一、設(shè)計資料,,,,,,,,

1.工程概況,,,,,,,,

地質(zhì)資料如下圖所示，沉井內(nèi)徑D1=12.5米，沉井結(jié)構(gòu)高度H=15.1米，沉井起沉標高低于地面500mm。抗浮計算時，考慮施工時降水，地下水位于起沉標高下500mm；強度計算時，考慮施工過程中設(shè)備已進場，降水可能中止時出現(xiàn)的最高地下水位，即地下水位于原地面下500mm。施工采用排水法，三次澆注兩次下沉?？紤]地面堆載qm=10kPa。上部第一層土考慮換填砂層。,,,,,,,,

,,,,,,,,說明

沉井材料：混凝土強度等級C25；抗?jié)B等級S6；鋼筋采用熱軋鋼筋HRB335，抗拉強度設(shè)計值fy=300MPa.,,,,,,,,

2.計算參數(shù),,,,,,,,

井總深H=,13.7,m,,,,,,H=h1+h2+h4+h5+h6

內(nèi)長L1=,15,m,,,,,,

內(nèi)寬b1=,13,m,,,,,,D2=D1+2t

壁厚t=,0.1,m,,,,,,

外長L2=,15.2,,,,,,,

外寬b2=,13.2,,,,,,,

計算長度L0=,15.1,m,,,,,,D0=D1+t

計算寬度b0=,13.1,,,,,,,

第一類截面深度h1=,1,m,,,,,,

第二類截面深度h2=,9,m,,,,,,

企口高度h3=,0.4,m,,,,,,

底板厚度h4=,0.7,m,,,,,,

刃腳高度h5=,2,m,,,,,,

踏面坡口高度h6=,0.6,m,,,,,,

踏面寬度a=,0.25,m,,,,,,

坡口寬度b=,0.25,m,,,,,,

企口寬度c=,0.3,m,,,,,,

第一類截面壁厚d=,0.65,m,,,,,,

封底混凝土邊緣厚度h7=,1.9,m,,,,,,

鋼筋混凝土容重γ1=,25,kN/m3,,,,,,

π=,3.141592654,,,,,,,

沉井高出起沉面高度H1=,0,m,,,,,,

沉井下沉深度H2=,13.7,m,,,,,,H2=H-H1

地下水位離起沉面高度h8=,1,m,,,,,,

水容重γs=,10,kN/m3,,,,,,

填土重度γt=,18,kN/m3,,,,,,

3.地質(zhì)資料,,,,,,,,

土層厚度：h1=,3,m,單位摩阻力：fk1=,10,Kpa,,,

h2=,10.7,m,fk2=,18,Kpa,,,

h3=,0,m,fk3=,10,Kpa,,,

h4=,0,m,fk4=,20,Kpa,,,

h5=,0,m,fk5=,10,Kpa,,,

h6=,0,m,fk6=,12,Kpa,,,13.7

,,,,,,,,,

,,,,,,,,,

二、抗浮計算,,,,,,,,改為矩形

井壁自重：（標準值）,,,,,,,,

底板底以上G1k=,2×（h1×d+h2×t+h3×c）×（b1+L2）×γ1,,,,,,,

=,2354.70,KN,,,,,,

刃腳G2k=,2×[（h7+h5+h6）×b+a×（h5+h6）+h4×a]×（b1+L2)×γ1,,,,,,,

=,2749.50,KN,,,,,,

井壁自重Gok=,G1K+G2K,,,,,,,

=,5104.20,KN,,,,,,

底板自重Gdk=,（L1+2b)×（b1+2b)×γ1,,,,,,,

=,5231.25,KN,,,,,,

封底混凝土自重Gfk=,0.25×[L2-2×（a+b）]×[b2-2×（a+b）]×(h7+h6/2)×23,,,,,,,

=,2382.05,KN,,,,,,

井壁上土重Gtk=,h1×（t-D)×（L2+b1),,,,,,,

=,-15.51,KN,,,,,,

抗浮驗算Kf=,(G0k+Gdk+Gfk+Gtk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4],,,,,,,

=,1.89,≥,1.00,,,,,P16表5.1.4沉井的工作特征設(shè)計系數(shù)

滿足《規(guī)范》抗浮要求,,,,,,,,

,,,,,,,,,

三、下沉計算,,,,,,,,P21沉井下沉和結(jié)構(gòu)計算

摩阻力計算(標準值),,,,,,,,Ｐ３６矩形沉井應(yīng)根據(jù)其下沉前的支撐情況，對井壁豎向受力進行強度計算。

單位面積摩阻力fka=,(h1×fk1+h2×fk2+h3×fk3+h4×fk4+h5×fk5+h6×fk6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6),,,,,,,

=,16.25,KPa,,,,,,

總摩阻力Ffk=,(L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×fka,,,,,,,改為矩形

=,4706.77,KN,,,,,,

排水下沉系數(shù)Kst=,G0k/Ffk,,,,,,,

=,1.08,＞,1.05,,,,,P16表5.1.4沉井的工作特征設(shè)計系數(shù)

滿足《規(guī)程》下沉要求,,,,,,,,

地基土極限承載力Rj=,160,Kpa,,,,,,

"排水下沉穩(wěn)定系數(shù)Kst,s=",G0k/{Ffk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b））×（b2-2（a+b））]×Rj},,,,,,,P23表6.1.3地基土的極限承載力

=,0.880,=,0.8～0.9,,,,,

滿足《規(guī)程》下沉穩(wěn)定要求,,,,,,,,P16表5.1.4沉井的工作特征設(shè)計系數(shù)

,,,,,,,,,

,,,,,,,,,

四、圓形沉井井壁環(huán)向計算（水土分算）,,,,,,,,

刃腳處土的粘聚力c=,11,kPa,,,,,,

土的內(nèi)摩擦角β=,11,°,,,,,,

刃腳處土的重度γ0=,16.9,kN/m3,,,,,,

計算深度z=H2=,13.7,m,,,,,,

tg(45-β/2)=,0.82,,,,,,,

土壤等值內(nèi)摩擦角φ=,2×(45-arctg(tg(45-β/2)-2c/γ0z)),,,,,,,

=,17.792,°,,,,,,

λ=,tg2(45-φ/2),,,,,,,

=,0.5319,,,,,,,

λ1=,tg2(45-(φ+5)/2),,,,,,,

=,0.4416,,,,,,,

λ2=,tg2(45-(φ-5)/2),,,,,,,

=,0.6374,,,,,,,

土重度γ1=,18,kN/m3,,,,,,

土浮重度γ2=,11,kN/m3,,,,,,

水重度γs=,10,kN/m3,,,,,,

分項系數(shù)：結(jié)構(gòu)自重k1=,1.20,,,,,,,

沉井外土壓k2=,1.27,,,,,,,

地面活荷載k3=,1.40,,,,,,,

地下水壓力k4=,1.27,,,,,,,

頂管頂力k5=,1.30,,,,,,,

地面堆積荷載qm=,10,kN/m2,,,,,,

起沉標高c1=,42.00,m,,,,,,

地下水位標高c2=,41.00,m,,,,,,

考慮施工過程中設(shè)備已進場，降水可能中止時出現(xiàn)的最高地下水位，即原地面下3.0米,,,,,,,,

計算截面一標高b01=,29.05,m,,,,,,

計算截面二標高b02=,29.30,m,,,,,,

計算截面三標高b03=,35.15,m,,,,,,

刃腳坡口頂標高c3=,28.90,m,,,,,,

刃腳坡口底標高c4=,28.30,m,,,,,,

,,,,,,,,,

1、計算截面一：取刃腳根部以上1.5倍井壁厚度一段進行環(huán)向計算,,,,,,,,

刃腳根部段中心標高,,29.05,m,,,,,

計算高度hc=1.5(a+b)=,,0.75,m,,,,,

為便于計算取hc=h5=,,2,m,,,,,

刃腳h6傳來的荷載PA1=,k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c3)×γ2)×λ1+k4×(c2-c3)×γs+k3×qm×λ1,,,,,,,

=,244.58,kN/m2,,,,,,

PA2=,k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c4)×γ2)×λ1+k4×(c2-c4)×γs+k3×qm×λ1,,,,,,,

=,255.91,kN/m2,,,,,,

PB1=,k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c3)×γ2)×λ2+k4×(c2-c3)×γs+k3×qm×λ2,,,,,,,

=,284.92,kN/m2,,,,,,

PB2=,k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c4)×γ2)×λ2+k4×(c2-c4)×γs+k3×qm×λ2,,,,,,,

=,297.88,kN/m2,,,,,,

PA=,0.5×(PA1+PA2)×(c3-c4),,,,,,,

=,150.15,kN/m,,,,,,

PB=,0.5×(PB1+PB2)×(c3-c4),,,,,,,

=,174.84,kN/m,,,,,,

截面受力qA=,(k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b01)×γ2)×λ1+k4×(c2-b01)×γs+k3×qm×λ1)×hc+PA,,,,,,,

=,633.66,kN/m,,,,,,

qB=,(k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b01)×γ2)×λ2+k4×(c2-b01)×γs+k3×qm×λ2)×hc+PB,,,,,,,

=,738.19,kN/m,,,,,,

ω=,qB/qA-1,=,0.1650,,,,,

截面內(nèi)力：MA=-0.1488qAr2ω=,,,-886.68,KN·m/m,,,,

MB=-0.1366qAr2ω=,,,-813.98,KN·m/m,,,,

NA=qAr(1+0.7854ω)=,,,5403.99,KN,,,,

NB=qAr(1+0.5ω)=,,,5178.73,KN,,,,

按壓彎構(gòu)件強度配筋，由理正軟件計算得內(nèi)外側(cè)均為構(gòu)造配筋，面積=,,,,,2700,,mm2/m,

,,,,選筋,d25@150,,,

2、計算截面二：取刃腳影響區(qū)以上單位高度井壁進行計算，計算點標高為底板底標高,,,,,,29.30,m,

截面受力：qA=,k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ1+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ1,,,,,,,

=,237.04,kN/m2,,,,,,

qB=,k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ2+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ2,,,,,,,

=,276.28,kN/m2,,,,,,

ω=,qB/qA-1,=,0.1655,,,,,

截面內(nèi)力：MA=-0.1488qAr2ω=,,,-332.82,KN·m/m,,,,

MB=-0.1366qAr2ω=,,,-305.53,KN·m/m,,,,

NA=qAr(1+0.7854ω)=,,,2022.31,KN/m,,,,

NB=qAr(1+0.5ω)=,,,1937.76,KN/m,,,,

按壓彎構(gòu)件強度配筋，由理正軟件計算得內(nèi)外側(cè)均為構(gòu)造配筋，面積=,,,,,1700,mm2/m,,

,,,,選筋,d20@150,,,

3、計算截面三：計算點標高為井壁中心處,,35.15,m,,,,,

截面受力：qA=,k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b03)×γ2)×λ1+k4×(c2-b03)×γs+k3×qm×λ1,,,,,,,

=,126.66,kN/m2,,,,,,

qB=,k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b03)×γ2)×λ2+k4×(c2-b03)×γs+k3×qm×λ2,,,,,,,

=,149.89,kN/m2,,,,,,

ω=,qB/qA-1,=,0.1834,,,,,

截面內(nèi)力：MA=-0.1488qAr2ω=,,,-197.03,KN·m/m,,,,

MB=-0.1366qAr2ω=,,,-180.88,KN·m/m,,,,

NA=qAr(1+0.7854ω)=,,,1094.00,KN/m,,,,

NB=qAr(1+0.5ω)=,,,1043.95,KN/m,,,,

按壓彎構(gòu)件強度配筋，由理正軟件計算得內(nèi)外側(cè)均為構(gòu)造配筋，面積=,,,,,1700,,mm2/m,

,,,,選筋,d20@150,,,

,,,,,,,,,

五、縱向彎曲計算（四支點）,,,,,,,,

單位周長井壁自重g=G0k/(2×L0+2*b0)=,,,90.50,KN/m,,,,

設(shè)計值gs=k1×g=,,,108.60,KN/m,,,,

沉井井壁中心半徑rc=D0/2=,,,7.550,m,,,,

內(nèi)力計算：跨中彎矩M0=0.03524πg(shù)src2=,,,685.35,KN·m/,,,,

支座彎矩M1=0.0683πg(shù)src2=,,,1328.29,KN·m/,,,,

最大剪力V=0.25πg(shù)src=,,,643.97,KN,,,,

最大扭矩T=0.01055gsrc2=,,,205.18,KN·m/,,,,

按深梁進行配筋計算L0=D0×π/4=,,,11.86,m,,,,

支座截面內(nèi)力臂Z=0.6×L0=,,,7.12,m,,,,

刃腳底部配筋A(yù)s1=M0/(300×Z)=,,,321.05,mm2/m,,,,

,選筋,,5d22,,,,,

井壁上端配筋A(yù)s2=M1/(300×Z)=,,,622.24,mm2/m,,,,

,選筋,,4d25+2d20,,,,,

由于剪力和扭矩均較小，垂直鋼筋按其他工況配置。,,,,,,,,

,,,,,,,,,

六、豎向拉斷計算,,,,,,,,

計算拉力Smax=1/4×gs=,,,27.15,KN/m,,,,

按強度配筋，由理正軟件計算得內(nèi)外側(cè)均為構(gòu)造配筋，面積=,,,,1700,mm2/m,,,

,,,選筋,d22@200,,,,

,,,,,,,,,

,,,,,,,,,

七、刃腳計算,,,,,,,,

1、刃腳向外撓曲計算,,,,,,,,

（1）沉至井深一半（沉井全高計算）,,,,,,,,

刃腳斜面與水平線的夾角α=,53,°,土壤與混凝土的摩擦角β=,20,°,,,

,,,,,,,,,

單位周長井壁自重g=G0k/(2×L0+2×b0)=,,,90.50,KN/m,,,,

設(shè)計值gs=k1×g=,,,108.60,KN/m,,,,

刃腳斜面部分反力V2=gs×b/(b+2a)=,,,36.20,KN/M,,,,

刃腳斜面水平推力H=V2tg(α-β)=,,,23.51,KN/M,,,,

對刃腳端部截面中心的外懸臂彎矩M=H×(2/3h6)=,,,9.40,KN·M/m,,,,

水平內(nèi)力N=H×(D2-a-b)/2=,,,146.93,KN,,,,

（2）沉井開始下沉（首節(jié)計算）,,,,,,,,

井總深H=,13.3,m,,,,,,

井內(nèi)徑D1=,15,m,,,,,,

井外徑D2=,13,m,,,,,,

壁厚t=,0.1,m,,,,,,

計算直徑D0=,15.1,m,,,,,,

第一類截面深度h1=,1,m,,,,,,

第二類截面深度h2=,9,m,,,,,,

企口高度h3=,0.4,m,,,,,,

底板厚度h4=,0.7,m,,,,,,

刃腳高度h5=,2,m,,,,,,

踏面坡口高度h6=,0.6,m,,,,,,

踏面寬度a=,0.25,m,,,,,,

坡口寬度b=,0.25,m,,,,,,

企口寬度c=,0.3,m,,,,,,

第一類截面壁厚d=,0.65,m,,,,,,

封底混凝土邊緣厚度h7=,1.9,m,,,,,,

鋼筋混凝土容重γ1=,25,kN/m3,,,,,,

π=,3.141592654,,,,,,,

,,,,,,,,,

,,,,,,,,,

井壁自重：（標準值）,,,,,,,,

底板底以上G1k=,((D2-d)×h1×d+D0×h2×t+(D1-c)×h3×c+0.5×(D1-c)×c×c+D0×h4×t)×π×γ1,,,,,,,

=,1971.35,KN,,,,,,

刃腳G2k=,((D2-a-b)×h5×(a+b)+(D2-a)×h6×a+0.5×(D2-2×a-b)×h6×b)×π×γ1,,,,,,,

=,1204.11,KN,,,,,,

井壁自重G0k=G1k+G2k=,,,3175.46,KN,,,,

刃腳斜面與水平線的夾角α=,53,°,土壤與混凝土的摩擦角β=,20,°,,,

單位周長井壁自重g=G0/(2×L0+2×b0)=,,,66.94,KN/m,,,,

設(shè)計值gs=k1×g=,,,80.33,KN/m,,,,

刃腳底端的豎向地基反力Rj=gs=,,,80.33,KN/M,,,,

刃腳的斜面高度hl=h6=,,,0.60,m,,,,

刃腳的入土深度hs=h1=,,,0.60,m,,,,

刃腳內(nèi)側(cè)水平推力之和H=,Rj×hs×tg(α-β)/(hs+2a×tgα),,,,,,,

=,24.77,KN/M,,,,,,

地基反力合力偏心距dl=,hl/(2tgα)-hs×(3a+2b)/(6hs+12a×tgα),,,,,,,

=,0.13,m,,,,,,

對刃腳端部截面中心的向外懸臂彎矩M=,H×(hl-hs/3)+Rj×dl,,,,,,,

=,20.12,KN·M/m,,,,,,

水平內(nèi)力N=,H×(D2-a-b)/2=,,154.82,KN,,,,

2、刃腳向內(nèi)撓曲計算,,,,,,,,

刃腳根部側(cè)壓力PA=,k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)×γ2)×λ+k4×(b2-b3)×γs+k3×qm×λ,,,,,,,

=,263.19,kN/m2,,,,,,

刃腳底部側(cè)壓力PB=,k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ+k4×(b2-b4)×γs+k3×qm×λ,,,,,,,

=,275.27,kN/m2,,,,,,

刃腳豎向向內(nèi)彎曲受力M=,1/6（2×PB+PA）×h6×h6,,,,,,,

=,48.82,KN·M/m,,,,,,

按承載能力配筋：刃腳內(nèi)外側(cè)垂直配筋及刃腳環(huán)向配筋為構(gòu)造配筋,,,,,,,,

據(jù)上述計算結(jié)果，按強度配筋，由理正軟件計算得刃腳內(nèi)外側(cè)垂直配筋及刃腳環(huán)向配筋均為構(gòu)造配筋，面積=,,,,,2700,,mm2/m,

,,,,選筋,d25@150,,,

,,,,,,,,,

八、頂力作用下井壁計算,不算,,,,,,,

井壁計算半徑r=,7.55,m,,,,,,

頂管中心標高b=,-5.6,m,,,,,,

頂管力標準值Ptk=,5000,KN,,,,,,

頂管力分項系數(shù)γp=,1.3,,,,,,,

π=,3.141592654,,,,,,,

刃腳底部標高b4=,-11.2,m,,,,,,

土抗力最大值qmax=,4×γp×Ptk/(3πr(b-b4)),,,,,,,

=,65.25,kN/m2,,,,,,

頂管中心處土抗力q=2/3×qmax=,,,43.50,kN/m2,,,,

土抗力產(chǎn)生內(nèi)力MA1=-0.307qr2=,,,-761.22,KN·M/m,,,,

MB1=0.068qr2=,,,168.61,KN·M/m,,,,

NA1=-0.375qr,,,-123.16,KN/M,,,,

NB1=,,,0.00,KN/M,,,,

井周土壓力qA=,k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b)×γ2)×λ+k4×(b2-b)×γs+k3×qm×λ,,,,,,,

=,957.70,kN/m2,,,,,,

內(nèi)力NA2=-qA×r=,,,-7230.60,KN/M,,,,

強度配筋MA=MA1=,,,-761.22,KN·M/m,,,,

MB=MB1=,,,168.61,KN·M/m,,,,

NA=NA1+NA2=,,,-7353.76,KN/M,,,,

按壓彎構(gòu)件強度配筋，由理正軟件計算得外側(cè)配筋面積=,,,,,2953,,mm2/m,

,,,,選筋,d22@100,,,

內(nèi)側(cè)為構(gòu)造配筋，面積=,,,,,1700,,mm2/m,

,,,,選筋,d22@150,,,

九、頂力作用下土體穩(wěn)定計算