顶管计算书

目录顶管顶力、工作井及接收井计算书........................................................1第一章顶管顶力计算书..........................................................................1一、结构计算依据..............................................................................1二、1000直径管涵顶力计算.............................................................1三、1200直径管涵顶力计算(参数取值采用1000直径管涵顶力计算).........................................................................................................3第二章工作井及接收井计算..................................................................4一、设计条件......................................................................................4二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算..............................5三、抗浮验算....................................................................................10四、地基承载力验算........................................................................11顶管顶力、工作井及接收井计算书第一章顶管顶力计算书一、结构计算依据1.1.国家现行的建筑结构设计规范、规程行业标准以及广东省及肇庆市建筑行业强制性标准规范、规程（给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008）。1.2.工程性质为管线构筑物，兴建地点肇庆市端州区城西，管道埋深3.028～7.426米。1.3钢筋及砼强度等级取值：（1）钢筋HPB300级钢筋强度设计值fy=fy′=270N/mm2HRB400级钢筋强度设计值fy=fy′=360N/mm2（2）三级混凝土管fc=23.1N/mm21.4本工程地下水埋深为0.3～4.5m。二、1000直径管涵顶力计算2.1.推力计算管径D1=1.0m综合摩擦阻力根据取fk=6kPa管外周长S=3.14d=3.14×1.2=3.768m顶入管总长度L=70m管壁厚t=0.1m土的重度3sm/kN18管道覆土层厚度Hs=3.2m顶管机迎面阻力65.1kN2.3182.1414.342ss2gHDNF管线总顶力计算:Fk10fNLDFπ=3.14×1.2×70×6+65.1=1647.66kN钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:NAfFpcQddkk2.31203120215.6N)10001200(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321kN2.3120F2141.958kN3.11647.663.1dk0＜F满足要求三、1200直径管涵顶力计算(参数取值采用1000直径管涵顶力计算)3.1.推力计算管径D1=1.2m综合摩擦阻力fk=6kPa管外周长S=3.14D=3.14×1.44=4.5216m顶入管总长度L=85m管壁厚t=0.12m土的重度3sm/kN18管道覆土层厚度Hs=7.426m顶管机迎面阻力217.58kN426.71844.1414.342ss2gHDNF管线总顶力计算:Fk10fNLDFπ=3.14×1.44×85×6+217.58=2523.596kN钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:NAfFpcQddkk11.44934493110.5N)12001440(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321kN11.4493F3280.68kN3.1596.25233.1dk0＜F满足要求第二章工作井及接收井计算一、设计条件1.1工程概况本计算书为肇庆市端州区蓝带公司污水管网建设工程顶管工作井、接收井结构设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法，即先进行四周外侧及井底的水泥搅拌桩施工,桩身达到设计强度后,再开挖基坑施工护壁成井。基坑每开挖1m深度土，现浇一节1m圆形护壁。本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计。已知：工作井设计地面标高：7.50m，工作井井底标高：为-1.50m，接收井设计地面标高：9.18m，工作井井底标高：为-1.82m。拟定工作井尺寸：t=0.3m，R=3.5m，D=7.6m，H=9.0m拟定接收井尺寸：t=0.3m，R=2.0m，D=4.6m，H=11.0m1.2井身材料混凝土：采用C25，2/9.11mmNfc，2/27.1mmNft。钢筋：钢筋直径d10mm时，采用HPB300钢筋，2270/yfNmm；d≥10mm时，采用热轧钢筋HBR400，2/360mmNfy。1.3地质资料地质资料如下表1所示，地下水位高度为1.2m，即工作井井外水位高度为6.3m，接收井井外水位高度为7.98m。表1土的物理力学指标岩土名称标高（m）天然容重（3/KNmm）粘聚力c(kPa)内摩擦角（°）承载力征值qp(kPa)粉质黏土18.39~6.9917.520.010.0130粉质黏土26.99~1.5917.520.012.0140粉质黏土31.59~-0.1118.417.69.0100粉质黏土4-0.11~-4.2117.622.012.0150图1-1工作井、接收井示意图二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算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，不考虑四周搅拌桩支护的作用。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）井外侧地面堆载按215/dqKNm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：图2-1土压力分布示意图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。计算公式如下：255()(45)2(45)22ooAdEqztgctg255()(45)2(45)22ooBdEqztgctg式中：dq—地面上堆载，取215/dqKNm。—土的容重加权平均值，地下水位以下土采用浮容重，那么有1.47.14.54.1)106.17(1.4)104.18(7.1)105.17(4.5)105.17(2.05.172.1=8.61kN/m2—土内摩擦角加权平均值，11.381.47.14.54.1121.497.1124.5104.1c—土的粘聚力加权平均值，20.33kPa1.47.14.54.1221.46.177.1204.5204.1cz—所计算点离填土面的深度（m）。21.34kPa)2538.1145tg(33.202)2538.1145()tg961.815(2AE37.7kPa)2538.1145tg(33.202)2538.1145()tg961.815(2BE井壁侧向水压力采用全部静水压力，即wwPz，w为水的容重，取103/KNmm。则kPa78)2.19(10wP则工作井井壁外侧水平向的水土压力为：126.17kPa)7834.21(27.1)(27.1WAAPEP146.94kPa)787.37(27.1)(27.1WBBPEP计算系数为：0.1646117.12694.1461ABPP2.1.1.2井壁环向截面内力计算截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）：m41.17kN1646.03.6517.1261488.014488.022cAArPMm44.02kN1646.03.6594.1461366.01366..022cBBrPM截面上压力：520.06kN)1646.07854.01(65.317.126)7854.01(cAArPN580.47kN)1646.05.01(65.394.146)5.01(cBBrPN图2-2截面弯矩分布图2.1.1.3结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算：①保护层厚度为40mm，设50samm，mmmmaths250503000②C25混凝土，HRB400钢筋，查表得52.0b③初始偏心距79mm0.079m06.52017.410NMe附加偏心距max(,20)2030ftemmmmeeefi9920790④偏心距增大系数143.31006.52030010009.115.05.031＞NAfc，取1.0021.150.01lh，取1.0故04.1/1400112100hlhei102.96mm9904.1ie⑤确定混凝土受压区高度x先按大偏心受压求：mm13025052.043.7mm10009.1115200600b1hbfNxc＜，且2100samm属于大偏心受压构件。202.96mm50230096.1022sisahee2301466mm)50250(36096.2021006.5200.1)(ssdsssahfNeAA2mm6003001000%2.0＞即按实际计算钢筋配置，内外钢筋选用HRB400φ18@200，顶环采用φ22加筋，实际配筋面积为21652.1mmsA;纵向按构造钢筋配置，选用φ16@200。2.1.2按正常使用极限状态进行计算2.1.2.1内力计算99.35kPa27.117.126AP115.7kPa27.194.146BP0.1646135.997.1151ABPP截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）：mkN42.231646.03.6535.991488.014488.022cAArPMmkN66.431646.03.657.1151366.01366..022cBBrPM截面上压力：kN51.409)1646.07854.01(65.335.99)7854.01(cAArPNkN06.574)1646.05.01(65.37.115)5.01(cBBrPN2.1.2.2结构配筋计算按压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：max1.90.08eqskcrstedacE2.1cra①混凝土采用C25，7.16ckf，78.1tkf钢筋采用HRB400，522.010/sENmm②2150000mm30