沉井设计计算
圆形工作井(沉井)结构计算
圆形工作井（沉井）结构计算
本次计算结构简图如下:
15940
下沉计算
工作井采用排水下沉
地下水位埋深3.90m（根据地勘成果）。
根据地勘资料，素填土、淤泥、粉质粘土及砂质粘性土侧摩阻力系数f分别取20kPa 10kPa 25kPa 和25kPa。
多层土单位摩阻力标准值f k按各层土单位摩阻力标准值取加权平均值f ka，计算式如下:
n
20*6.03 10*2.5 25
*「3 25*「17 l8.85KPa (6.03+2.5+1.3+1.17 ) 沉井井壁自重 G=212.09X 25=5302 KN
当井外壁为阶梯形时，沉井与土间的总摩阻力 T 按下图计算:
相应公式及计算结果为:
3889KN
沉井排水下沉系数
抗浮验算
沉井井壁自重:
沉井底板自重: k st ^w, 530^^ T 3889 1.363 1.05
经计算，沉井下沉系数大于 1.05, 下沉系数满足规范要求。
g
罠
I.
r
r
1 卜
r
—IB T (f ka h 0.7 f ka H 5m h
(18.85 2.5 0.7 18.85
11 5 1
0.7f ka 2 1 2.5 — 0.7 18.85 5) 3.142 9.8 2 5m )n d G 1=5302.25KN G 2=3.142 X 42X 0.6 X
25=754.08KN f ki h si。
沉井工程量计算
沉井工程量计算沉井工程是指在建筑物或其他工程中，为了排水或通风等目的而在地下开挖的井。
沉井工程量计算是沉井工程设计的重要环节之一，正确计算工程量可以保证工程的顺利进行和质量的保证。
下面介绍沉井工程量计算规则最新。
一、沉井工程量计算规则1. 沉井的计算方法沉井的计算方法有两种，一种是按照沉井的实际尺寸计算，另一种是按照沉井的设计尺寸计算。
一般情况下，按照实际尺寸计算比较准确，但是在设计时需要考虑到施工的难易程度和成本等因素，因此需要按照设计尺寸计算。
2. 沉井的计算公式沉井的计算公式为：V=π/4×(D1²-D2²)×H，其中V为沉井的体积，D1为沉井的上口直径，D2为沉井的下口直径，H为沉井的深度。
3. 沉井的计算单位沉井的计算单位一般为立方米，也可以根据实际情况选择其他单位。
4. 沉井的计算精度沉井的计算精度一般为小数点后两位，如果需要更高的精度，可以根据实际情况进行调整。
二、沉井工程量计算实例下面以一个实例来说明沉井工程量计算的具体步骤。
假设需要建造一个直径为2米，深度为3米的沉井，按照设计尺寸计算，计算公式为：V=π/4×(D1²-D2²)×H=π/4×(2²-1.8²)×3≈3.14立方米。
因此，这个沉井的工程量为3.14立方米。
三、注意事项1. 在进行沉井工程量计算时，需要考虑到施工的难易程度和成本等因素，选择合适的计算方法和计算精度。
2. 在进行沉井工程量计算时，需要注意单位的选择和换算，确保计算结果的准确性。
3. 在进行沉井工程量计算时，需要根据实际情况进行调整，避免出现误差。
4. 在进行沉井工程量计算时，需要注意安全问题，确保施工过程中的安全性和稳定性。
沉井结构计算书(详细)
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 目录 (2)1.1 顶管概况 (3)1.2 顶管工作井、接收井尺寸 (3)1.3 1200mm管顶力计算 (3)1.3.1 推力计算 (3)1.3.2 壁板后土抗力计算： (4)1.3.3 后背土体的稳定计算： (4)1.4 工作井（沉井）下沉及结构计算 (4)1.4.1 基础资料： (4)1.4.2 下沉计算： (5)1.4.3 下沉稳定计算： (5)1.4.4 刃脚计算： (5)1.4.5 沉井竖向计算： (6)1.4.6 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (7)1.4.7 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (12)1.5 接收井（沉井）下沉及结构计算 (13)1.5.1 基础资料： (13)1.5.2 下沉计算： (14)1.5.3 下沉稳定计算： (14)1.5.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (14)1.5.5 刃脚计算： (14)1.5.6 沉井竖向计算 (15)1.5.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (16)1.1顶管概况（1）钢筋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——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。
沉井工程计算方案
沉井工程计算方案概述沉井是最常用的桥墩基础形式之一，其结构简单、工期短、施工方便，已广泛应用于公路、铁路、桥梁、码头等基础工程领域。
而沉井的设计计算是沉井工程的核心，本篇文档将介绍沉井工程的计算方法和方案。
沉井的设计参数沉井的设计参数主要包括井身直径、井身深度、板厚、颈缩长度、颈缩直径、溢流口直径、溢流口位置、压力表距离等。
其基本设计参数如下表所示：设计参数物理意义D 井身直径H 井身深度t 板厚L 颈缩长度d 颈缩直径d1 溢流口直径Pmax 最大承载力l 压力表距离沉井的计算方法最大承载力的计算最大承载力是沉井设计中最为重要的参数，其计算方法主要有解析法、数值分析法和现场试载法三种。
解析法最大承载力解析法主要基于经验公式，提供了一种简单、快捷的计算方案。
一般采用比例系数法得到最大承载力如下式所示：Pmax = k1 × k2 × k3 × k4 × k5 × q其中，q为单位面积承载力；k1为处理土质和水位因素的系数；k2为处理施工过程的系数；k3为处理土方因素的系数；k4为处理整体效应的系数；k5为处理现场检测方法和土层整体特性的系数。
数值分析法数值分析法主要应用于具有复杂地质体结构的沉井设计。
通过有限元分析或边界元分析计算，可以得到更为精确的沉井设计参数。
但是数值分析法的计算过程复杂，需要进行大量计算，同时需要进行模型验证和参数修正。
因此，在工程实践中，数值分析法主要应用于特殊情况下的沉井设计。
现场试载法现场试载法是一种直接测定沉井承载力的方法，它不需要知道地质资料和土层特性，具有现地实际情况的真实性和可靠性，但它比较复杂，需要专业的试验设备和技术人员。
井身板厚计算井身板厚是沉井工程中另一关键参数，其计算按照承载力和稳定性进行设计，一般应满足以下要求：•承载力方面：井壁承载力应不小于扣压荷载；•稳定性方面：井壁应满足安全系数要求。
溢流口位置的计算溢流口位置的计算需要根据沉井承载力、水面标高、最高水位、跨径等因素进行综合分析，其计算方法分为简化法和细化法。
沉井计算书
沉井计算书一、下沉验算1、沉井自重G k=[3.14×（5.52－4.52）×10.75÷4－（0.55＋0.7）×0.15×3.14×2.325×2÷2－0.35×0.5×3.14×2.45×2÷2＋0.15×2.3×3.14×2.8×2]×25＋0.15×8.1×3.14×2.8×2×18=85.56×25＋21.36×18=2523.56KN2、井壁摩阻力f Ka=（1.2×10＋2.6×8＋2.8×25＋3.8×20）÷（1.2＋2.6＋2.8＋3.8）=17.19Kpa摩阻力F fK=（2.5＋3.2）×3.14×5.5×f Ka×2÷3＋f Ka×2.3×3.14×5.8 =1128.11＋720.05=1848.16KN下沉过程中的水的浮托力F fw.K=（85.56－3.53）×10=820.3KNK St=（G k－F fw.K）÷F Fk=（2523.56－820.3）÷1848.16=0.92下沉验算不符合要求。
二、外力计算按重液地压公式计算：P W＋E=13h=13×11.4=148.2 KpaP W=10×10.75=107.5 Kpa三、结构内力计算及配筋1、计算截面所在土层的内摩擦角θ=13.4。
则θA=θ＋5=18.4。
；θB=θ－5=8.4。
；tg2（45。
－θA/2）=0.520；tg2（45。
－θB/2）=0.745；m=0.745/0.520=1.43；m－1=0.43 考虑井内水压：压力差：P A=（13×9.8－91.5）=35.9KpaN A=35.9×1.27×2.65×（1＋0.785×0.43）=161.63KN：N B=P A r c（1＋0.5×0.43）=146.80KNM A=-0.1488 P A r c2W‘=-0.1488×35.9×1.27×2.652×0.43=-20.48KN·M M B=-0.1366 P A r c2W‘=-0.1366×35.9×1.27×2.652×0.43=-18.81KN·M 不考虑井内水压：P A=127.4×1.27=161.80KpaN A=161.80×2.65×（1＋0.785×0.43）=573.6KN：N B=P A r c（1＋0.5×0.43）=520.96KNM A=-0.1488 P A r c2W‘=-0.1488×161.80×2.652×0.43=-72.70KN·MM B=-0.1366 P A r c2W‘=-0.1366×161.80×2.652×0.43=-66.7KN·M 按内力：M A=-72.70 KN·M；N A=573.6KN计算配筋。
19-4沉井井壁计算
（1）竖向挠曲计算（第一节沉井抽垫木时）
2、井壁计算不排水挖土下沉排水挖土下沉
能很好地控制支承点,为了使
井壁挠曲应力尽可能小，支点
位置可设在最有利位置（使支
点和跨中点的弯矩大致相等）。
很难控制支承点，第一节沉井下沉过程可能会出现最不利的支承情况。
（竖向挠曲应力、竖向拉力、水平内力）
将沉井视为承受自重的梁来计算竖向挠曲应力，以此验算井壁的弯曲抗拉强度。
验算时取的支承点位置和施工方法有关：
τh
G
（3）井壁水平内力计算（井壁水平钢筋验算）
作为闭合的水平框架进行计算（方法同刃脚框架），但所取的位置不同。
最不利工况是：下沉至设计标高，刃脚下土已挖空而尚未封底。
此时在刃脚根部c-c 断面以上截取一段高度等于该处井壁厚度的井壁作为水平框架。
框架上的水平荷载除了该段井壁范围内的水土压力外，还有刃脚作为悬臂作用传到刃脚根部的水平剪力（其值等于刃脚向内挠曲时的水平外力乘以分配系数
）平面图
剖面图。
沉井计算书
沉井受力结构分析一、圆井受力分析圆井：内直径7.6米，壁厚0.6米 地质：选最深的井的地质进行计算岩 土 描 述钻 孔 柱 状 图钻孔编号孔口标高工程名称地及质成时因代(m)分层度厚层序(m)标高底(m)底度深ZKA982.70层中山市东升镇污水处理厂管网一期工程层m 柱状图1501:2502622.109495550.707坐标Y:X:标准贯入深 度(m)钻孔深度勘察单位21.20中山市第三建筑设计院有限公司击 数m 静止水位取 样深 度(m)取样编号备注1.20共页第页m 开孔日期2008年10月14日终孔日期2008年10月14日编录审核陈华伟王强光11Q①0.50 2.20 2.20素填土：灰褐色,由砂粒及粘性土组成,松散,很湿。
Q ②-1-11.1013.8011.60淤泥质土：青灰色,灰黑色,由粘粒、粉粒组成,含腐植质,流塑,饱和,局部夹贝壳碎屑。
Q②-2-12.6015.30 1.50粉质粘土：灰黄色,由粘粒、粉粒及少量砂粒组成,湿,可塑。
Q②-3-16.0018.703.40f粉砂：灰褐色,成份为石英,次圆状,分选性差,饱和,稍密,局部中实。
Q②-6-18.5021.202.50z中砂：灰褐、灰白色,成份为石英,次圆状,分选性差,饱和,中密,局部密实。
10(7.4)14.05-14.35▼13(9.4)16.35-16.65▼16(11.0)19.65-19.95▼ZKA98-15.80-6.00●主动土压力：主动土压力计算 土容重γKN/m^3水容重KN/m ^3 最后容重KN/m^3土层深度(m) c Φ压力累加主动土压力梯形荷载结果 上边值(KN/m^2)下边值(KN/m^2)第一层土 第二层土水压力计算公式如下： 按最不利计算，水下水位线与地面线同，水深为13.8米 W=取竖向1米高板来进行计算取最底的1米沉井来计算，从上表可得外压力为：（+）＝m^2不带隔墙下沉的圆形沉井，在下沉过程中井壁的水平内力可按不同高度截取闭合圆环计算，并假定在互成90°的两点处土壤内摩擦角的差值为5°～10°。
沉井或气压沉箱的计算与验算方法
沉井或气压沉箱的计算与验算方法一、一般规定（一）沉井施工前应对垫层厚度、下沉系数、接高稳定性、封底混凝土等内容进行计算与验算，计算和验算时所取的作用力均采用标准值。
（二）气压沉箱施工计算应符合下列规定：1、在下沉阻力计算中，除箱壁侧摩阻力、刃脚反力外，尚应包括气压浮托力；2、工作室顶板的计算荷载应根据不同工况确定，应取配重、自重、地基反力、水浮力和气压浮托力的最不利工况，且不应计入封底混凝土的作用。
3、水域沉井与沉箱在溜放、拖运以及沉放施工时，应对沉井与沉箱的倾斜稳定性进行验算；水域沉井与沉箱的前后两面水平作用不均衡时，尚应验算抗滑移及抗倾覆稳定性。
4、钢筋混凝土沉井与气压沉箱在分节制作时，每节井（箱）壁上端水平钢筋应加强。
5、沉井与气压沉箱首节制作时的基底压力不应大于下卧层地基承载力特征值，以后各节接高制作时应符合地基极限承载力的要求。
6、沉井与气压沉箱地基承载力及软弱下卧层验算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定执行。
二、混凝土垫层及砂垫层（一）开挖工作坑遇有暗塘、暗沟、旧河道等不良地质时应进行加固处理，工作坑的开挖应符合现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120的规定。
（二）砂垫层的厚度应根据沉井与气压沉箱的重量和地基土的承载力按下列公式计算确定，且不宜小于600mm。
p=G0/(2*hs*tanα+BL)+γs*hsp≤fa式中：p——基底压力标准值(kN/m2)；hs——砂垫层厚度(m)；G0——沉井与气压沉箱第一节沿井壁单位长度重量(kN/m)；γs——砂的天然重度(kN/m3)，可取15kN/m3；BL——素混凝土垫层的宽度(m)，BL=B+2bl，计算时取bl=hc；b1——素混凝土外挑宽度(m)，可取b1≥hc(hc为素混凝土垫层厚度)；α——砂垫层的压力扩散角(°)，可取30°；fa——修正后的地基承载力特征值(kPa)；b——刃脚踏面宽度(m)；B——刃脚宽度(m)。
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非岩石地基上沉井基础的计算
Hale Waihona Puke Ne + Hl λ= = H
∑M
H
非岩石地基上沉井基础的计算
土的抗力
∆x = (Z 0 − Z )tgω
σ ZX = ∆x ⋅ CZ
= CZ (Z 0 − Z )tgω
σ ZX = mZ 0 (Z 0 − Z )tgω
非岩石地基上沉井基础的计算
基底压力
d σ d = C0δ1 = C0 tgω 2 2
规 定
• （1）封底混凝土应承受基底水和土的向 上反力，此时混凝土的龄期不足，应降低 容许应力； • （2）混凝土填实时，计入井孔内填充物 的重力； • （3）封底混凝土的厚度，一般不宜小于 1.5D；
水下封底混凝土的厚度计算
封底要求
• （1）按最不利情况混凝土厚 度 ：即在沉井封底后，将井 内水排干，在钢筋混凝土底板 尚未施工前 。 • （2）水下封底混凝土最好不 让其中出现拉应力。分配线相 交于素混凝土封底上，可以认 为不承受拉应力。 • 中央锅底挖深可形成倒拱。
• 按《公路桥涵地基与基础设计规范》，最 大竖向拉力Plmax为此时沉井全部重力G的 1/4，即
• 实际工程中，沉井被卡住较为常见，也出 现过被拉裂的沉井 。
Pl max = G / 4
水平方向
• 根据排水或不排水的情况，沉井井壁在水 压力和土压力等水平荷载作用下，应作为 水平框架验算其水平方向的挠曲。 • （1）验算刃脚根部以上，其高度等于该处 井壁厚度t的一段井壁，依此设置该段的水 平钢筋。
沉井作为整体深基础的设计与计算
• 当沉井埋置深度较深时，必须考虑周围土 体对沉井的影响，这时其计算有一下基本 假定：
1. 地基土作为弹性变形介质，水平向地基系数随深 地基土作为弹性变形介质， 度成正比例增加； 度成正比例增加； 2. 不考虑基础与土之间的黏结力和摩擦力； 不考虑基础与土之间的黏结力和摩擦力； 3. 沉井基础的刚度与土的刚度之比可认为是无限大。 沉井基础的刚度与土的刚度之比可认为是无限大。
浮运沉井计算要点
• 浮运沉井稳定性验算
• 最小高度的验算
减少沉井对周围土体破坏的措施
• （1）增大沉井的下沉系数; • 使沉井刃脚插入土中0.5-3.0m，以阻止土体从 井外向井向涌入。 • （2）在粉细砂土层中下沉沉井时; • 事先压浆固结 ;使粉细砂土固结后 • （3）如沉井外流砂等固结困难时，也可采用 不排水下沉沉井 ;
• （2）其余各段井壁的计算，可按井壁断面 的变化,取每一段中控制设计的井壁（位于每 一段最下端的单位高度）进行计算。 • 上部井段按照作用在水平框架上的均布荷载 q=W+E。然后用同样的计算方法，求得水平 框架的最大弯矩M、轴向压力N、剪力Q，并 据此设计水平钢筋。
沉井封底计算
• 封底混凝土在基底反力作用下，将其当作 支承于刃脚斜面及隔墙上的周边支承板考 虑； • 支承情况（简支或嵌固）和计算强度在设 计中应视具体情况而定。
非岩石地基上沉井基础的计算
• 有如下平衡方程式：
基底嵌入基岩内的计算方法
见教材P153 见教材
墩台顶面的水平位移
验
• 基底应力验算 • 横向抗力验算 • 水平位移验算
算
沉井施工过程中的结构强度计算
• 下沉系数计算 • 验算沉井自重是否能克服下沉时土的摩阻 力 ，用下沉系数k表示 ：
k = G / τ R ≥ 1.15 ~ 1.25 τ R = ∑ hi u i f i
沉井刃脚验算
• 沉井刃脚部分可分别作为悬臂或水平框架验 算其竖向及水平向的弯曲强度。
沉井井壁计算
• 沉井井壁应进行竖直和水平两个方向的 内力计算。 • 1）竖直方向 • 在沉井的下沉过程中，当沉井被四周土 体箝固着而刃脚下的土已被掏空时，应 验算井壁接缝处的竖向拉应力。
沉井外侧直立时的井壁 受拉计算图
• （4）及时进行回填 • （5）沉井等地下工程施工前应作好充分准 备，施工速度要快 ； • （6）沉井下沉影响范围内的重要建筑物应 采取桩基或地下连续墙等加固措施，防止 土体破坏向建筑物方向延伸。
沉井设计计算
• 沉井是一种深基础,应该满足基础的要求; • 施工过程中,沉井又是一种支挡结构,应满足 结构方面的要求
沉井作为整体深基础的设计与计算
沉井施工过程中的结构强度计算
沉井作为整体深基础的设计与计算
• 沉井作为整体深基础设计主要是根据上部 结构特点、荷载大小以及水文、地质情况， 结合沉井的构造要求及施工方法，拟定出 沉井的平面尺寸，埋置深度，然后进行沉 井基础的设计计算。 • 有两种计算方法：一是埋置较浅时，作为 浅基础进行设计计算。
沉井井壁与土体之间的摩阻力f（kPa） 土的种类 f(kPa) 粘性土 25~50 砂性土 12~25 砂卵 石 18~30 砂砾石 15~20 软土 10~12 泥浆套 3~5
沉井底节验算
• 刃脚下的支承位置 不 断在变，三种情况： • 1）在排水或无水情 况下下沉沉井
沉井底节验算
• （2）假定底节 沉井仅支承于长 边的中点 • （3）假定底节 沉井支承于短边 的两端点