64600E14@2007700.04边缘A0y内侧0.00600E14@2007700.00外侧-36.66600E14@2007700.05边缘A0z(底)内侧0.00600E14@2007700.00外侧-33.66600E14@2007700.05边缘A0z(顶)内侧0.00600E14@2007700.00外侧-0.00600E14@2007700.00裂缝验算均满足。截流井计算1设计资料1.1基本信息圆形井形式:敞口井内液体重度10.0kN/m3浮托力折减系数1.00裂缝宽度限值0.15mm抗浮安全系数1.10井的几何尺寸如下图所示:1.2荷载信息地面活荷载:15.00kN/m2活荷载组合系数:1.00荷载分项系数:自重:1.20其它恒载:1.30地下水压:1.30其它活载:1.50荷载准永久值系数:顶板活荷载:1.00地面堆积荷载:1.00地下水压:1.00温(湿)度作用:1.00活载调整系数:其它活载:1.00壁面温差:10.0℃温差内力折减系数:0.65混凝土线膨胀系数:0.000010不考虑温度材料强度折减1.3混凝土与土信息土天然重度:21.00kN/m3土饱和重度:22.00kN/m3土内摩擦角ψ:28.0度修正后的地基承载力特征值fa=140.00kPa混凝土等级:C15纵筋级别:HRB400混凝土重度:25.00kN/m3配筋调整系数:1.20纵筋保护层厚度:考虑p-δ效应:是位置顶板(mm)井壁(mm)上侧(内侧)-40下侧(外侧)-402计算内容（1）荷载标准值计算（2）抗浮验算（3）地基承载力计算（4）内力及配筋计算（5）裂缝计算3荷载标准值计算井壁:恒荷载:井外侧土压力(井底):37.91kN/m2活荷载:温差作用:12.87kN.m/m地面活荷载:5.42kN/m24地基承载力验算:计算基础底面的压力：井壁内壁圆面积:Aic=πR2=3.14×2.5002=19.63m2井壁外壁圆面积:At=π(R＋t)2=3.14×(2.500＋0.30)2=24.63m2井壁自重Gs=γc×As×H=25.00×5.00×5.000=624.39kN底板自重Gb=γc×Ab×t2=25.00×24.63×0.10=61.58kN井自重Gp=Gs＋Gb=624.39＋61.58=685.97kN井内水自重Gw=pw×Aic=0.00×19.63=0.00kN基础底面的压力pk=(Gp＋Gw)/Ab=685.97/24.63=27.85kPa修正后的地基承载力特征值为：140.00kPapk=27.85kPa<fa=140.00kPa地基承载力满足5抗浮验算:地下水位位于基底以下,无需验算6内力及配筋计算:(轴力:kN弯矩:kN.m面积:mm2配筋面积:mm2/m)井壁:弯矩外侧受拉为正，轴力受拉为正按压弯构件配筋计算时，根据《混凝土规范》6.2.4计算考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后截面弯矩设计值，以下计算结果中配筋计算部分是根据下式调整后弯矩计算所得。按《给水排水工程结构设计手册》静力计算查表井壁的约束条件:上端自由,下端固定井壁内力计算查表系数H2/dt=5.0002/5.300×0.30=15.72荷载组合:使用时井内无水：井内无水，井外有土使用时井内无水：基本组合:1.40×井外土作用＋1.00×1.50×(温度作用＋地面活荷载)标准组合:1.00×井外土作用＋1.00×1.00×(温度作用＋地面活荷载)准永久组合:1.00×井外土作用＋1.00×温度作用＋1.00×地面活荷载设计值/标准值/准永久值位置竖向弯矩环向弯矩环向轴力0.00H-0.00/-0.00/-0.0016.09/10.73/10.73198.50/132.34/132.340.10H6.19/4.13/4.1317.12/11.41/11.41-27.37/