XXXX路及其配套设施建设项目（排水工程）
工作井（沉井）结构计算书
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XXXXX设计建设有限公司
二○一二年X月
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1 目 录
1 目 录 ..................................................................................................................................... 2 1.1 工程概况 .................................................................................................................................. 3 1.2 结构计算依据.......................................................................................................................... 3 1.3 顶管概况 .................................................................................................................................. 3 1.4 顶管工作井、接收井尺寸 ..................................................................................................... 4 1.5 1000mm管顶力计算 ........................................................................................................... 5 1.5.1 推力计算 .......................................................................................................................... 5 1.5.2 壁板后土抗力计算： ..................................................................................................... 6 1.5.3 后背土体的稳定计算： ................................................................................................. 6 1.6 工作井（沉井）下沉及结构计算 ........................................................................................ 7 1.6.1 基础资料： ...................................................................................................................... 7 1.6.2 下沉计算： ...................................................................................................................... 7 1.6.3 下沉稳定计算： ............................................................................................................. 8 1.6.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： ................................................ 8 1.6.5 刃脚计算： ...................................................................................................................... 8 1.6.6 沉井竖向计算： ........................................................................................................... 10 1.6.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) ................................................................... 12 1.6.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) ................................................................... 23 1.7 接收井（沉井）下沉及结构计算 ...................................................................................... 24 1.7.1 基础资料： .................................................................................................................... 25 1.7.2 下沉计算： .................................................................................................................... 25 1.7.3 下沉稳定计算： ........................................................................................................... 25 1.7.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： .............................................. 26 1.7.5 刃脚计算： .................................................................................................................... 26 1.7.6 沉井竖向计算 ............................................................................................................... 27 1.7.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) ................................................................... 29 1.7.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) ................................................................... 40
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1.1 工程概况
本工程污水管道起于XXX污水接入位置，沿XX快速路布设，汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管，长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放，管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通，W24~W26段采用顶管穿越XXX路。
1.2 结构计算依据
1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图；
2 、地勘资料（XXXX工程地质勘察队 2010年10月29日）； 3、 《室外排水设计规范》GB50014-2006；
4 、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）； 5 、《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）； 6 、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）； 7 、《市政排水管道工程及附属设施》（国家标准图集06MS201）； 8 、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002；
9 、《顶管施工技术及验收规范》（试行） 中国非开挖技术协会行业标准 2007年2月；
10 、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS 137：2002）。
1.3 顶管概况
1、
顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放问题，兴建地点XX快速路接XX路交叉口处，顶管管径1m，管道埋深5.1米。XX路顶管管道放置在密实的卵石层内，覆土平均取4.5m，由于顶管长度较长，分两段顶管，
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每段长度L≤50m。顶管工作井、中继井尺寸5.3m*3.8m，顶管接收井尺寸2.7m*2.7m。 2、 3、
本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。 钢筋及砼强度等级取值：
（1） 钢筋
Ф—HPB235级钢筋强度设计值fy=fy′=210N/ mm2 Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2 （2） 圆管砼：采用C50，沉井采用C25。 （3） 所顶土层为砂砾石，r=21KN/ m3 4、 5、
本工程地下水埋深为2.0～2.5m。
本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。
1.4 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。
因此，工作井的宽度尺寸为 B=1400＋2×800＋2×400=3800mm； （2）工作井底的长度计算公式 ：
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L=L1+L2+L3+2L4+L5式中： L——工作井底部开挖长度 ； L1—— 管节长度 取2m ； L2——顶镐机长度 取1.1m ； L3——出土工作长度， 取1.1m；； L4——后背墙的厚度，取0.4m；；
L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。
因此，确定本工程工作井的底部长度尺寸为 L=2+1.1+1.1+2×0.4+0.3=5.3m。
（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2.7m*2.7m。
1.5 1000mm管顶力计算
1.5.1 推力计算
管径D1=1.0m 水位至管顶高度：2m 管外周长 S=3.14d=3.14x1.4=4.396m
顶入管总长度L=50m 管壁厚t=0.2m 水容重γw=10KN/m3 顶入管每米重量W={3.14X（1.42-1.02）/4}X25=18.84KN/m 管涵与土之间摩擦系数f=0.40
每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f0=RS+Wf=5x4.396+18.84x0.4=29.52 kN/m
初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+2.0 x10+20）
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x3.14/4x1.42=76.1kN
总推力 F= F0+ f0L=76.1+29.52x50=1552.1 kN
1.5.2 壁板后土抗力计算：
顶管总推力设计值 Pt=1.3x1552.1=2017.73 kN
顶管力至刃脚底的距离：hf=2.5m 沉井尺寸rc =5.3x3.8m qAmax=4 Pt/(3 rc hf) =4x2017.73/(3x5.3x3.8x2.5)=53.43kpa qA=53.43x(8-1.5)/8=43.42 kpa
MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(5.3x3.8)2=-5406.89 kN.m
1.5.3 后背土体的稳定计算：
3535245°-）= 21x8xtg（）=45.53kN/m2 223535被动土压力标准值Pp= rZtg2（45°+）= 21x8xtg2（45°+）=619.95
22245°- 主动土压力标准值Pa=rZtg（
kN/m2
245°-沉井前方总主动土压力标准值Pa=0.5rH2tg（
35245°）= 0.5x21x82 x tg（
2-
35）=182.11 kN/m2 235）= 0.5x21x82 x tg22沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH2tg2（45°+（45°+
35）=2479.80kN/m2 2hp=H/3=8/3=2.67 m
§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=( 2.5-︳2.5- 2.67︳)/ 2.5= 0.932 总推力F=1552.1≤ §(0.8Pp-Pa )
=0.932x(0.8x2479.8-182.11)=1679.21KN 满足规范要求 所以经过以上计算可知：
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采用管径D1=1.0m圆管，顶进距离50m符合要求。
1.6 工作井（沉井）下沉及结构计算
5.3x3.8m沉井，本井为工作井，地下水位按地面以下-2.0m计（施工期间）由于地质条件好，在沉井范围内均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。
1.6.1 基础资料：
单位摩阻力fk＝25Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。采用C25砼，钢筋为HPB235，HRB335。卵石土天然容重取为21kN/m3，水容重γ
w=10KN/m
3 ,内摩擦角Φ=35°,井壁高
6.5m,底板厚0.35m,壁厚0.40m。
1.6.2 下沉计算：
下沉过程中水的浮托力标准值：
Ffw,k=(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x5.1x10=371.3kN 井壁总摩阻力标准值：
11T＝U(Hh12.5)f=(5.3x2+3.8x2)xx(6.5+1.3-2.5)X25
22=1205.2kN 沉井自重标准值
G1k＝(5.3x0.4x2+3.8x0.4x2)x6.5x25=1183kN 下沉系数：
K1＝（G1k-Ffw,k）/ T＝（1183-371.3）/1205.2=0.67＜1.05 (不满足规范要求) ，所以仅靠自重不能顺利下沉，需在顶部压重
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1.6.3 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。
1.6.4 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＝1626.63＋5.3×3.8×0.35×25=1655.52kN 基底的水浮力标准值：
Ffbw,k＝5.3×3.8×6.5×10＝1309.1kN
抗浮系数：
Kfw＝b.
GK＝1655.52/1309.1＝1.27>1.05满足要求。 Ffbwk使用阶段
由于使用阶段井顶板有覆土，可满足要求。
1.6.5 刃脚计算：
水平框架作用的判别,L1=4.9m,h=1.3m af =(0.1XL14)/(h4+0.05 L14)=1.81＞1
af＞1，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 a.起沉时
井体重量为1626.63KN，平均每延米重量R1626.63=105.63
2(4.752.95)KN/m。刃脚插入土中最大深度为0.45米，αarctg0.45=56.3° 0.3* *
n=0.3m,c=0.3m
V2Rn105.63X0.3=35.21KN/m n2c0.32X0.3取β=30°
水平推力H=V2tg(α-β)=35.21xtg(56.3°-30°)= 17.4KN/m 向外悬臂弯矩M=17.4X2/3X0.45=5.22KN.m/m
b.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(Hh12.5)f=(5.3x2+3.8x2)xx(4+1.3-2.5)X15=382.2KN
22Rn382.2X0.3刃脚斜面垂直反力及水平推力：V2=127.4KN/m n2c0.32X0.3 H=V2tg(α-β)=127.4xtg(56.3°-30°)= 93.59KN/m 向外悬臂弯矩：M=93.59X2/3X0.45=28.08KN.m/m
c.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：
qa=130KN qb=182.11KN
向里悬臂弯矩：
qAh21130X1.3212MG(qBqA)hX(182.11130)X1.32=139.2 KN.m
2323(2)刃脚配筋计算
计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。
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, αs=M/α1fcbh02=27400000/(1.0*11.9*1000*510*510)=0.00853
* *
ζ=0.0085
AS=192mm2 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*0.4*25=65KN/m 井壁单宽自重标准值：gs=1.27*65=82.55KN/m 支座弯矩： M支=-1/2*82.55*(5.3*0.15)2-1/2*3.4*82.55*(5.3*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。 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≤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L10 * * 井墙顶部：M支=102.6KN.m, As= M支/fyz1=102600/（300*3.18）=107.6mm2 求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。 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。 1.6.7 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/m2): 部位(标高) 土压力标准水压力标准活载标准基本组准永久组值 地面(0.000) 0.00 值 0.00 0.00 0.00 值 2.71 2.71 2.71 合 3.10 4.54 17.55 合 1.08 2.22 12.47 池壁顶端(-0.200) 1.14 地下水位处(-2.000) 底板顶面(-6.750) 26.83 11.38 47.50 2.71 97.49 75.41 池内底部水压力: 标准值= 7.00 kN/m2, 基本组合设计值= 8.89 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= 1431.72kN * * 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= 30.21kN 水池底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = (1431.72×1.20+0.00×1.27+0.00×1.27+30.21×1.27×0.90)/20.140 = 87.02kN/m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = (1431.72+0.00+0.00×1.00+1.50×20.140×0.40)/20.140 = 71.69kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 87.02-0.350×25.00×1.20 = 76.52 kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 71.69-0.350×25.00 = 62.94 kN/m2 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 = [5.300×3.800×1.50×1.27+1431.72×1.20 +(4.500×3.000×0.700)×10.00×1.27]/20.140 = 93.17kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 93.17-(0.350×25.00×1.20+0.700×10.00×1.27) = 73.78kN/m2 * * 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = [5.300×3.800×1.50×0.40+1431.72 +(4.500×3.000×0.700)×10.00]/20.140 = 76.38kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 76.38-(0.350×25.00+0.700×10.00) = 60.63kN/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: 1.池外土压力作用(池内无水，池外填土) 2.池内水压力作用(池内有水，池外无土) 3.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: 计算跨度: Lx= 4.900 m, Ly= 6.550 m , 四边固定 池壁类型: 普通池壁,按双向板计算 基本组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 池外土压池内水压温湿度作基本组合 力 内侧-水平跨中 41.44 水平边缘 - 力 - 8.28 用 - - 41.44 8.28 * * 竖直跨中 30.38 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 缘 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -94.21 竖直跨中 - 竖直上边-43.14 缘 竖直下边-95.29 缘 - 3.54 - - 30.38 3.54 8.53 - 8.53 -3.63 - -2.71 - -34.67 -34.67 -34.67 -34.67 -38.30 -128.88 -37.38 -77.81 - -34.67 -129.96 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 池外土压池内水压温湿度作准永久组力 内侧-水平跨中 31.58 水平边缘 - 竖直跨中 23.31 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 6.71 - 6.71 力 - 6.52 - 2.79 用 - - - - 合 31.58 6.52 23.31 2.79 * * 缘 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -71.91 竖直跨中 - 竖直上边-32.13 缘 竖直下边-73.20 缘 (4)B侧池壁内力: 计算跨度: Lx= 3.400 m, Ly= 6.550 m , 四边固定 池壁类型: 普通池壁,按双向板计算 基本组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 池外土压池内水压温湿度作基本组合 力 内侧-水平跨中 27.49 水平边缘 - 竖直跨中 15.21 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 缘 4.55 - 4.55 力 - 5.06 - 1.19 用 - - - - 27.49 5.06 15.21 1.19 - -30.33 -103.53 -2.86 - -2.13 - -30.33 -30.33 -30.33 -30.33 -33.19 -102.24 -32.47 -62.46 * * 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -57.24 竖直跨中 - 竖直上边-15.39 缘 竖直下边-50.54 缘 -2.43 - -1.39 - -34.67 -34.67 -34.67 -34.67 -37.10 -91.91 -36.06 -50.06 - -34.67 -85.21 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 池外土压池内水压温湿度作准永久组力 内侧-水平跨中 21.02 水平边缘 - 竖直跨中 11.79 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 缘 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -43.79 竖直跨中 - 竖直上边-11.24 -1.91 - -1.10 - -30.33 -30.33 -30.33 -30.33 -32.24 -74.12 -31.43 -41.57 3.58 - 3.58 力 - 3.99 - 0.94 用 - - - - 合 21.02 3.99 11.79 0.94 * * 缘 竖直下边-38.91 缘 (5)底板内力: 计算跨度:Lx= 4.900m, Ly= 3.400m , 四边简支+池壁传递弯矩 按双向板计算. 1.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 上侧-L向跨中 B向跨中 下侧-L向边缘 B向边缘 L向跨中 B向跨中 - -70.30 -3.98 - -45.16 -6.83 0.00 -129.96 -129.96 0.00 -85.21 -85.21 66.32 - - 38.33 池壁传递弯矩 - - 弯矩叠加 - -30.33 -69.25 * * 准永久组合作用弯矩表 部位 简支基底反力 上侧-L向跨中 B向跨中 下侧-L向边缘 B向边缘 L向跨中 B向跨中 2.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 上侧-L向跨中 B向跨63.94 4.38 68.32 36.95 池壁传递弯矩 2.94 39.89 弯矩叠加 - -56.31 -1.76 - -36.01 -4.48 0.00 -103.53 -103.53 0.00 -69.25 -69.25 54.55 - - 31.52 池壁传递弯矩 - - 弯矩叠加 * * 中 L向边缘 B向边缘 准永久组合作用弯矩表 部位 简支基底反力 上侧-L向跨中 B向跨中 L向边缘 B向边缘 (6)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《水池结构规程》附录A公式计算. 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: L侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm) 部位 弯矩 计算面积 实配钢筋 实配面积 裂缝宽度 0.00 6.71 6.71 0.00 3.58 3.58 52.55 3.45 55.99 30.37 池壁传递弯矩 2.31 32.68 弯矩叠加 0.00 8.53 8.53 0.00 4.55 4.55 * * 内侧-水平跨中 41.44 800 D18@251018 0 0.11 水平边缘 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 8.28 800 D18@251018 0 0.02 30.38 800 D18@251018 0 0.08 3.54 800 D18@251018 0 0.01 8.53 800 D18@251018 0 0.02 外侧-水平跨中 -38.30 800 D18@251018 0 0.12 水平边缘 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 -128.88 1248 D18@201272 0 0.24 -37.38 800 D18@251018 0 0.11 -77.81 800 D18@251018 0 0.22 -129.96 1259 D18@201272 0 0.24 B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm) 部位 弯矩 计算面积 实配钢筋 实配面积 裂缝宽度 * * 内侧-水平跨中 27.49 800 D18@251018 0 0.07 水平边缘 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 5.06 800 D18@251018 0 0.01 15.21 800 D18@251018 0 0.04 1.19 800 D18@251018 0 0.00 4.55 800 D18@251018 0 0.01 外侧-水平跨中 -37.10 800 D18@251018 0 0.11 水平边缘 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 -91.91 878 D18@251018 0 0.26 -36.06 800 D18@251018 0 0.11 -50.06 800 D18@251018 0 0.15 -85.21 812 D18@251018 0 0.24 注意:存在裂缝验算不满足限值0.20mm的情况! 工作井井壁钢筋实配18@200。 * * 1.6.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) 单块矩形板计算(弹性板): （1） 计算条件 计算板长= 4.500(m) ；计算板宽= 3.000(m) ；板厚= 350(mm) 板容重= 25.00(kN/m3) ；板自重荷载设计值= 10.50(kN/m2) 恒载分项系数= 1.20 ； 活载分项系数= 1.40 荷载设计值(不包括自重荷载): 均布荷载= 7.40(kN/m2) 砼强度等级: C25, fc=11.90 N/mm2 支座纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2 板底纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2 混凝土保护层= 40(mm), 配筋计算as= 45(mm), 泊松比= 0.20 支撑条件： 上:简支 下:简支 左:简支 右:简支 左下:无 右下:无 右上:无 左上:无 四边 角柱 （2）计算结果 弯矩单位:kN.m/m, 配筋面积:mm2/m, 构造配筋率:0.20% 计算方法: 查表 ①跨中: [水平] [竖向] 弯矩 6.9 12.6 面积 700(0.20%) 700(0.20%) * * 实配 D14@200(770) D14@200(770) ②四边: [上] [下] [左] [右] 0.0 700(0.20%) 700(0.20%) 弯矩 0.0 0.0 0.0 面积 700(0.20%) 700(0.20%) 实配 D14@200(770) D14@200(770) D14@200(770) D14@200(770) 工作井底板钢筋实配实配18@200。 1.7 接收井（沉井）下沉及结构计算 本井为2.7x2.7m接收井（沉井），地下水位根据地堪按地面以下-2.0m计（施 * * 工期间为汛期）由于地质条件好，在沉井范围内均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。 1.7.1 基础资料： 单位摩阻力fk＝25Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。采用C25砼，钢筋为HPB235，HRB335。卵石土天然容重取为21kN/m3，水容重γ w=10KN/m 3 ,内摩擦角Φ=35°,井壁高 6m,底、顶板厚0.35m,壁厚0.35m。 1.7.2 下沉计算： 下沉过程中水的浮托力标准值： Ffw,k=2.7x0.35x4x6.0x10=226.8kN 井壁总摩阻力标准值： 11T＝U(Hh12.5)f=2.7x4xx(6.0+1.3-2.5)X25 22=648kN 沉井自重标准值 G1k＝2.7x0.35x4x6.0x25=567kN 下沉系数： K1＝（G1k-Ffw,k）/ T＝（567-226.8）/648=0.525＜1.05 (不满足规范要求) ，所以仅靠自重不能顺利下沉，需在顶部加载。 1.7.3 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。 * * 1.7.4 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＝567＋2.7×2.7×0.35×25=630.8kN 基底的水浮力标准值： Ffbw,k＝2.7×2.7×6.0×10＝437.4kN 抗浮系数： Kfw＝c. GK＝630.8/437.4＝1.44>1.05满足要求。 bFfwk使用阶段 由于使用阶段井顶板有覆土，可满足要求。 1.7.5 刃脚计算： 水平框架作用的判别,L1=2.35m,h=1.3m 40.1xL10.1x2.354水平分力分配系数：af4=0.696＞1 44h0.05L11.30.05x2.354又工作井计算可知，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： qa=2.7x4.0x10=108KN/m qb=0.5rH2tg2（45°- 3535）= 0.5x21x72 x tg2（45°-）=139.0 kN/m 22向里悬臂弯矩： qAh21108X1.3212MG(qBqA)hX(139108)X1.32=108.7 KN.m 2323刃脚配筋计算：计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。 * * 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, αs=M/α1fcbh02=17800000/(1.0*11.9*1000*460*460)=0.00707 ζ=0.00707 AS=163mm2 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）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=6.0*0.35*25=52.5KN/m 井壁单宽自重标准值：gs=1.27*52.5=66.7kN/m 支座弯矩： * * M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，如图b所示。 支座弯矩： 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L10 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。 * * 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。 1.7.7 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/m2): 部位(标高) 土压力标准水压力标准活载标准基本组准永久组值 地面(0.000) 0.00 值 0.00 0.00 0.00 值 2.71 2.71 2.71 合 3.10 4.36 17.55 合 1.08 2.08 12.47 池壁顶端(-0.175) 1.00 地下水位处(-2.000) 底板顶面(-7.650) 29.75 11.38 56.50 2.71 112.64 87.34 池内底部水压力: 标准值= 1.00 kN/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 = (728.00×1.20+0.00×1.27+0.00×1.27+10.94×1.27×0.90)/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+0.00×1.00+1.50×7.290×0.40)/7.290 = 100.46kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 121.55-0.350×25.00×1.20 = 111.05 kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 100.46-0.350×25.00 = 91.71 kN/m2 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 = [2.700×2.700×1.50×1.27+728.00×1.20 +(2.000×2.000×0.100)×10.00×1.27]/7.290 = 122.44kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 122.44-(0.350×25.00×1.20+0.100×10.00×1.27) = 110.67kN/m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = [2.700×2.700×1.50×0.40+728.00 +(2.000×2.000×0.100)×10.00]/7.290 = 101.01kN/m2 * * 板底均布净反力准永久组合: Qe = 101.01-(0.350×25.00+0.100×10.00) = 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: 1.池外土压力作用(池内无水，池外填土) 2.池内水压力作用(池内有水，池外无土) 3.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: 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: 0 * * 水平向边缘: 基本组合:0.00, 准永久组合:0.00 H=2L处水平向内力,与0 部位 池外土压池内水压温湿度作基本组合 力 内侧-水平跨中 16.18 水平边缘 - 竖直跨中 0.98 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 缘 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -33.47 竖直跨中 - 竖直上边0.00 缘 竖直下边-31.18 缘 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m) - -26.54 -57.72 -0.14 - -0.01 - -21.24 -21.24 0.00 -26.54 -21.38 -54.71 -0.01 -26.54 0.34 - 0.34 力 - 0.29 - 0.00 用 - - - - 16.18 0.29 0.98 0.00 * * 部位 池外土压池内水压温湿度作准永久组力 力 - 0.23 - 0.00 用 - - - - 合 12.45 0.23 0.76 0.00 内侧-水平跨中 12.45 水平边缘 - 竖直跨中 0.76 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 缘 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -25.73 竖直跨中 - 竖直上边0.00 缘 竖直下边-24.13 缘 (4)B侧池壁内力: 0.26 - 0.26 -0.11 - -0.01 - -18.58 -18.58 0.00 -23.22 -18.69 -44.31 -0.01 -23.22 - -23.22 -47.36 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: 0 * * 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:-11.53 H=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:0.00 H=2L处水平向内力,与0 部位 池外土压池内水压温湿度作基本组合 力 内侧-水平跨中 16.18 水平边缘 - 竖直跨中 0.98 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 缘 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -33.47 竖直跨中 - 竖直上边0.00 -0.14 - -0.01 - -21.24 -21.24 0.00 -26.54 -21.38 -54.71 -0.01 -26.54 0.34 - 0.34 力 - 0.29 - 0.00 用 - - - - 16.18 0.29 0.98 0.00 * * 缘 竖直下边-31.18 缘 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位 池外土压池内水压温湿度作准永久组力 内侧-水平跨中 12.45 水平边缘 - 竖直跨中 0.76 竖直上边 - 缘 竖直下边 - 缘 外侧-水平跨中 - 水平边缘 -25.73 竖直跨中 - 竖直上边0.00 缘 竖直下边-24.13 缘 (5)底板内力: 计算跨度:Lx= 2.350m, Ly= 2.350m , 四边简支+池壁传递弯矩 - -23.22 -47.36 -0.11 - -0.01 - -18.58 -18.58 0.00 -23.22 -18.69 -44.31 -0.01 -23.22 0.26 - 0.26 力 - 0.23 - 0.00 用 - - - - 合 12.45 0.23 0.76 0.00 - -26.54 -57.72 * * 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 上侧-L向跨中 B向跨中 下侧-L向边缘 B向边缘 L向跨中 B向跨中 准永久组合作用弯矩表 部位 简支基底反力 上侧-L向跨中 22.37 池壁传递弯矩 - - 弯矩叠加 - -27.65 -0.57 - -27.65 -0.57 0.00 -57.72 -57.72 0.00 -57.72 -57.72 27.08 - - 27.08 池壁传递弯矩 - - 弯矩叠加 * * B向跨中 下侧-L向边缘 B向边缘 L向跨中 B向跨中 22.37 - - 0.00 -47.36 -47.36 0.00 -47.36 -47.36 - -22.68 -0.32 - -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 上侧-L向跨中 B向跨中 L向边缘 B向边缘 0.00 0.34 0.34 0.00 0.34 0.34 26.99 0.16 27.15 26.99 池壁传递弯矩 0.16 27.15 弯矩叠加 * * 准永久组合作用弯矩表 部位 简支基底反力 上侧-L向跨中 B向跨中 L向边缘 B向边缘 (6)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《水池结构规程》附录A公式计算. 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: L侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm) 部位 弯矩 计算面积 实配钢筋 实配面积 裂缝宽度 700 D14@20770 0 水平边缘 0.29 700 D14@20770 0 0.00 0.06 0.00 0.26 0.26 0.00 0.26 0.26 22.26 0.13 22.38 22.26 池壁传递弯矩 0.13 22.38 弯矩叠加 内侧-水平跨中 16.18 * * 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 0.98 700 D14@20770 0 0.00 0.00 700 D14@20770 0 0.00 0.34 700 D14@20770 0 0.00 外侧-水平跨中 -21.38 700 D14@20770 0 0.09 水平边缘 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 -54.71 700 D14@20770 0 0.22 -0.01 700 D14@20770 0 0.00 -26.54 700 D14@20770 0 0.12 -57.72 700 D14@20770 0 0.24 B侧池壁配筋及裂缝表(弯矩:kN.m/m, 面积:mm2/m, 裂缝:mm) 部位 弯矩 计算面积 实配钢筋 实配面积 裂缝宽度 700 D14@20770 0 水平边缘 0.29 700 D14@20770 0 0.00 0.06 内侧-水平跨中 16.18 * * 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 0.98 700 D14@20770 0 0.00 0.00 700 D14@20770 0 0.00 0.34 700 D14@20770 0 0.00 外侧-水平跨中 -21.38 700 D14@20770 0 0.09 水平边缘 竖直跨中 竖直上边缘 竖直下边缘 -54.71 700 D14@20770 0 0.22 -0.01 700 D14@20770 0 0.00 -26.54 700 D14@20770 0 0.12 -57.72 700 D14@20770 0 0.24 注意:存在裂缝验算不满足限值0.20mm的情况! 接收井井壁钢筋实配16@200。 1.7.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) 单块矩形板计算(弹性板): * * （1） 计算条件 计算板长= 2.255(m) ；计算板宽= 2.255(m) ；板厚= 350(mm) 板容重= 25.00(kN/m3) ；板自重荷载设计值= 10.50(kN/m2) 恒载分项系数= 1.20 ； 活载分项系数= 1.40 荷载设计值(不包括自重荷载): 均布荷载= 115.00(kN/m2) 砼强度等级: C20, fc=9.60 N/mm2 支座纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2 板底纵筋级别: HRB335, fy=300.00 N/mm2 混凝土保护层= 15(mm), 配筋计算as= 20(mm), 泊松比= 0.20 支撑条件= 上:简支 下:简支 左:简支 右:简支 左下:无 右下:无 右上:无 左上:无 四边 角柱 （2 ）计算结果 弯矩单位:kN.m/m, 配筋面积:mm2/m, 构造配筋率:0.20% 计算方法: 查表 ①跨中: [水平] [竖向] 弯矩 28.2 28.2 面积 700(0.20%) 700(0.20%) 实配 D14@210(733) D14@210(733) ②四边: [上] [下] [左] [右] 0.0 弯矩 0.0 0.0 0.0 * * 面积 700(0.20%) 700(0.20%) 700(0.20%) 700(0.20%) 实配 D14@210(733) D14@210(733) D14@210(733) D14@210(733) * * 接收井底板钢筋实配16@200 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容