工作井沉井计算(新)

排水法施工，无上部建筑，依靠自重下沉，矩形沉井(7mX5m)单格沉井算例参考给水排水结构设计手册p12271.设计条件（1）地质资料根据地质钻探资料分析，在沉井工程范围内的土层，大致可分为n层，其物理力学指标如下表：厚度重度粘聚力C内摩擦角单位摩阻力极限承载力施工阶段地下水位土层(m)（KN/m3）(KPa)（度）(KPa)(KPa)m素填土2.517.519.511.800淤泥质土3.516.77.63.510粉质粘土4.518.22211.925细沙2.001902425120（2）沉井材料混凝土：采用C25fc=11.9N/mm2ft=1.27N/mm2钢筋：采用热轧钢筋HRB335，fy=300N/mm2(3)工程概况：根据使用要求，沉井平面为矩形内净长：L1=7.00m净宽：L2=5.00m结构高度：H=11.50m沉井井顶位于地面下：a'=1.00m最高地下水位使用阶段位于设计地面0m施工阶段不考虑地下水影响2.下沉验算沉井上部无建筑，考虑依靠自重下沉。假设井壁厚：t=0.8m外长：L11=8.6m外宽：L21=6.6m保护层厚度ht＝50mm刃角踏步宽度：a=0.45mb=0.5mc=0.3m刃角斜面高度；hl=0.6m底板厚度取：h=0.6m纵向框架柱：宽＝0m高＝0m纵向框架底梁：宽＝0m高＝0m纵向框架中梁：宽＝0m高＝0m纵向框架顶梁：宽＝0m高＝0m井壁钢筋混凝土重度：25KN/m3计算跨度L：L10=7.80mL20=5.80m(1)井壁重计算（标准值）6301KN（2）摩阻力计算：多层土的加权平均单位摩阻力：15.80Kpa井壁总摩阻力为：4803KN（3）下沉系数计算由于沉井采用排水施工下沉，浮力：0下沉系数：1.311.05满足下沉要求（4）下沉稳定验算因下沉稳定系数较大，需进行沉井的下沉稳定验算：2611KN验算状态下水的浮力：00.85满足下沉稳定要求3.使用阶段沉井抗浮验算（1）使用阶段沉井自重计算6826KN封底混凝土重：725KNc2)))(5((211125LLaHfFkffkkfkkfwkstFFGk/)(,321112111))2)(2((RaLaLLLRbbfkkfwkRFFGsstk,,kfwF,kfwF,321332211hhhfhfhfhkkkkfckhLLGG211cbhlkLLhCHLLHLLGl]2))()6.0(15.0([2122121112G总重：G=7551KN（2）使用阶段浮力计算6357KN（3）抗浮系数计算1.191.0满足抗浮要求4.封底计算因考虑排水下沉，采用干封底施工，不需要进行水下封底。5.沉井下沉前井壁竖向弯曲计算（1）荷载计算单位长度井壁自重（标准值）231.88KN/m294.5KN/m设计值：（2）内力计算支座弯矩：201.6KN.m跨中弯矩：895.8KN.m（3）深梁配筋计算(3)深梁配筋计算按深梁进行设计跨中：L10=7.80mH=11.50m内力臂：z1=0.65L10=5.07m589mm2支座：L10=7.80mH=11.50m内力臂：)5.1(1211,HLLFsbkfwbkfwFGfwk,))6.0(15.0.(2lbhlckhctHgkGgg2)15.0(210LgM支支中MMLg8)7.0(210，210HL1zfMsyA中2Gz2=0.60L10=4.68m144mm2因求得的钢筋值很小，按构造配筋已能满足要求。6.刃脚计算水平框架作用的判别，1.9991.0刃脚在内外荷载作用下，按悬臂计算（1）刃脚竖向的向外弯曲受力刃脚斜面与水平面夹角：50.20假定刃脚斜面与土的外摩擦角：200取开始下沉时入土深度：hs=hl=0.6m沉井每沿米重量（设计值）：Rj=g=294.5KN/m刃脚内侧水平推力之和：61.2KN刃脚底面地基反力的合力偏心距：0.110m刃脚根部向外的竖向弯矩：56.9KN.m（2）刃脚竖向的向内弯曲受力1.27地面堆积荷载标准值取，qk=10KN/m2准永久值系数为0将该荷载折算为等效的土层荷载3.1m刃脚底部的等效内摩擦角：Z=12.50m24.0002zfMsyA支410441005.01.0LhLfl0)tan(0tan2ahhRlssJPtan126)23(tan2ahbahhlssldljhllldRhPMs)(311'1kqhh)45tan()45((tanarctan45(22022020zcDsG水平向侧压力（标准值）151.3Kpa根据实际土层数调整水平向侧压力（设计值）192.1Kpa刃脚上部的等效内摩擦角：Z=11.90m24.00水平向侧压力（标准值）173.0Kpa水平向侧压力（设计值）219.7Kpa刃脚根部的向内的竖向弯矩：36.2KN.m(3)配筋计算b=1000mmh=800mmh0=755mm刃脚根部外侧竖向钢筋：0.00840.0084252mm2外侧竖向配筋：HRB335级20@2001600mm2内侧水平配筋：HRB335级20@200刃脚根部内侧的竖向钢筋：0.00530.0054160mm21600mm27.沉井井壁计算（按承载能力配筋）(封底前)排水下沉，施工阶段不考虑地下水影响荷载取设计值进行配筋计算，并按控制0.3mm裂缝进行配筋验算。)()45(tan))((202332211wHhhhPssAlD)()45(tan)])(([1202332211'hwHhhhhPsGlsAlD)()45(tan))((2023322'11wHhhhPsGsGeplD)()45(tan)))(((12023322'11'hwHhhhhPsGlsGeplD2'61)2(leplepllhPPMs2110bhAycffss2110bhAycffs201bhfMsc201bhfMscbhffAyts%/45,2.0maxbhffAyts%/45,2.0max)45tan()45((tanarctan45(22022020zcDs(1)取刃脚顶面以上：1.5t=1.2m的井壁进行内力计算①强度计算配筋：井壁所受荷载为：219.7KN刃脚范围内传来的水平荷载：123.5KN1.9991.0水平框架的水平荷载不作修正井壁所受的总荷载为：343.3KN870.2KN.mb=1000mmh=800mmh0=750mm0.13000.13984158mm21740.3KN.m0.26000.30729138mm2实际配筋As=12320mm2内侧水平配筋：HRB335级28@100外侧水平配筋：HRB335级28@50②裂缝验算:井壁所受的荷载为(标准值)：173.0刃脚范围传来的水平荷载（标准值）：97.3KN井壁所受的总荷载为：270.3KN685KN.m1370KN.m裂缝计算：支座弯矩：支座弯矩：跨中弯矩：跨中弯矩：''1eplPP2)(1'hPPepleplPPPPs'11242101LPsM中122101LPSM支''1ALPP2)('lALALhPPPPPP'11242101LPM中122101LPM支s2110bhAycffs201bhfMscs2110bhAycffs201bhfMsc＝f验算裂缝时，选用给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程支座弯矩设计值M＝1370KN.m受拉筋面积定为:As=9138mm2b=1000mmh=800mmh0=750mm受拉筋应力:229.82Mpa受拉配筋率:0.023钢筋弹性模量:Es=200000MPa受拉筋直径取d=28mm钢筋净保护层厚度:C=50mm混凝土抗拉强度标准值:ftk=1.78MPa钢筋表面特征系数:0.701.00受拉钢筋应变不均匀系数:0.880且应在0.4与1.0之间计算裂缝宽度:0.27mm0.3mm(2)取标高负10.70到负5.35的井壁进行内力计算：标高Z=负10.70米处的等效内摩擦角：24.00①强度计算配筋：井壁所受荷载为：222.0Kpab=1000mmh=800mmh0=750mm563KN.m跨中弯矩：)5.1()45(tan))5.1)(((202443322'112wHhhhhPsGsGsD242102LPsM中087.0hAMsqsqbhAteS5.02265.01.1sqtetkf1)1)(11.05.1(8.11maxtessqdEcW)45tan()45((tanarctan45(22022020zcDs0.08410.08792616mm21126KN.m0.16810.18535513mm2内侧水平配筋：HRB335级28@200外侧水平配筋：HRB335级28@100适当减少②裂缝验算:（略）井壁所受的荷载为(标准值)：174.8Kpa根据实际土层数调整443KN.m886KN.m(3)取标高负5.35至井顶面进行内力计算：标高Z=负5.35米处的等效内摩擦角：33.30①强度计算配筋：井壁所受荷载为：125.7Kpa根据实际土层数调整319KN.m0.04760.04881452mm2638KN.m支座弯矩：支座弯矩：跨中弯矩：支座弯矩：跨中弯矩：跨中弯矩：242102LPsM中122102LPsM支)5.1()45(tan)]5.1)((....[202ii22112wHhhhPssD242102LPM中122102LPM支ssGsGshhhhPD)45(tan))((2023322'113242103LPsM中122103LPsM支s2110bhAycffs201bhfMsc201bhfMscs2110bhAycffs201bhfMscs2110bhAycffs201bhfMsc)45tan()45((tanarctan45(22022020zcDs0.09520.10032983mm2内侧水平配筋：HRB335级22@200裂缝验算（略）外侧水平配筋：HRB335级22@1009.沉井井壁计算（封底后）底板与井壁之间无预留钢筋，按《规程》6.1.11条，底板与壁板按简支考虑，池壁之间按固接考虑。使用阶段地下水位为地面0m（1）荷载计算：标高Z=负11.30米处的等效内摩擦角：24.00井壁所受三角形荷载下端最大值：187.3Kpa根据实际土层数调整0.69按两边固定，底边简支，顶边自由查表2.2.3－25弯矩及配筋计算：应输入系数MxmaxMymaxMy0Mx0M0xmax系数0.020730.0156300.039830.09051弯矩236.2373.80.0453.91031.30.0350.0560.0000.0680.1540.0360.0570.0000.0700.168As10691710020915005D22@200D22@200D22@100D28@10010底板配筋计算：底板与井壁之间无预留钢筋，按《规程》6.1.11条，底板与壁板按简支考虑：（1）荷载计算：)2.15.0()45(tan)]2.1)(([