沉井结构计算书详细共20页.doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上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 计算: 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1 目 录1.1 顶管概况(1) 钢筋HRB335级钢筋强度设计值fy=fy=300N/ mm2(2) 圆管砼:采用C50,沉井采用C30。(3) 所顶土层为黏土,r=17KN/ m3本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。1.2 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
2、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 ; 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。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
3、满足工具管退出即可,本工程接收井尺寸4.35m。1.3 1200mm管顶力计算1.3.1 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(1.42-1.02)/4X25=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=5x5.024+18.84x0.4=32.656 kN/m初始推力 F0=(Pe+Pw+P)(3.14/4)B2c=(150+2.0 x10+20x3.14/4x1.62=484.6kN总推力 F= F0+ f0L=4
4、84.6+32.656x50=2117.4 kN1.3.2 壁板后土抗力计算:顶管总推力设计值 Pt=1.5x2117.4=3176.1 kN顶管力至刃脚底的距离:hf=2.5m 沉井尺寸rc =8.7m qAmax=4 Pt/(3 sf) =4x3176.1/(3x59.416x2.5)=28.51kpa qA=28.51x(8-1.5)/8=23.16 kpa MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(59.416)2=-47058 kN.m1.3.3 后背土体的稳定计算: 主动土压力标准值Pa=rZtg2(45-)= 21x8xtg2(45-)=45.53kN/m2被动土
5、压力标准值Pp= rZtg2(45+)= 21x8xtg2(45+)=619.95 kN/m2沉井前方总主动土压力标准值Pa=0.5rH2tg2(45-)= 0.5x21x82 x tg2(45-)=182.11 kN/m2沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH2tg2(45+)= 0.5x21x82 x tg2(45+)=2479.80kN/m2hp=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
6、满足规范要求所以经过以上计算可知:采用管径D1=1.0m圆管,顶进距离50m符合要求。1.4 工作井(沉井)下沉及结构计算 8.7沉井,本井为工作井,由于地质条件好,在沉井范围内均为粘土层,沉井考虑先开挖后下沉。1.4.1 基础资料:单位摩阻力fk30Kpa,地基承载力特征值取为350Kpa。采用C30砼,钢筋为HRB335。粘土天然容重取为17kN/m3,内摩擦角=35,井壁高8m,底板厚0.6m,壁厚0.6m。 1.4.2 下沉计算:井壁总摩阻力标准值:TU=(8.7x2x2)xx(8.7+1.3-2.5)X30=3915kN沉井自重标准值G1k(8.7x0.6x2)x2 x 8.7x30
7、5449.68kN下沉系数:K1(G1k-Ffw,k)/ T(5449.68-371.3)/3915=1.2971.05满足要求1.4.3 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。1.4.4 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)=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a.起沉时 井体重量为1626.63KN,平均每延米重量=105.63 KN/m。刃脚插入土中最大深度为0.45米,=56.3n=0.3m,c=0.3m=35.2
8、1KN/m取=30水平推力H=V2tg(-)=35.21xtg(56.3-30)= 17.4KN/m向外悬臂弯矩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:TU=(5.3x2+3.8x2)xx(4+1.3-2.5)X15=382.2KN刃脚斜面垂直反力及水平推力:=127.4KN/m H=V2tg(-)=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,刃脚向里悬臂弯曲的计算
9、 qa=130KN qb=182.11KN向里悬臂弯矩:=139.2 KN.m(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,s=M/1fcbh02=/(1.0*11.9*1000*510*510)=0.00853=0.0085AS=192mm2AS,min=0.2%*550*1000=1100mm2,按构造配筋,AS=1100mm2,选用814。1.4.5 沉井竖向计算:1)
10、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*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
11、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/H2,按深梁进行设计,根据混凝土结构设计规范,计算如下:因为L10H,内力臂:z1=0.6 L10=0.6*5.3=3.18m刃脚底部:M中=40.6KN.m,As= M中/fyz1=40600/(300*3.18)=42.6mm2井墙顶部:M支=102.6KN.m,As= M支/fyz1=/(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
12、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。1.4.6 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)土压力标准值活载标准值基本组合准永久组合地面(0.000)0.002.713.101.08池壁顶端(-0.200)1.142.714.542.22底板顶面(-6.750)26.832.7197.4975.41 基础底面以上土重标准值Gt= 0.00kN 基础底面以上活载标准值Gh= 30.21kN 沉井底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = (1431.721.20+
13、0.001.27+0.001.27+30.211.270.90)/20.140 = 87.02kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 87.02-0.35025.001.20 = 76.52 kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 71.69-0.35025.00 = 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 = 59.4161.601.27+5449.161.40 /20.140 = 127.6kN/m2 板底均布净反力基本组合: Q = 93.17-(0.35030.001.40+0.70010.001.27) =
14、 91.6kN/m2 沉井底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = 59.4161.500.7+1431.72 +(59.4160.700)10.00/20.140 = 94.1N/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = 62.94-(0.35025.00+0.70010.00) = 49.1/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-
15、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) 部位井外土压力井内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中41.44 - -41.44 水平边缘 -8.28 -8.28 竖直跨中30.38 - -30.38 竖直上边缘 -3.54 -3.54 竖直下边缘 -8.53 -8.53外侧-水平跨中 -3.63-34.67-38.30 水平边缘-94.21 -34.67-128.88 竖直跨中 -2.71-34.67-37.38 竖直上边缘-43.14 -34.67-77
16、81 竖直下边缘-95.29 -34.67-129.96 准永久组合作用弯矩表(kN.m/m) 部位井外土压力井内水压力温湿度作用准永久组合内侧-水平跨中31.58 - -31.58 水平边缘 -6.52 -6.52 竖直跨中23.31 - -23.31 竖直上边缘 -2.79 -2.79 竖直下边缘 -6.71 -6.71外侧-水平跨中 -2.86-30.33-33.19 水平边缘-71.91 -30.33-102.24 竖直跨中 -2.13-30.33-32.47 竖直上边缘-32.13 -30.33-62.46 竖直下边缘-73.20 -30.33-103.53 (4)B侧池壁内力:
17、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) 部位池外土压力池内水压力温湿度作用基本组合内侧-水平跨中27.49 - -27.49 水平边缘 -5.06 -5.06 竖直跨中15.21 - -15.21 竖直上边缘 -1.19 -1.19 竖直下边缘 -4.55 -4.55外侧-水平跨中 -2.43-34.67-37.10 水平边缘-57.24 -34.67-91.91 竖直跨中 -1.39-34.67-36.06 竖直上边缘-15.39 -34.67-50.06 竖直下边缘-50.54 -3
18、4.67-85.21 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21.02 - -21.02 水平边缘 -3.99 -3.99 竖直跨中11.79 - -11.79 竖直上边缘 -0.94 -0.94 竖直下边缘 -3.58 -3.58外侧-水平跨中 -1.91-30.33-32.24 水平边缘-43.79 -30.33-74.12 竖直跨中 -1.10-30.33-31.43 竖直上边缘-11.24 -30.33-41.57 竖直下边缘-38.91 -30.33-69.25 (5)底板内力: 计算跨度:Lx= 4.900m, Ly= 3.
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