深隧矩形工作井计算书

矩形工作井计算一. 技术条件1.采用人工挖孔形式施工2.根据本工程地质条件，综合考虑土体采用如下指标：土容重取 3/19m kN s =γ土有效容重取 3'/10m kN s =γ粘聚力 kPa c 10=内摩擦角︒=10φ3.地下水位按地质资料偏保守取为地面以下1.5米计算4.井结构高度根据管道埋深，井深约为10~11H m =，根据侧土压力及水压的大小将井壁厚度分为3段：5H m ≤，取壁厚0.6a m =；58m H m <≤，取壁厚0.8a m =；811m H m <≤，取壁厚 1.0a m =。

井底板取0.7m 厚。

井内净空尺寸为：00 6.09.5b l m m ⨯=⨯二. 使用阶段抗浮验算按井深11H m =进行计算，工作井重量：井壁：()()()12229.5 6.00.650.83 1.0322571820.650.83 1.034K G kN +⨯⨯+⨯+⨯⨯+⎡⎤⎢⎥=⨯=⨯+⨯+⨯⨯⎢⎥⎣⎦底板：2250.7811.51610KG kN =⨯⨯⨯= 井总重12718216108792K K K G G G kN =+=+=地下水浮力：()()()()107.210.75 1.57.611.13811.537987WK F kN =⨯⨯⨯-+⨯⨯+⨯⨯=⎡⎤⎣⎦抗浮安全系数：/8792/7987 1.1 1.05K WK G F ==>，故抗浮稳定性满足要求。

三. 施工阶段井壁计算（封底前）（一）井深5H m ≤井段，取地面以下5m 处计算土水压力1.等效内摩擦角D φ的计算:Z c tg tg s D γφφ2245245-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛- 1021045450.62922195D tg tg φ⨯⎛⎫⎛⎫-=--= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ ()()450.62924532.2225.7D arctg φ=-⨯=-⨯=2.内力计算，按闭合框架计算()()()211111245225.719 1.5105 1.54510(5 1.5)60.1/21.27 1.2760.176.3/D k S S w k p h H h tg H h tg kN m p p kN mφγγγ⎛⎫'=+--+⨯-⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯--+⨯-=⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭==⨯= 闭合框架尺寸：壁厚a=0.6m ，()()()()0060.69.50.6 6.610.1b l b a l a m m ⨯=+⨯+=+⨯+=⨯长短跨比/10.1/6.6 1.53n l b ===转角处的弯矩：2323160.1 6.61 1.53395./121121 1.531.27502./k k k p b n M kN m m n M M kN m m---⎛⎫⎛⎫+⨯+=== ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭==长边跨中弯矩：220.1250.12560.110.1395372./1.27472./l k k k l l k M p l M kN m mM M kN m m+-++=-=⨯⨯-===短边跨中弯矩：220.1250.12560.1 6.639568./1.2786./bk k k b bk M p b M kN m mM M kN m m+-++=-=⨯⨯-=-==-作用在长边的轴向力 ()()00.520.560.1620.62161.27275l k k l l k N p b a kNN N kN=+=⨯⨯+⨯===作用在短边的轴向力： ()()00.520.560.19.520.63221.27408bk k b bk N p l a kNN N kN=+=⨯⨯+⨯===3.壁板配筋计算 考虑沿井深方向取单位长度计算，根据受力，按压弯构件计算。

（1）短边计算:截面 ：1000600b h ⨯=⨯计算长度：00.5 6.6 3.3l m =⨯=内力设计值：502./408b M kN m m N kN -==，配筋计算过程如下：1.1 基本资料1.1.1 工程名称： 深邃1.1.2 轴向压力设计值 N ＝ 408kN ， M 1x ＝ 502kN ·m ， M 2x ＝ 502kN ·m ， M 1y ＝ 0kN ·m ，M 2y ＝ 0kN ·m ； 构件的计算长度 L cx ＝ 6600mm ， L cy ＝ 6600mm ； 构件的计算长度 L 0x ＝ 3300mm ， L 0y ＝ 3300mm ； 结构构件的重要性系数 γ0 ＝ 0.91.1.3 矩形截面，截面宽度 b ＝ 1000mm ，截面高度 h ＝ 600mm1.1.4 采用对称配筋，即：A s ' ＝ A s1.1.5 混凝土立方体抗压强度标准值 f cu,k ＝ 25N/mm 2， f c ＝ 11.9N/mm 2；钢筋抗拉强度设计值 f y ＝ 300N/mm 2，钢筋抗压强度设计值 f y ' ＝ 300N/mm 2，钢筋弹性模量 E s ＝ 200000N/mm 2； 相对界限受压区高度 ζb ＝ 0.55001.1.6 纵筋的混凝土保护层厚度 c ＝ 35mm ； 全部纵筋最小配筋率 ρmin ＝ 0.60%1.2 轴心受压构件验算1.2.1 钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数 φL0/i ＝ Max{L0x/i x, L0y/i y} ＝ Max{3300/173, 3300/289} ＝ Max{19.1, 11.4} ＝ 19.1 ≤ 28，取φ ＝ 1.0001.2.2矩形截面面积 A ＝ b·h ＝ 1000*600 ＝ 600000mm2轴压比 U c＝ N / (f c·A) ＝ 408000/(11.9*600000) ＝ 0.061.2.3纵向钢筋最小截面面积全部纵向钢筋的最小截面面积 A s,min＝ A·ρmin＝ 600000*0.60% ＝ 3600mm2一侧纵向钢筋的最小截面面积 A s1,min＝ A·0.20% ＝ 600000*0.20% ＝1200mm21.2.4全部纵向钢筋的截面面积 A s' 按下式求得：N ≤ 0.9·φ·(f c·A + f y'·A s') （混凝土规范式 6.2.15）A s' ＝ [γo * N / 0.9φ - f c·A] / (f y' - f c)＝ [0.9*408000/(0.9*1)-11.9*600000]/(300-11.9)＝ -23367mm2＜ A s,min＝ 3600mm2，取 A s' ＝ A s,min1.3考虑二阶效应后的弯矩设计值1.3.1弯矩设计值 M x1.3.1.1 M1x / M2x＝ 502/502 ＝ 1 ＞ 0.9，应考虑轴向压力产生的附加弯矩影响1.3.1.2ζc＝ 0.5·f c·A / N ＝ 8.750 ＞ 1.0，取ζc＝ 1.0附加偏心距 e a＝ Max{20, h/30} ＝ Max{20, 20} ＝ 20mmηnsx＝ 1 + (l cx / h)2·ζc / [1300·(M2x / N + e a) / h0]＝ 1+(6600/600)2*1/[1300*(502000000/408000+20)/554] ＝ 1.041C mx＝ 0.7 + 0.3M1x / M2x＝ 0.7+0.3*502/502 ＝ 1.000M x＝ C mx·ηnsx·M2x＝ 1*1.041*502 ＝ 522.70kN·m1.4在 M x作用下正截面偏心受压承载力计算1.4.1初始偏心距 e i附加偏心距 e a＝ Max{20, h/30} ＝ Max{20, 20} ＝ 20mm轴向压力对截面重心的偏心距 e0＝ M / N ＝ 522701855/408000 ＝1281.1mm初始偏心距 e i＝ e0 + e a＝ 1281.1+20 ＝ 1301.1mm1.4.2轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离 e ＝ e i + h / 2 - a ＝1301.1+600/2-46＝ 1555.1mm1.4.3混凝土受压区高度 x 由下列公式求得：N ≤α1·f c·b·x + f y'·A s' - σs·A s（混凝土规范式 6.2.17-1）当采用对称配筋时，可令 f y'·A s' ＝σs·A s，代入上式可得：x ＝γo * N / (α1·f c·b) ＝ 0.9*408000/(1*11.9*1000)＝ 30.9mm ≤ξb·h0＝ 304.7mm，属于大偏心受压构件1.4.4当 x ＜ 2a' 时，受拉区纵筋面积 A s可按混凝土规范公式 6.2.14 求得： N·e s' ≤ f y·A s·(h0 - a s')e s' ＝ e i - h / 2 + a s' ＝ 1301.1-600/2+46 ＝ 1047mmA sx＝γo * N·e s' / [f y·(h0 - a s')] ＝ 0.9*408000*1047/[300*(554-46)] ＝2523mm21.5 在 M y 作用下正截面偏心受压承载力计算1.5.1 初始偏心距 e i附加偏心距 e a ＝ Max{20, h/30} ＝ Max{20, 33.3} ＝ 33.3mm轴向压力对截面重心的偏心距 e 0 ＝ M / N ＝ 0/408000 ＝ 0mm初始偏心距 e i ＝ e 0 + e a ＝ 0+33.3 ＝ 33.3mm1.5.2 轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离 e ＝ e i + h / 2 - a ＝33.3+1000/2-46 ＝ 487.3mm1.5.3 混凝土受压区高度 x 由下列公式求得：N ≤ α1·f c ·b·x + f y '·A s ' - σs ·A s （混凝土规范式 6.2.17-1）当采用对称配筋时，可令 f y '·A s ' ＝ σs ·A s ，代入上式可得：x ＝ γo * N / (α1·f c ·b) ＝ 0.9*408000/(1*11.9*600)＝ 51.4mm ≤ ξb ·h 0 ＝ 524.7mm ，属于大偏心受压构件1.5.4 当 x ＜ 2a' 时，受拉区纵筋面积 A s 可按混凝土规范公式 6.2.14 求得： N ·e s ' ≤ f y ·A s ·(h 0 - a s ')e s ' ＝ e i - h / 2 + a s ' ＝ 33.3-1000/2+46 ＝ -421mm ≤ 0A sy ' ＝ 0mm 2 ＜ A s1,min ＝ 1200mm 2，取 A sy' ＝ 1200mm 21.6 实配钢筋建议1.6.1 当角筋取 Φ22 时的计算面积： A sx ≥ 2523mm 2； A sy ≥ 1200mm 2 （A s ' ＝5925mm 2）1.6.2 X 向： 7Φ22、A sx ＝ 2661mm 2、ρx ＝ 0.44%；Y 向： 4Φ22、A sy ＝ 1521mm 2、ρy ＝ 0.25%； （A s ' ＝ 6842mm 2、ρ ＝ 1.14%） （2）长边计算:截面 ：1000600b h ⨯=⨯计算长度：00.510.1 5.05l m =⨯=内力设计值：502./275l M kN m m N kN -==，配筋计算过程如下：1.1 基本资料1.1.1 工程名称： 深邃1.1.2 轴向压力设计值 N ＝ 275kN ， M 1x ＝ 502kN ·m ， M 2x ＝ 502kN ·m ， M 1y ＝ 0kN ·m ，M 2y ＝ 0kN ·m ； 构件的计算长度 L cx ＝ 10100mm ， L cy ＝ 10100mm ； 构件的计算长度 L 0x ＝ 5050mm ， L 0y ＝ 5050mm ； 结构构件的重要性系数 γ0 ＝ 0.91.1.3 矩形截面，截面宽度 b ＝ 1000mm ，截面高度 h ＝ 600mm1.1.4 采用对称配筋，即：A s ' ＝ A s1.1.5 混凝土立方体抗压强度标准值 f cu,k ＝ 25N/mm 2， f c ＝ 11.9N/mm 2；钢筋抗拉强度设计值 f y ＝ 300N/mm 2，钢筋抗压强度设计值 f y ' ＝ 300N/mm 2，钢筋弹性模量 E s ＝ 200000N/mm 2； 相对界限受压区高度 ζb ＝ 0.55001.1.6纵筋的混凝土保护层厚度 c ＝ 35mm；全部纵筋最小配筋率ρmin＝0.60%1.2轴心受压构件验算1.2.1钢筋混凝土轴心受压构件的稳定系数φL0/i ＝ Max{L0x/i x, L0y/i y} ＝ Max{5050/173, 5050/289} ＝ Max{29.2, 17.5} ＝ 29.2，取φ ＝ 0.9971.2.2矩形截面面积 A ＝ b·h ＝ 1000*600 ＝ 600000mm2轴压比 U c＝ N / (f c·A) ＝ 275000/(11.9*600000) ＝ 0.041.2.3纵向钢筋最小截面面积全部纵向钢筋的最小截面面积 A s,min＝ A·ρmin＝ 600000*0.60% ＝ 3600mm2一侧纵向钢筋的最小截面面积 A s1,min＝ A·0.20% ＝ 600000*0.20% ＝1200mm21.2.4全部纵向钢筋的截面面积 A s' 按下式求得：N ≤ 0.9·φ·(f c·A + f y'·A s') （混凝土规范式 6.2.15）A s' ＝ [γo * N / 0.9φ - f c·A] / (f y' - f c)＝ [0.9*275000/(0.9*0.997)-11.9*600000]/(300-11.9)＝ -23825mm2＜ A s,min＝ 3600mm2，取 A s' ＝ A s,min1.3考虑二阶效应后的弯矩设计值1.3.1弯矩设计值 M x1.3.1.1 M1x / M2x＝ 502/502 ＝ 1 ＞ 0.9，应考虑轴向压力产生的附加弯矩影响1.3.1.2ζc＝ 0.5·f c·A / N ＝ 12.982 ＞ 1.0，取ζc＝ 1.0附加偏心距 e a＝ Max{20, h/30} ＝ Max{20, 20} ＝ 20mmηnsx＝ 1 + (l cx / h)2·ζc / [1300·(M2x / N + e a) / h0]＝ 1+(10100/600)2*1/[1300*(502000000/275000+20)/554] ＝ 1.065 C mx＝ 0.7 + 0.3M1x / M2x＝ 0.7+0.3*502/502 ＝ 1.000M x＝ C mx·ηnsx·M2x＝ 1*1.065*502 ＝ 534.85kN·m1.4在 M x作用下正截面偏心受压承载力计算1.4.1初始偏心距 e i附加偏心距 e a＝ Max{20, h/30} ＝ Max{20, 20} ＝ 20mm轴向压力对截面重心的偏心距 e0＝ M / N ＝ 534847856/275000 ＝1944.9mm初始偏心距 e i＝ e0 + e a＝ 1944.9+20 ＝ 1964.9mm1.4.2轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离 e ＝ e i + h / 2 - a ＝1964.9+600/2-46＝ 2218.9mm1.4.3混凝土受压区高度 x 由下列公式求得：N ≤α1·f c·b·x + f y'·A s' - σs·A s（混凝土规范式 6.2.17-1）当采用对称配筋时，可令 f y'·A s' ＝σs·A s，代入上式可得：x ＝γo * N / (α1·f c·b) ＝ 0.9*275000/(1*11.9*1000)＝ 20.8mm ≤ξb·h0＝ 304.7mm，属于大偏心受压构件1.4.4 当 x ＜ 2a' 时，受拉区纵筋面积 A s 可按混凝土规范公式 6.2.14 求得： N ·e s ' ≤ f y ·A s ·(h 0 - a s ')e s ' ＝ e i - h / 2 + a s ' ＝ 1964.9-600/2+46 ＝ 1711mmA sx ＝ γo * N·e s ' / [f y ·(h 0 - a s ')] ＝ 0.9*275000*1711/[300*(554-46)] ＝2779mm 21.5 在 M y 作用下正截面偏心受压承载力计算1.5.1 初始偏心距 e i附加偏心距 e a ＝ Max{20, h/30} ＝ Max{20, 33.3} ＝ 33.3mm 轴向压力对截面重心的偏心距 e 0 ＝ M / N ＝ 0/275000 ＝ 0mm 初始偏心距 e i ＝ e 0 + e a ＝ 0+33.3 ＝ 33.3mm1.5.2 轴力作用点至受拉纵筋合力点的距离 e ＝ e i + h / 2 - a ＝ 33.3+1000/2-46 ＝ 487.3mm1.5.3 混凝土受压区高度 x 由下列公式求得：N ≤ α1·f c ·b·x + f y '·A s ' - σs ·A s （混凝土规范式 6.2.17-1）当采用对称配筋时，可令 f y '·A s ' ＝ σs ·A s ，代入上式可得： x ＝ γo * N / (α1·f c ·b) ＝ 0.9*275000/(1*11.9*600)＝ 34.7mm ≤ ξb ·h 0 ＝ 524.7mm ，属于大偏心受压构件1.5.4 当 x ＜ 2a' 时，受拉区纵筋面积 A s 可按混凝土规范公式 6.2.14 求得： N ·e s ' ≤ f y ·A s ·(h 0 - a s ')e s ' ＝ e i - h / 2 + a s ' ＝ 33.3-1000/2+46 ＝ -421mm ≤ 0A sy ' ＝ 0mm 2 ＜ A s1,min ＝ 1200mm 2，取 A sy' ＝ 1200mm 21.6 实配钢筋建议1.6.1 当角筋取 Φ22 时的计算面积： A sx ≥ 2779mm 2； A sy ≥ 1200mm 2 （A s ' ＝6437mm 2）1.6.2 X 向： 8Φ22、A sx ＝ 3041mm 2、ρx ＝ 0.51%；Y 向： 4Φ22、A sy ＝ 1521mm 2、ρy ＝ 0.25%； （A s ' ＝ 7603mm 2、ρ ＝ 1.27%） （二）井深58m H m <≤井段，取地面以下8m 处计算土水压力1.等效内摩擦角D φ的计算:Z c tg tg s D γφφ2245245-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛- 1021045450.70822198D tg tg φ⨯⎛⎫⎛⎫-=--= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ ()()450.70824535.3219.4D arctg φ=-⨯=-⨯=2.内力计算，按闭合框架计算()()()211111245219.419 1.5108 1.54510(8 1.5)111.9/21.27 1.27111.9142/D k S S w k p h H h tg H h tg kN m p p kN m φγγγ⎛⎫'=+--+⨯-⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭⎛⎫=⨯+⨯--+⨯-=⎡⎤ ⎪⎣⎦⎝⎭==⨯= 闭合框架尺寸：壁厚a=0.8m ，()()()()0060.89.50.8 6.810.3b l b a l a m m ⨯=+⨯+=+⨯+=⨯ 长短跨比/10.3/6.8 1.515n l b ===转角处的弯矩：23231111.9 6.81 1.515767.6./121121 1.5151.27975./k k k p b n M kN m m n M M kN m m---⎛⎫⎛⎫+⨯+=== ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭== 长边跨中弯矩：220.1250.125111.910.3767.6716./1.27910./l k k k l l k M p l M kN m m M M kN m m+-++=-=⨯⨯-===短边跨中弯矩：220.1250.125111.9 6.8767.6121./1.27154./bk k k b bk M p b M kN m m M M kN m m+-++=-=⨯⨯-=-==- 作用在长边的轴向力()()00.520.5111.9620.84251.27540l k k l l k N p b a kNN N kN=+=⨯⨯+⨯===作用在短边的轴向力： ()()00.520.5111.99.520.86211.27789bk k b bk N p l a kNN N kN=+=⨯⨯+⨯===3.壁板配筋计算考虑沿井深方向取单位长度计算，根据受力，按压弯构件计算。