矩形沉井工程设计实例
沉井结构设计及案例分析

沉井结构设计及案例分析摘要:沉井结构是井筒状的构筑物,在现代工程中,由于周边环境特别紧张,采用基坑支护后的明挖,费用较高,且不能很好的控制周边构筑物的变形,本文从沉井结构的优缺点、构造措施、设计原则、施工步骤等方面进行简单介绍,并结合工程案例进行详细说明,对以后类似的沉井设计和施工作一定的参考。
关键词:沉井结构、案例分析、设计与施工1、沉井结构简介沉井是井筒状的结构物,它是以井内挖土,依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高,然后经过混凝土封底并填塞井孔,使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。
一般在施工大型桥墩的基坑、污水泵站、大型设备基础、人防掩蔽所、盾构拼装井、地下车道与车站水工基础施工围护装置时使用。
2、沉井分类按平面形状分类,有圆形沉井,其形状对称、挖土容易,下沉不易倾斜,但与墩、台截面形状适应性差;矩形沉井,与墩、台截面形状适应性好,模板制作简单,但边角土不易挖除,下沉易产生倾斜;圆端形沉井,适用于圆端形的墩身,立模不便,但控制下沉与受力状态较矩形好。
按沉井的建筑材料分类有混凝土沉井,其下沉时易开裂;钢筋混凝土沉井,比较常用;钢沉井,多用于水中施工。
3、沉井特点沉井技术上比较稳妥可靠,施工场地占地面积小,挖土量少,对邻近建筑物的影响比较小;适用土质范围广,淤泥土、砂土、粘土、砾砂等均可施工;施工深度大,最大深度可达100m;沉井基础埋置较深,稳定性好,能支承较大的荷载。
缺点是施工期较长、施工技术要求高、施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。
4.沉井结构组成井壁:沉井的外壁,是沉井的主要部分,它应有足够的强度,以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载;同时还要求有足够的重量,使沉井在自重作用下能顺利下沉。
刃脚:井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”,其功用是减少下沉阻力。
隔墙:设置在沉井井筒内,其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度,同时,又把整个沉井分隔成多个施工井孔(取土井),使挖土和下沉可以较均衡地进行,也便于沉井偏斜时的纠偏。
浅述大中型矩形沉井的设计及施工要点——以上海海运公司污水池为例

Z ein o sr cin,V 12 h ja g C n t t u o o. 9,No 7,J 12 1 . u.0 2
浅 述 大 中 型 矩 形 沉 井 的 设 计 及 施 工 要 点
— —
以上 海 海 运 公 司 污 水 池 为 例
根 据地 质 勘察 报 告 , 区位 于 上海 市 外 高桥 随 厂 塘 路和长 江之 间 , 建 场地 地 形 基 本平 坦 , 河 口、 拟 属
砂 岛地 貌 类 型。 根 据 沉 井 位 置 的 C 1 G 1 、 5等 勘 探
点 , 井 下沉 穿越 土层情 况如 下 : 沉
①1 —1杂 填 土 , 要 由灰 至 灰 黄 色 黏 土 组 成 , 主
筑物 或构 造物 , 适 宜采 用 大 开 挖施 工 的 方 案 。水 不 池埋 深 比较深 , 度 范 围内有很厚 的砂 质粉 土 , 水 深 排 时容 易造 成流砂 , 按普 通水 池设计 , 基坑 围护成 本 深
3 施 工 阶段 和使 用 阶段 均应 根 据 相 应 的最 高 ) 水位 做抗 浮验 算 。
3 8
浙
江
建
筑
21 0 2年
第 2 9卷
2 设 计 要 点
2 1 水 池 设 计 思 路 及 参 数 选 择 .
度计 算 和下沉 验算 ; ( ) 用 阶 段 的 结 构 强 度 计 算 和 裂 缝 开 展 2使
验算 ;
根据 业 主提 供 的 资料 , 水 池 附近 存 在 已有 建 该
重 固 结 。全 年 地 下 水 位 平 均 标 高 为 一1 3 0~ .0
一
矩形沉井工程设计实例

矩形沉井工程设计实例某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。
对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。
一、设计条件1、工程概况根据使用要求,本沉井结构尺寸如附图2-1所示。
沉井平面为矩形,剖面也为矩形,井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。
制作高度为11.0m,施工时采用两次制作,一次下沉,第一节制作高度为6.0m,井壁厚度为600mm,沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。
2、沉井材料混凝土:采用C25;fc=11.9N/mm2, ft=1. 27N/mm2,钢筋:d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335;fy=300N/mm2,3、地质资料根据地质钻探资料分析,本沉井工程范围内的的地层,大致可分五层,其物理力学性能指标如附表。
土层物理力学指标二、水、土压力的计算本沉井采用排水法下沉,对于作用在井壁上的水、土压力,采用重液地压公式计算:pw+E=13h当h=0m,pw+E=0h=4.5m, pw+E=13*4.5=58.5kn/m2h=8.6m, pw+E=13*8.6=111.8kn/m2h=9.0m, pw+E=13*9.0=117.7kn/m2h=9.9m, pw+E=13*9.9=128.7kn/m2h=10.5m, pw+E=13*10.5=136.5kn/m2根据上述计算,绘制水压力、主动土压力图形,如下图:三、下沉计算1、沉井自重井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计,沉井重量为GK=(9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0)*25=4884KN2、摩阻力井壁侧面的摩阻力分布如图,单位摩阻力,按《上海市地基基础设计规范》规定:f=25-20 KN/m2。
hk= 5*1/2+5.5=8.0m井壁总摩阻力:Ffk=Uhkf=(9.0+7.0)*8.0*17.5=4480KN下沉系数K= GK /Ffk=4884/4480=1.09≥1.05满足《规程》下沉要求。
四、沉井竖向计算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。
大型矩形沉井制作控制施工

h = Go/ R 一b
H 为混凝土垫层的厚度 ( 为避免影响沉井
下沉,混凝土垫层厚度不宜过厚) ,( m) ; Go 为 沉井第一节单位长度重量 ( kN/ m) ; R 为砂垫 层的允许承载力 ; b 为刃脚踏面宽度 ( m) , 为避免影响沉井下沉,混凝土垫层厚度不宜
过厚 。
泵房沉井二改一方案是可行的,同意五次13. 07= 1. 52 0 注: 本工程刃脚斜面采用砖模支撑,在计算 刃脚支撑面积时,将砖模结构似做刚性 ,因此刃 脚塌面面积计算包括砖模的水平投影面积,刃脚
砖模重量与井壁、隔墙预留洞口相抵消,已计算
图2 主 泵房 沉井剖面 图
其中。
3. 2 地基承载力的复核计算
【 作者简介」虞毅 (1972一) ,男,工 程师, 现从事水利工程施工。
厚度为 4. 5 一 8. 0m ,工程地质性 良好,为沉井 较为良好的天然地基持力层,考虑到起沉标高尽 量降低,又能减少沉井下沉施工时的土方开挖 量,因此本工程将沉井起沉标高降低,沉井基坑 底处于③2 灰色粘质粉土层。现场条件较好,周 边建筑物距离较远 (最近处距离 30m) ,根据客 观条件及以往施工经验,采用排水下沉、干封底
原设计施工方案采用五次制作二次下沉施工
1
前
言
工艺, 但由于现场施工条件的限制和施工工期的 要求, 根据地质条件并采取可靠的施工措施,主
泵房沉井改为五次制作一次下沉施工。
34 . 6m
沉井是先在地面以上制作井身,待井身达到 强度后 ,在井内不断取土,借助井体 自重 ,克服 井壁与土体的摩擦阻力 ,土体对刃脚 、梁、隔墙 的反力 ,逐步下沉至计设标高。 沉井施工是地下工程施工的一种方法,其主 要优点是,与大开挖施工工艺相 比较,挖土量 少,对邻近建筑物影响较小,施工操作简便,因 而在市政工程上广泛应用。 某泵站工程主泵房沉井 ,外平面尺寸为; 长
矩形沉井计算表格

1.工程概况地质资料如下图所示,沉井内径D1=12.5米,沉井结构高度H=15.1米,沉井起沉标高低于地面500mm。
抗浮计算时,考虑施工时降水,地下水位于起沉标高下500mm;强度计算时,考虑施工过程中设备已进场,降水可能中止时出现的最高地下水位,即地下水位于原地面下500mm。
施工采用排水法,三次浇注两次下沉。
考虑地面堆载q m=10kPa。
上部第一层土考虑换填砂层。
企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.65m井壁自重:(标准值)底板底以上G1k=2×(h1×d+h2×t+h3×c)×(b1+L2)×γ1=2354.70KN刃脚G2k=2×[(h7+h5+h6)×b+a×(h5+h6)+h4×a]×(b1+L2)×γ1=2749.50KN井壁自重G ok=G1K+G2K=5104.20KN底板自重G dk=(L1+2b)×(b1+2b)×γ1=5231.25KN封底混凝土自重G fk= 0.25×[L2-2×(a+b)]×[b2-2×(a+b)]×(h7+h6/2)×23=2382.05KN井壁上土重G tk=h1×(t-D)×(L2+b1)=-15.51KN抗浮验算K f= (G0k+G dk+G fk+G tk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]= 1.89≥ 1.00满足《规范》抗浮要求三、下沉计算摩阻力计算(标准值)单位面积摩阻力f ka= (h1×f k1+h2×f k2+h3×f k3+h4×f k4+h5×f k5+h6×f k6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)=16.25KPa总摩阻力F fk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×f ka=4706.77KN排水下沉系数K st= G0k/F fk= 1.08> 1.05满足《规程》下沉要求地基土极限承载力R j=160Kpa排水下沉稳定系数K st,s= G0k/{F fk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b))×(b2-2(a+b))]×R j}=0.880=0.8~0.9满足《规程》下沉稳定要求29.05m0.75m 2m 刃脚h 6传来的荷载P A1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ1=244.58kN/m 2P A2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ1=255.91kN/m2P B1=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 3)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 3)×γs +k 3×q m ×λ2=284.92kN/m 2P B2=k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-c 4)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-c 4)×γs +k 3×q m ×λ2=297.88kN/m2P A =0.5×(P A1+P A2)×(c 3-c 4)=150.15kN/m P B =0.5×(P B1+P B2)×(c 3-c 4)=174.84kN/m 截面受力q A =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ1)×h c +P A=633.66kN/m q B =(k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 01)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 01)×γs +k 3×q m ×λ2)×h c +P B =738.19kN/mω=q B /q A -1=0.1650-886.68KN·m/m -813.98KN·m/m 5403.99KN 5178.73KN2700mm 2/m 选筋d25@15029.30m截面受力:q A =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ1+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ1=237.04kN/m2q B =k 2×((b 1-b 2)×γ1+(b 2-b 02)×γ2)×λ2+k 4×(b 2-b 02)×γs +k 3×q m ×λ2=276.28kN/m 2ω=q B /q A -1=0.1655-332.82KN·m/m -305.53KN·m/m 2022.31KN/m 1937.76KN/m1700mm 2/m选筋d20@1501、计算截面一:取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算2、计算截面二:取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算,计算点标高为底板底标高 刃脚根部段中心标高计算高度h c =1.5(a+b)=为便于计算取h c =h 5=截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =M B = -0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =截面内力:M A = -0.1488qAr2ω =M B =-0.1366qAr2ω =N A =qAr(1+0.7854ω) =N B =qAr(1+0.5ω) =按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积= 按压弯构件强度配筋,由理正软件计算得内外侧均为构造配筋,面积=35.15m截面受力:q A =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ1+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m×λ1=126.66kN/m 2q B =k 2×((c 1-c 2)×γ1+(c 2-b 03)×γ2)×λ2+k 4×(c 2-b 03)×γs +k 3×q m ×λ2=149.89kN/m2ω=q B /q A -1=0.1834-197.03KN·m/m -180.88KN·m/m 1094.00KN/m 1043.95KN/m1700mm 2/m选筋d20@150五、纵向弯曲计算(四支点)90.50KN/m 108.60KN/m 7.550m 685.35KN·m/1328.29KN·m/643.97KN 205.18KN·m/11.86m 7.12m 321.05mm 2/m5d22622.24mm 2/m 4d25+2d20由于剪力和扭矩均较小,垂直钢筋按其他工况配置。
浅谈某大型矩形沉井结构设计要点

浅谈某大型矩形沉井结构设计要点发表时间:2020-04-27T05:40:40.545Z 来源:《建筑细部》2020年第2期作者:王晓晨[导读] 经过实践证明,依据设计方案和建议,该大型矩形沉井顺利下沉并投入使用。
合肥市市政设计研究总院有限公司摘要:以亳州市某排涝泵站为例,根据现场地质水文条件及周边环境,针对大型矩形沉井的设计难点,提出针对性的设计方案和建议,经过实践证明,依据设计方案和建议,该大型矩形沉井顺利下沉并投入使用。
关键词:大型矩形沉井;止水帷幕;下沉近年来,随着城市建设发展迅速,城市人口不断增长、面积不断扩大、城市不透水地面面积增加、湿地面积的减少,导致其水文规律发生了较大改变,造成城市局部区域雨季易出现积水现象。
城市雨水排放系统为重要的市政基础设施之一,承担着极为重要的城市功能。
城市暴雨时局部出现内涝、路面积水,排水存在雨、污混接现象,造成水环境污染,给城市环境带来一定的负面影响,给人民群众的财产带来损失,这些都制约了城市的进一步发展。
为了解决城市内涝的问题,提高城市整体排水能力,城市排水系统更新换代的同时,一些大型的排涝泵站也随之配套建设起来。
1 工程概况亳州市某排涝泵站,平面尺寸为30.7mX21.5m,深11m,泵站北侧约50m为涡河,西侧35m为在建过河隧道,东侧和南侧15m为现状一层或二层民房。
2 工程地质根据地勘报告,本工程宏观地貌单元为淮北冲积平原,微地貌单元为涡河Ⅰ级阶地。
场地地基土按成因类型、形成时代、工程性质,自上而下可分为5个工程地质层,1个亚层。
各层岩土的分布、物理力学性质分述如下:①素填土(Q4ml):黄褐色,松散,主要为粉土、粉质粘土构成,含少量砖渣等建筑垃圾。
①-1淤泥(Q4pu):黑灰色,流塑,主要为粘性土和粉土构成,味略臭。
②粉土(Q4al):黄褐色,稍湿-湿,稍密-中密状,干强度低、韧性低、摇振反应迅速。
③粉质粘土(Q4al):黄褐色-灰黄色,可塑偏软状,切面有光泽,手感细腻,可见云母碎片,干强度中等,韧性中等,摇振反应无。
徒骇河沉井方案(改)

水中承台施工沉箱设计方案------京沪高速铁路德禹特大桥徒骇河施工沉箱设计一、工程概况京沪高速铁路德禹特大桥跨越徒骇河设计为四个水中墩基础,徒骇河为季节性河道,主要用于农田灌溉、排泄沥涝。
河面宽度大约为140m。
线路与徒骇河斜交,河与线路中心线夹角为81°。
水中墩号分别O56#、O57#、O58#、O59#。
矩形台阶式承台,下台高度2米,上台高度1.5米,底台平面尺寸为11m×8m。
徒骇河水中桩基础采用筑岛围堰进行施工,水中承台基坑开挖深度约为8m(最大深度),拟采用薄壁钢筋砼沉箱进行承台施工。
二、沉箱设计有关说明(一)徒骇河水文数据徒骇河参数一览表(二)施工承台有关数据施工承台参数一览表(三)设计参考依据1、《德禹特大桥京沪高京徐施桥-05(O )段》图纸;2、同济大学出版社《沉井设计与施工》,作者:段良策,殷奇;3、《铁路桥涵地基和基础设计规范》。
(四)拟定沉箱设计尺寸拟采用薄壁矩形沉箱(就地浇筑下沉沉井)进行承台施工,尺寸为11.3m ×8.3m ×8m ,井壁内侧做成台阶式,分四节制造和下沉,长度11.3m ,宽度8.3m ,厚度0.15~0.3m ;沉井材料:混凝土采用C35(搅拌时掺入早强剂),钢筋采用热轧钢筋HRB335φ12、φ20,横向钢筋间距15cm 、20cm 、25cm ,其中刃脚钢筋间距20cm ;竖向钢筋间距40cm ,起架立筋作用;混凝土和钢筋总数量根据承台情况而定,11.3m8.3m纵横向支撑梁沉箱剖面、平面图四、设计思路及要点㈠设计总体思路德禹特大桥O56#、O57#、O58#、O59#承台设计埋深较大,上台阶标高位于河床以下,开挖难度大。
最初拟定采用钢板桩施工开挖方案,根据施工现场实际情况,从技术、经济及安全角度比选,后拟定采用钢筋砼薄壁沉箱进行施工。
采用薄壁沉箱施工有类似工程的施工经验,造价成本较低(与钢板桩施工方案比较),可确保施工安全和施工质量。
大截面超深度矩形结构水下沉井法施工

大截面超深度矩形结构水下沉井法施工摘要:沉井施工主要应用于水利水电施工,广泛应用于桥梁、水利大坝基础、隧道工程、水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。
沉井结构整体刚度大,整体性好,抗震性好;沉井施工地质适用范围广,对周围环境影响小,适用于对土体变形敏感的地区。
创新采用“对称分层开挖及增加摩阻力方法”、“不排水的湿式沉井法”、“对角线两角除、填土法”等进行翻车机室沉井施工,总结形成了《翻车机室超重大型单箱沉井施工技术》,已经在天津华电南港热电工程项目中成功应用,经济和社会效益显著。
关键词:沉井施工;湿式沉井法;填土法1前言目前就国内外项目,沉井施工主要应用于水利水电施工,沉井施工地质适用范围广,对周围环境影响小,适用于对土体变形敏感的地区;沉井结构本身兼做围护结构,不需另加设支撑和防水措施,但在火电厂建设中的应用还较少。
在当前安全成本高、工期紧张、施工场地紧凑的情况下,沉井施工技术可以减轻施工工作量,缩短施工工期,降低施工安全风险。
翻车机室地下基础为沉井结构,外轮廓尺寸为31.9米(长)×28.9米(宽),刃脚底标高为-23.05米,沉井下沉总深度为22.6米,结构总重约15489.715吨。
因该沉井体积庞大,大截面超深度矩形结构施工工艺复杂,施工难度大。
在施工中存在突沉现象,涌水涌砂现象,沉井扭转和高差难控制等施工难题。
针对以上施工难题,华电重工股份有限公司成立了“翻车机室大截面超深度矩形结构沉井施工”技术研究攻关组,创新的采用了“对称分层开挖及增加摩阻力方法”、“不排水的湿式沉井法”、“对角线两角除、填土法”等进行翻车机室沉井施工,总结形成了《翻车机室超重大型单箱沉井施工技术》,已经在天津华电南港热电工程项目中成功应用,经济和社会效益显著。
2施工特点2.0.1使用“对称分层开挖及增加摩阻力方法”进行沉井下沉施工,解决了沉井突沉的问题,提高了对沉井下沉过程中控制,确保沉井过程中安全。
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矩形沉井工程设计实例某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。
对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。
一、设计条件1、工程概况根据使用要求,本沉井结构尺寸如附图2-1所示。
沉井平面为矩形,剖面也为矩形,井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。
制作高度为11.0m,施工时采用两次制作,一次下沉,第一节制作高度为6.0m,井壁厚度为600mm,沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。
2、沉井材料混凝土:采用C25;fc=11.9N/mm2, ft=1. 27N/mm2,钢筋:d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335;fy=300N/mm2,3、地质资料根据地质钻探资料分析,本沉井工程范围内的的地层,大致可分五层,其物理力学性能指标如附表。
土层物理力学指标二、水、土压力的计算本沉井采用排水法下沉,对于作用在井壁上的水、土压力,采用重液地压公式计算:p w+E=13h当h=0m,p w+E=0h=4.5m, p w+E=13*4.5=58.5kn/m2h=8.6m, p w+E=13*8.6=111.8kn/m2h=9.0m, p w+E=13*9.0=117.7kn/m2h=9.9m, p w+E=13*9.9=128.7kn/m2h=10.5m, p w+E=13*10.5=136.5kn/m2根据上述计算,绘制水压力、主动土压力图形,如下图:三、下沉计算1、沉井自重井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计,沉井重量为G K=(9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0)*25=4884KN2、摩阻力井壁侧面的摩阻力分布如图,单位摩阻力,按《上海市地基基础设计规范》规定:f=25-20 KN/m2。
h k= 5*1/2+5.5=8.0m井壁总摩阻力:F fk=Uh k f=(9.0+7.0)*8.0*17.5=4480KN下沉系数K= G K /F fk=4884/4480=1.09≥1.05满足《规程》下沉要求。
四、沉井竖向计算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:g k=(11.0*0.6-0.6*0.3/2-0.4*0.2)*25=160.75KN/m井壁单宽自重标准值:g s=1.27*160.75=204.15N/m支座弯矩:M支=-1/2*204.15*(9.0*0.15)2-1/2*5.8*204.15*(9.0*0.15-0.3)=-807.7KN.m跨中弯矩:M中=1/8*204.15*(9.0*0.7)2-807.7=205.1KN.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*204.15*4.52=-516.87KN.m跨中弯矩:M中=0.07*204.15*4.52=289.4KN.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<H,内力臂:z1=0.6 L10=0.6*9=5.4m刃脚底部:M中=289.4KN.m,A s= M中/f y z1=289400/300*5.4=178.6mm2井墙顶部:M支=807.7KN.m,A s= M支/f y z1=807700/300*5.4=498.6mm2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》,由于本工程地基为土质均匀的软土地基,不必进行竖向拉断计算。
五、刃脚计算1、刃脚外侧竖向钢筋计算本沉井采用排水法施工,井内无水,刃脚按第一种情况——沉井位于设计标高,刃脚下的土已挖空情况计算,如图。
(1)外力计算井壁外水平侧向压力标准值如(2)内力计算及配筋1)刃脚跟部C——C截面弯矩的计算及配筋计算时,刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。
M C=1/2*1.27*128.7*0.62+1/2*1.27*(136.5-128.7)*0.62*2/3=30.6KN.m选择钢筋截面:M=30.6KN.m,h0=555mm,b=1000mm,αs=M/α1f c bh02=30600000/(1.0*11.9*1000*555*555)=0.00835ζ=0.0084A S=188mm2<A S,min=0.2%*600*1000=1200mm2,按构造配筋,A S=1200mm2,选用8φ14。
2)、槽下口D——D截面弯矩计算及配筋M D=1/2*1.27*117*1.52+1/2*1.27(136.5-117)*1.52*2/3=185.7 KN.m选择钢筋截面:M=185.7KN.m,h0=355mm,b=1000mm,αs=M/α1f c bh02=185700000/(1.0*11.9*1000*355*355)=0.1239ζ=0.1326A S=1921mm2>A S,min=0.2%*400*1000=800mm2 , 选用10φ16。
2、刃脚内侧竖向钢筋计算按第二种情况——沉井已部分入土,刃脚内侧入土中60cm进行验算,计算简图如下:按β=ψ=300(取砂垫层内摩擦角)A=60cm,h=30cm,c=30cm,α=arctan a/b= arctan600/300=630(1)水平作用力H的计算(2)井壁单宽重量设计值:g s=204.15KN/m(3)土反力:R= g s=V1+V2=204.15 KN/mR=σc+1/2σb, σ=2r/(b+2c)V2=1/2σb=1/2*2*204.15*0.3/(0.3+2*0.3)=68.05 KN/mH= V2tan(α-β)=68.05*tan(63-30)=44.16 KN/m(2)内力计算及配筋1)刃脚跟部C——C截面弯矩的计算及配筋计算时,刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。
M c=2/3aH=2/3*0.6*44.16=17.66 KN.m选择钢筋截面:M=17.66 KN.m, h0=555mm,b=1000mm,αs=M/α1f c bh02=17660000/(1.0*11.9*1000*555*555)=0.00482 ζ=0.00483A S=108mm2<A S,min=0.2%*600*1000=1200mm2,按构造配筋,A S=1200mm2,选用8φ14。
2)、槽下口D——D截面弯矩计算及配筋M D=(2a/3+0.9)H=(2./*0.6+0.9)*44.16=57.41 KN.m选择钢筋截面:M D =57.41KN.m,h0=355mm,b=1000mm,αs=M/α1f c bh02=57430000/(1.0*11.9*1000*555*355)=0.0383 查表得ζ=0.039A S=565mm2<A S,min=0.2%*400*1000=800mm2,按构造配筋,A S=800mm2,选用6φ14。
刃脚配筋见图。
六、井壁水平框架的内力计算及配筋(封底前)采用弯矩分配法进行计算1、框架分配系数在计算框架分配系数时,单位刚度i按净跨计,由于各跨梁的材料相同,各截面的h相等,故用相对值计算:i=640*840/LS BA'=i BA'=640*840/320=1680,S BC=S CB=4 i BC=4*640*840/840=2560,S CD'=i CD'=640*840/320=1680分配系数:μBA'=1680/(1680+2560)=0.396,μBC=2560/(1680+2560)=0.604,μCB=2560/(1680+2560)=0.604, μCD'=18600/(1680+2560)=0.396 C BC=0.5,井壁水平框架计算图弯矩分配系数图注:A',D'分别为AB,CD的中点2、弯矩分配固端弯矩(当q=10KN/m时):M BA' =10*3.22/3=34.1KN.m, M CB' =10*8.42/12=58.8KN.m,跨中弯矩(当q=10KN/m时):M A'B = M D'C =10*6.42/8=51.2KN.m,M BC中=10*8.42/8=88.2 KN.m,当q=10KN/m时,弯矩分配及弯矩图如下:不同部位的弯矩见表。
标高-5.0m,q s=1.27*58.5=74.3 KN/m标高-9.1m,q s=1.27*111.8=142.0 KN/m刃脚顶面以上1.5t=0.9m,标高-9.5~-10.4m,q s=1.27*[(117+128.7)/2+(128.7+136.5)/2*0.6]=257 KN/m+ 34.1 -58.8 58.8 -34.1-7.46 +7.46+0.01 +0.01 -0.01 -0.01 +48.11 -48.11 +48.11 -48.11井壁水平框架弯矩表(设计值)井壁水平框架弯矩表(标准值)3、按承载能力极限状态进行井壁配筋标高0.00~-5.0m的井壁,根据标高-5.0m处下沉时的内力,配置水平钢筋。
竖向钢筋的配置,可按构造配筋。
标高-5.0~-9.10m的井壁,根据标高-9.1m处下沉时的内力,配置水平钢筋。
竖向钢筋的配置,可按构造配筋。
标高-5.0~-9.10m的井壁,根据标高-9.1m处下沉时的内力,配置水平钢筋。
竖向钢筋的配置,可按构造配筋。
标高-9.4~-11.0m的刃脚部分,根据该段下沉时在水平荷载(平均值)作用下产生的内力,按框架配置水平钢筋。
关于井壁水平配筋的计算结果见下表井壁配筋计算表井壁配筋计算表井壁裂缝宽度计算表4、按正常使用极限状态进行计算按受弯构件进行强度配筋计算,控制裂缝宽度0.3mm,由《混凝土结构设计规范》第8.1.2条ωma*=σcrψσsk/E S(1.9c+0.08d eq/ρte)σcr=2.1①混凝土:采用C25,f ck=16.7N/mm2,f tk=1.78N/mm2;钢筋:采用HRB335,En=2.0*105N/mm2。
②A te=0.5*b*h=0.5*1000*600=300000mm2ρte=A s/A te,当<0.01时,取0.01。
③受弯构件,求σskσsk=M k/0.87h0A s④ψ=1.1-0.65f tk/ρteσsk,当ψ<0.2时,取0.2,当ψ>1时,取1。
⑤求ωma*,列表计算见《井壁裂缝宽度计算表》:C=35mm因标高-9.5m~-10.4m位于钢筋混凝土底板以下,开裂也不影响沉井结构的正常使用,故按承载能力极限状态配筋。