矩形沉井计算(工作井)

6500x4000矩形沉井结构计算书★工程概况★土层参数(层编号由地面向下)土层编号层厚摩阻力极限承载力内摩擦角容重备注加权摩阻力fki*hihi(m)fki(kpa)σbi(kpa)φ(度)γ(kN/m3)fka(kpa)1素填土2.0010.00150.008.6018.0020.002粉粘土16.0010.00200.0015.4018.50160.000.000.00∑hi18.00∑fki*hi180.00★沉井参数(节段编号由地面向上)节段编号高度hi(m)净长L(m)净宽B(m)壁厚t(m)入水高(m)Gik(kN)浮力Ffw.k基底浮力Fbfw.k1(底节)6.006.004.000.503.001650660105025.006.004.000.500.0013750035.006.004.000.500.00137500000∑Gik∑Ffw.k∑Fbfw.k44006601050★沉井下沉系数计算节段编号高度hi(m)外周长(m)摩阻力Ffki备注1(底节)6.0024.001440.00采用泥浆2.005.0024.00600.00套下沉3.005.0024.00600.000.00∑Ffk(kN)2640.00下沉系数kst=(∑Gik-∑Ffw.k)/∑Ffk＝1.42≥1.05下沉系数满足要求。kst=1.42≥1.20★沉井下沉稳定计算基底极限承载力(kpa)：σbi=150.00基底反力(kN)：Rb＝2945.24稳定系数kst,s＝(∑Gik-∑Ffw.k)/(∑Ffk+Rb)＝0.67≤0.90稳定系数满足要求。.★沉井抗浮计算抗浮系数kst=(∑Gik+Gd)/∑Fbfw.k底板面积(m2):A=26.00地板厚度(m):t=0.65底板重力(kN):Gd=422.50沉井重力∑Gik＝4400.00基底浮力∑Fbfw.k＝1050.00矩形沉井计算应进行下沉稳定计算10.00工程名称：东门水厂管道改造工程。根据使用要求,沉井平面设计为矩形,平面尺寸为6m×4m，高度为16m。沉井采用三次制作，第一节制作高度为6m，第二节制作高度为5m。摩阻力分布第11页，共17页6500x4000矩形沉井结构计算书kst=4.59≥1.00抗浮系数满足要求。★沉井施工阶段井壁竖向抗拉计算本工程地基为均匀软土地基，沉井下沉系数较大,可不进行竖向拉断计算。配筋按构造配筋即可配12mm@100mm沉井结构强度计算★沉井定位支撑条件下的井壁计算◆内力计算沉井净长l＝6.50(m)沉井净宽b=4.00(m)井壁厚度t＝0.50(m)节段高度h=6.00(m)支撑布置如右图，计算得到效应为：跨中最大弯矩Mo=26.25(kN.m)支座弯矩Ms＝-198.83(kN.m)◆配筋计算按深梁进行配筋（参照《混凝土结构设计规范》GB20010-2002）深梁计算跨度lo＝0.7*lo=4.90(m)深梁高h=6.00(m)lo/h=0.82≤2.50按深梁计算截面b＝t＝0.50(m)砼等级----C25ho＝0.9h=5.40(m)砼抗压强度设计值fc＝11.90(MPa)跨中最大组合弯矩Mo=31.50(kN.m)受压区x＝1.08(x0.2ho时，取0.2ho）内力臂z＝(0.8+0.04*lo/h)(ho-0.5x)=2.94(m)(loh时，取z＝0.6lo）配筋As＝M/fy/z＝35.71（mm2）取HRB400直径20.00mm2.00根1.00支座组合弯矩Ms＝-238.60(kN.m)受压区x＝1.08(x0.2ho时，取0.2ho）内力臂z＝(0.8+0.04*lo/h)(ho-0.5x)=2.94(m)(loh时，取z＝0.6lo）配筋As＝M/fy/z＝270.52（mm2）取HRB400直径16.00mm2.00根由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。支撑简图第12页，共17页6500x4000矩形沉井结构计算书★刃脚的计算◆1、刃脚根部竖向向外弯曲内力计算(首节井段开始下沉时，仅计入土压力)刃脚斜面与水平面的夹角(度)：θ=60.00刃脚高度(m)：h1＝0.70≤1.00取h1＝0.70刃脚斜面与土的外摩角(度)：βo=20.00井壁厚度t＝0.50取开始下沉时入土深度(m)：hs＝h1＝0.70刃脚a=0.20沉井每沿米总量Rj＝gs＝90.00(kN/m)刃脚b=0.30刃脚内侧水平推力之和Pl=Rjhs*tan(θ-βo)/(hs+2atanθ)=37.95(kN/m)刃脚地面地基反力的合力偏心矩：dl＝(h1/2/tanθ)-hs(3a+2b)/(6hs+12atanθ)=0.10(m)刃脚根部向外的弯矩标准值：Ml1＝Pl(h1-hs/3)+Rjdl=30.39(kN.m)◆2、刃脚根部竖向向内弯曲内力计算(下沉至设计标高时,计入水、土压力)刃脚高度(m)：h1＝0.70土摩擦角（度）：ϕ＝18.20沉井水位距离刃脚距离9.60土有效容重(kN/m3)：γ'＝13.00入土深度(m)：H1＝12.10H2＝10.40主动土压系数：μ＝0.48主动土压力(kpa)：e1＝75.39e2＝64.80水压力(kpa)：ew1＝96.00ew1＝163.20刃脚底顶力(kN):e顶1＝14.27刃脚根顶力(kN):e顶2＝6.94刃脚根部的竖向弯矩标准值Ml2＝(2*（e1+ew1+e顶1）1+(e2+ew2+e顶2）)h12/6=49.51(kN.m)◆3、配筋计算(按承载能力计算），钢筋为HRB400钢筋内、外侧垂直钢筋：直径12.00@100.00(mm)截面抗力:MR=167KN-m=Mj=1.2*49.51=59.4KN-m裂缝宽度=0.10mm0.2mm★井壁按矩形框架计算◆1、荷载分布计算●土压力计算●顶管等效荷载及其土抗力力计算土摩擦角（度）：ϕb＝18.20沉井截面净宽(m):b=4.00土有效容重(kN/m3)：γ'＝13.00沉井截面净长(m):l=6.40入土深度(m)：H＝12.10沉井壁厚t＝0.50沉井水位距离刃脚距离10.60刃脚斜面高度＝0.70主动土压系数：μb＝0.48刃脚根部与底板的距离＝0.15土压力(kpa)：e土max＝75.39底板厚度＝0.65水压力(kpa)：e水max＝106.00顶力距离底板距离＝1.50顶管力(kN):Pt=1500顶力距离刃脚底部hf＝3.00刃脚竖向向外挠曲刃脚竖向向内挠曲第13页，共17页6500x4000矩形沉井结构计算书侧部的中心距离lo＝4.60等效荷载分布高度b'=6.72hf＜b/2等效荷载高度(m):b=b'/2+hf=6.36顶力等效荷载(kpa):qt＝52.39顶力产生的壁后土的抗力(kpa):qAmax=66.67土抗力分布高度3hf＝9.00◆2、取刃脚顶部0.9m(1.5倍壁厚处)框架计算点距离刃脚高度(m)=1.15lo＝7.00截面高度(m):=0.90bo=4.60土压力(kn/m)：e土＝61.40截面高＝0.60水压力(kn/m)：e水＝85.05截面宽＝0.90顶力等效荷载(kn/m):qt＝-47.15顶力产生的壁后土的抗力(kn/m):qA=52.33用有限元程序，计算得到各节点效应为：(框架外受拉为负，框架内受拉为正)(顶力等效荷载和其产生的土抗力同时作用。)MAMBMC土压力-43.6-192.2183.6水压力-60.4-266.2254.3等效荷载-74.539.614.6壁后土抗力82.7-44.0-16.2配筋内力-125.4-609.4574.1裂缝内力-95.8-462.8436.3配筋结果25@100裂缝宽度mm0.281◆3、取顶节(第二节)底部0.9m框架计算计算点距离刃脚高度(m)=5.65lo＝6.90截面高度(m):=0.90bo=4.50土压力(kn/m)：e土＝36.17截面高＝0.50水压力(kn/m)：e水＝44.55截面宽＝0.90顶力等效荷载(kn/m):qt＝-47.15顶力产生的壁后土的抗力(kn/m):qA=22.33结构效应（弯矩单位为Kn.m，轴力为Kn)作用荷载计算简图侧向力分布垂直分布水平分布第14页，共17页6500x4000矩形沉井结构计算书用有限元程序，计算得到各节点效应为：(框架外受拉为负，框架内受拉为正)(顶力等效荷载和其产生的土抗力同时作用。)作用荷载结构效应（弯矩单位为Kn.m，轴力为Kn)MAMBMCMD土压力-25.7-113.2108.1-113.2水压力-31.6-139.4133.2-139.4等效荷载-74.539.614.6-10.4壁后土抗力35.3-18.8-6.94.9配筋组合内力-130.0-301.9327.0-338.7裂缝验算内力-96.5-231.8249.0-258.1配筋结果22@100裂缝宽度mm0.237★矩形底板在均布荷载作用下的弯矩计算(按简支计算）底板长(m):l=6.50底板宽(m):b=4.00地板厚度(m):t=0.65底板重力(kN):G=422.50沉井重力(kN):Gk＝4400.00施工荷载(kpa)：qs＝5.00向上反力q＝(G+Gk)/(A底板)+qs＝190.48(kpa)板顶l向最大弯矩(kN.m)：Ml＝-130.80(kN.m/m)板顶b向最大弯矩(kN.m)：Mb＝-245.00(kN.m/m)配筋计算，钢筋为HRB400钢筋顶层l向筋，直径14.00@100.00(mm)裂缝宽度0.190.3mm顶层b向筋，直径18.00@100.00(mm)裂缝宽度0.230.3mm底层筋按构造配置，直径14.00@100.00(mm)底板计算简图第15页，共17页