钢筋混凝土顶管工作井、接收井计算书

参数名称符号数值单位说明井壁厚度t=0.65m井壁内径R=3.25m计算半径rc=3.575m外直径D=7.8m工作井埋深H=10.1m工作井底板顶面距地面高度井身混凝土强度等级C25井身混凝土轴心抗压强度标准值fck=16.7Mpa井身混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.78Mpa井身混凝土轴心抗压强度设计值fc=11.9Mpa井身混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.27MpaR235钢筋fy=270MpaHRB335钢筋fy=300Mpa钢筋弹性模量Es=2.0E+05Mpa钢筋净保护层厚度c=40mm保护层厚度as=50mm计算宽度b=1000mm相对界限受压区高度ξb=0.56D62，P25页，即下表封底混凝土强度等级C20C50及以下C55、C60封底混凝土轴心抗压强度标准值fck=13.4MpaR2350.620.60封底混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.54MpaHRB3350.560.54封底混凝土轴心抗压强度设计值fc=9.6MpaHRB400、KL4000.530.51封底混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.1Mpa钢绞线、钢丝0.400.38封底混凝土容重γfd=24kN/m3精轧螺纹钢筋0.400.38封底混凝土锅底厚度hfd=1.6m封底混凝土刃脚边缘最小厚度1.2m刃脚根部宽度0.65m刃脚底端宽度a=0.4m刃脚斜面水平投影宽度0.25m刃脚高度0.65m刃脚根部与底板底部之间的井壁高度0.55m刃脚斜面的水平夹角θ=68.96°底板厚度t=0.65m砖墙内半径3.25m砖墙厚度0.37m砖墙外径3.62m砖墙总高度1.3砖墙地面下高度1.0砖墙地面上高度0.3后座宽度3.0m注：枚红色部分为需要自己填写的部分，其他的不需要填写；地质情况不同时，应注意核对地质资料表格中各个参数是否正确，不带底色的也应核对其公式是否正确。工作井计算参数相对界限受压区高度ξb后座高度3.0m地面到后座墙顶部土体的高度7.1m岩土名称上标高（m）下标高（m）土层厚度（m）天然容重(KN/mm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ（°）承载力征qp(kPa)杂填土18.713.55.218.581080粘土13.58.64.9205314260地下水位标高18m地面堆载qd=15kPa水下沉井高度9.4m土的容重加权平均值9.92KN/m3土内摩擦角加权平均值11.94°土的粘聚力加权平均值29.83kPa所计算点离填土面的深度10.1m地面下砖墙高度1.0m底板顶面以上沉井高度9.1mC65、C70C75、C800.58-0.52-0.49-0.360.350.36-地质资料相对界限受压区高度ξb注意：蓝底、玫红底工作表为有输入数据工作表；灰底工作表无需任何改动；玫红底工作表为最终打印计算书！！！单位摩阻力（kPa）1040地质资料参数名称符号数值单位说明井壁厚度t=0.55m井壁内径R=2.25m计算半径rc=2.525m外直径D=5.6m工作井埋深H=10.1m工作井底板顶面距地面高度井身混凝土强度等级C25井身混凝土轴心抗压强度标准值fck=16.7Mpa井身混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.78Mpa井身混凝土轴心抗压强度设计值fc=11.9Mpa井身混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.27MpaR235钢筋fy=270MpaHRB335钢筋fy=300Mpa钢筋弹性模量Es=2.0E+05Mpa钢筋净保护层厚度c=40mm保护层厚度as=50mm计算宽度b=1000mm相对界限受压区高度ξb=0.56D62，P25页，即下表封底混凝土强度等级C20C50及以下C55、C60封底混凝土轴心抗压强度标准值fck=13.4MpaR2350.620.60封底混凝土轴心抗拉强度标准值ftk=1.54MpaHRB3350.560.54封底混凝土轴心抗压强度设计值fc=9.6MpaHRB400、KL4000.530.51封底混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.1Mpa钢绞线、钢丝0.400.38封底混凝土容重γfd=24kN/m3精轧螺纹钢筋0.400.38封底混凝土锅底厚度hfd=2m封底混凝土刃脚边缘最小厚度1.2m刃脚根部宽度0.55m刃脚底端宽度a=0.3m刃脚斜面水平投影宽度0.25m刃脚高度0.65m刃脚根部与底板底部之间的井壁高度0.55m刃脚斜面的水平夹角θ=68.96°底板厚度t=0.5m砖墙内半径2.25m砖墙厚度0.37m砖墙外径2.62m砖墙总高度1.3砖墙地面下高度1.0砖墙地面上高度0.3后座宽度3.0m注：枚红色部分为需要自己填写的部分，其他的不需要填写；地质情况不同时，应注意核对地质资料表格中各个参数是否正确，不带底色的也应核对其公式是否正确。工作井计算参数相对界限受压区高度ξb后座高度3.0m地面到后座墙顶部土体的高度7.1m岩土名称上标高（m）下标高（m）土层厚度（m）天然容重(KN/mm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ（°）承载力征qp(kPa)杂填土18.713.55.218.581080粘土13.58.64.9205314260地下水位标高18m地面堆载qd=15kPa水下沉井高度9.4m土的容重加权平均值9.92KN/m3土内摩擦角加权平均值11.94°土的粘聚力加权平均值29.83kPa所计算点离填土面的深度10.1m地面下砖墙高度1.0m底板顶面以上沉井高度9.1mC65、C70C75、C800.58-0.52-0.49-0.360.350.36-地质资料相对界限受压区高度ξb沉井外壁与土体单位摩阻力（kPa）1040地质资料工作井尺寸：t=0.65mR=3.25mD=7.80mH=10.10m接收井尺寸：t=0.55mR=2.25mD=5.60mH=10.10m（1）建筑结构荷载规范：GB50009-2001(2006版)（2）建筑地基基础设计规范：GB50007-2002（3）混凝土结构设计规范：GB50010-2002（4）给水排水构筑物结构设计规范：GB50069-2002（5）给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程：CECS137：2002（6）给水排水工程顶管技术规程：CECS246：20081.3材料井身混凝土：C25fc=11.90MPaft=1.27MPa封底混凝土：C20fc=9.60MPaft=1.10MPa钢筋：钢筋直径d10mm时，采用R235钢筋fy=270MPa钢筋直径≥10mm时，采用HRB335钢筋fy=300MPa1.4地质资料岩土名称上标高（m）下标高（m）土层厚度（m）天然容重(KN/mm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ（°）承载力征qp(kPa)单位摩阻力（kPa）杂填土18.713.55.218.58108010粘土13.58.64.920531426040工作井筒筒身地面深度1m以下采用650mm厚钢筋混凝土砌筑，地面深度1m以上采用370mm厚砖墙砌筑，井筒内径直径6.5m，井筒总高9.1m，基础底板采用钢筋砼现浇650mm厚。接收井筒筒身地面深度1m以下采用550mm厚钢筋混凝土砌筑，地面深度1m以上采用370mm厚砖墙砌筑，井筒内径直径4.5m，井筒总高9.1m，基础底板采用钢筋砼现浇650mm厚。1.设计条件1.1工程概况1.2设计依据地质资料如下表1所示，整个场地无统一地下水，勘探期间测得地下水位标高为16～18m，计算中按最不利18m计算，即井外水位高度为18m。表1土的物理力学指标第11页，共63页2.1工作井井壁内力计算及配筋2.1.1按承载能力极限状态进行计算2.1.1.1外力计算（1）水土压力计算（考虑地下水作用）地面上堆载：qd=15.00kPa地下水位标高：18.00m水下沉井高度：zω=9.40m土的容重加权平均值：γ=9.92KN/m3土内摩擦角加权平均值：φ=11.94°土的粘聚力加权平均值：c=29.83kPa2.井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137：2002）（以下简称《沉井设计规程》）第6.2.3条规定，将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取井壁底部1米一段进行环向计算。井外侧地面堆载按15kN/m2考虑。根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第6.2.3条，并假设同一标高的水平截条上沿井壁互成90°的两点土的内摩擦角相差±5°，计算区域井壁A、B点外侧水平向水土压力：井壁外侧水平向土压力采用郎金主动土压力计算值，地下水位以下土采用浮容重。图1-1工作井、接收井构造图255()(45)2(45)22ooAdEqztgctg255()(45)2(45)22ooBdEqztgctg第12页，共63页所计算点离填土面的深度：z=10.10m土压力计算：EA=19.02kPaEB=37.52kPa井壁侧向水压力采用全部静水压力,计算如下：pω=γωzω=94.00kPa则工作井井壁外侧水平向的水土压力标准值为：pA=113.02kPapB=131.52kPa则工作井井壁外侧水平向的水土压力设计值为：pAd=143.53kPapBd=167.03kPa2.1.1.2井壁环向截面内力计算计算半径rc=3.575m计算系数：ω’=pBd/pAd-1=0.1637内力计算：NA=PAdrc(1+0.7854ω’)=579.10kNNB=PBdrc(1+0.5ω’)=646.01kNMA=-0.1488PAdrc2ω’=-44.69kN.mMB=-0.1366PBdrc2ω’=-47.74kN.m2.1.1.3结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算：（1）c=40mm,as=50mm,h=650mm,h0=600mm,l0=20.20mb=1000mm，（2）C25混凝土，HRB335钢筋，查表得：ξb=0.56（3）e0=Md/Nd=77mm,ef=max（t/30,20）=22mm,ei=e0+ef=99mm,（4）l0/h=31.08η=1+(l0/h)/(1400ei/h0)=1.13ηei=112mm,（5）先按大偏心受压构件，确定混凝土受压区高度x：x=N/fcb=49mm,ξb×h0=0.56×600=336mm,且2as=100mm根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第6.2.3条，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°。内力可按下式计算(图2-2)图2-2截面弯矩分布图图2-1土压力分布示意图第13页，共63页属于大偏心受压构件。es=ηei+h/2-as=387mm,As=As'=Nes/fsd/(h0-as)=1359mm2μ=100As/(bh0)=0.230.2%符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)第9.1.12条的要求。150mm,实际As=2199mm2，满足承载能力要求。纵向按构造钢筋配置，选用：φ18@150mm,2.1.2按正常使用极限状态进行计算2.1.2.1内力计算pA=113.02kPapB=131.52kPa采用2.1.2的计算方法计算正常使用极限状态下的井壁环向截面内力：计算半径：rc=3.575m计算系数：ω’=pB/pA-1=0.1637内力计算：NA=PArc(1+0.7854ω’)=455.99kNNB=PBrc(1+0.5ω’)=508.67kNMA=-0.1488PArc2ω’=-35.19kN.mMB=-0.1366PBdrc2ω’=-37.59kN.m2.1.2.2结构配筋计算（1）fck=16.70MPaftk=1.78MPaEs=200000Mpab=1000mm,h0=600mm,α1=0.0v=0.7c=40mm,（2）ρte=As/0.5bh0=0.0115(3)e0=M/N=77mm,σsq=[