圆形沉井计算表格

一、设计资料1.工程概况2.计算参数井总深H=15.1m井内径D1=12.5m井外径D2=14.2m壁厚t=0.85m计算直径D0=13.35m第一类截面深度h1=1.5m第二类截面深度h2=10m企口高度h3=0.4m底板厚度h4=1.1m刃脚高度h5=1.9m踏面坡口高度h6=0.6m踏面宽度a=0.9m坡口宽度b=0.45m企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.25m封底混凝土边缘厚度h7=1.9m钢筋混凝土容重γ1=25kN/m3π=3.14沉井高出起沉面高度H1=0.5m沉井下沉深度H2=14.6m地下水位离起沉面高度h8=0.5m水容重γs=10kN/m3填土重度γt=18kN/m33.地质资料土层厚度：h1=0.05m单位摩阻力：fk1=10Kpah2=1.2mfk2=18Kpah3=1.2mfk3=10Kpah4=8.7mfk4=20Kpah5=1.8mfk5=10Kpah6=0.65mfk6=12Kpa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qm=10kPa。上部第一层土考虑换填砂层。沉井材料：混凝土强度等级C25；抗渗等级S6；钢筋采用热轧钢筋HRB335，抗拉强度设计值fy=300MPa.1二、抗浮计算井壁自重：（标准值）底板底以上G1k=((D1+d)×h1×d+D0×h2×t+(D1-c)×h3×c+0.5×(D1-c)×c×c+D0×h4×t)×π×γ1=10420.99KN刃脚G2k=((D2-a-b)×h5×(a+b)+(D2-a)×h6×a+0.5×(D2-2×a-b)×h6×b)×π×γ1=3277.81KN井壁自重Gok=G1K+G2K=13698.80KN底板自重Gdk=(0.25×D1×D1×h4-0.5×(D1-c)×c×c)×π×γ1=3329.95KN封底混凝土自重Gfk=0.25×(D2-2×（a+b）)×(D2-2×（a+b）)×(h7+h6/2)×π×23=5253.10KN井壁上土重Gtk=π×（D2-（t-d）)×（t-d）×h1×γt=691.80KN抗浮验算Kf=(G0k+Gdk+Gfk+Gtk)/(γs×π×D2×D2×(H2-h8-h6/2)/4)=1.05≥1.00满足《规程》抗浮要求三、下沉计算摩阻力计算(标准值)单位面积摩阻力fka=(h1×fk1+h2×fk2+h3×fk3+h4×fk4+h5×fk5+h6×fk6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)=17.20KPa总摩阻力Ffk=π×D2×(H2-h1+H1-2.5)×fk=8512.01KN排水下沉系数Kst=G0k/Ffk=1.61＞1.05满足《规程》下沉要求地基土极限承载力Rj=160Kpa排水下沉稳定系数Kst,s=G0k/(Ffk+0.25×π×(D22-(D2-2(a+b))2)×Rj)=0.8=0.8～0.9满足《规程》下沉稳定要求2四、圆形沉井井壁环向计算（水土分算）刃脚处土的粘聚力c=11kPa土的内摩擦角β=11°刃脚处土的重度γ0=16.9kN/m3计算深度z=H2=14.6mtg(45-β/2)=0.82土壤等值内摩擦角φ=2×(45-arctg(tg(45-β/2)-2c/γ0z))=17.362°λ=tg2(45-φ/2)=0.5396λ1=tg2(45-(φ+5)/2)=0.4482λ2=tg2(45-(φ-5)/2)=0.6464土重度γ1=18kN/m3土浮重度γ2=11kN/m3水重度γs=10kN/m3分项系数：结构自重k1=1.20沉井外土压k2=1.27地面活荷载k3=1.40地下水压力k4=1.27顶管顶力k5=1.30地面堆积荷载qm=10kN/m2起沉标高b1=3.40m地下水位标高b2=3.40m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，即原地面下0.5米计算截面一标高b01=-9.65m计算截面二标高b02=-8.70m计算截面三标高b03=-4.40m刃脚坡口顶标高b3=-10.60m刃脚坡口底标高b4=-11.20m3刃脚根部段中心标高(-9.65）计算高度hc=1.5(a+b)=2.025m为便于计算取hc=h5=1.9m刃脚h6传来的荷载PA1=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)×γ2)×λ1+k4×(b2-b3)×γs+k3×qm×λ1=271.74kN/m2PA2=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ1+k4×(b2-b4)×γs+k3×qm×λ1=283.11kN/m2PB1=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)×γ2)×λ2+k4×(b2-b3)×γs+k3×qm×λ2=313.28kN/m2PB2=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ2+k4×(b2-b4)×γs+k3×qm×λ2=326.31kN/m2PA=0.5×(PA1+PA2)×(b3-b4)=166.45kN/mPB=0.5×(PB1+PB2)×(b3-b4)=191.88kN/m截面受力qA=(k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b01)×γ2)×λ1+k4×(b2-b01)×γs+k3×qm×λ1)×hc+PA=648.53kN/mqB=(k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b01)×γ2)×λ2+k4×(b2-b01)×γs+k3×qm×λ2)×hc+PB=747.88kN/mω=qB/qA-1=0.1532截面内力：MA=-658.67KN.mMB=-604.66KN.mNA=4849.77KNNB=4660.50KN2700mm2/m选筋d25@150截面受力：qA=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ1+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ1=235.71kN/m2qB=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ2+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ2=271.99kN/m2ω=qB/qA-1=0.1539截面内力：MA=-240.52KN.m/mMB=-220.80KN.m/mNA=1763.55KN/mNB=1694.44KN/m1700mm2/m选筋d20@150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=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（-8.70）。qAr(1+0.5ω)=-0.1366qAr2ω=qAr(1+0.7854ω)=qAr(1+0.5ω)=-0.1488qAr2ω=1、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-0.1366qAr2ω=qAr(1+0.7854ω)=-0.1488qAr2ω=4截面受力：qA=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b03)×γ2)×λ1+k4×(b2-b03)×γs+k3×qm×λ1=154.17kN/m2qB=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b03)×γ2)×λ2+k4×(b2-b03)×γs+k3×qm×λ2=178.55kN/m2ω=qB/qA-1=0.1581截面内力：MA=-161.58KN.m/mMB=-148.34KN.m/mNA=1156.89KN/mNB=1110.46KN/m1700mm2/m选筋d20@150五、纵向弯曲计算（四支点）单位周长井壁自重g=G0k/(D0×π)=326.79KN/m设计值gs=k1×g=392.15KN/m沉井井壁中心半径rc=D0/2=6.675m内力计算：跨中弯矩M0=1933.40KN.m支座弯矩M1=3747.19KN.m最大剪力V=2054.82KN最大扭矩T=578.81KN.m按深梁进行配筋计算L0=D0×π/4=10.48m支座截面内力臂Z=0.6×L0=6.29m刃脚底部配筋As1=M0/(300×Z)=1024.94mm2/m5d22井壁上端配筋As2=M1/(300×Z)=1986.47mm2/m4d25+2d20由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。六、竖向拉断计算计算拉力Smax=1/4×gs=98.04KN/m按强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=1700mm2/m选筋d22@2003、计算截面三：计算点标高为井壁中心处（-4.40）选筋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=0.01055gsrc2=-0.1488qAr2ω=选筋-0.1366qAr2ω=qAr(1+0.7854ω)=qAr(1+0.5ω)=0.25πgsrc=0.03524πgsrc2=0.0683πgsrc2=5七、刃脚计算1、刃脚向外挠曲计算（1）沉至井深一半（沉井全高计算）单位周长井壁自重g=G0k/(D0×π)=326.79KN/m设计值gs=k1×g=392.15KN/m刃脚斜面部分反力V2=gs×b/(b+2a)=78.43KN/M刃脚斜面水平推力H=V2tg(α-β)=50.90KN/M对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M=H×(2/3h6)=20.36KN.M/M水平内力N=H×(D2-a-b)/2=327.04KN（2）沉井开始下沉（首节计算）井总深H=4.3m井内径D1=12.5m井外径D2=14.2m壁厚t=0.85m计算直径D0=13.35m第一类截面深度h1=0m第二类截面深度h2=0.7m企口高度h3=0.4m底板厚度h4=1.1m刃脚高度h5=1.9m踏面坡口高度h6=0.6m踏面宽度a=0.9m坡口宽度b=0.45m企口宽度c=0.3m第一类截面壁厚d=0.25m封底混凝土边缘厚度h7=1.9m钢筋混凝土容重γ1=25kN/m3π=3.14°°20刃脚斜面与水平线的夹角α=53土壤与混凝土的摩擦角β=6井壁自重：（标准值）底板底以上G1k=((D2-d)×h1×d+D0×h2×t+(D1-c)×h3×c+0.5×(D1-c)×c×c+D0×h4×t)×π×γ1=1761.42KN刃脚G2k=((D2-a-b)×h5×(a+b)+(D2-a)×h6×a+0.5×(D2-2×a-b)×h6×b)×π×γ1=3277.81KN井壁自重G0k=G1k+G2k=5039.23KN刃脚斜面与水平线的夹角α=53°土壤与混凝土的摩擦角β=20°单位周长井壁自重g=G0/(D0×π)=120.21KN/m设计值gs=k1×g=144.26KN/m刃脚底端的竖向地基反力Rj=gs=144.26KN/M刃脚的斜面高度hl=h6=0.60m刃脚的入土深度hs=hl=0.60m刃脚内侧水平推力之和H=Rj×hs×tg(α-β)/(hs+2a×tgα)=18.81KN/M地基反力合力偏心距dl=hl/(2tgα)-hs×(3a+2b)/(6hs+12a×tgα)=0.11m对刃脚端部截面中心的向外悬臂弯矩M=H×(hl-hs/3)+Rj×dl=22.78KN.M/M水平内力N=H×(D2-a-b)/2=120.85KN2、刃脚向内挠曲计算刃脚根部侧压力PA=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)×γ2)×λ+k4×(b2-b3)×γs+k3×qm×λ=290.89kN/m2刃脚底部侧压力PB=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ+k4×(b2-b4)×γs+k3×qm×λ=303.04kN/m2刃脚竖向向内弯曲受力M=1/6（2×PB+PA）×h6×h6=53.82KN.M/M2700mm2/m选筋d25@150据上述计算结果，按强度配筋，由理正软件计算得刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋均为构造配筋，面积=