顶管计算手册

一、结构计算依据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东莞市建筑行业强制性标准规范、规程。2、由深圳地质建设工程公司提供的补充勘察报告。3、工程性质为管线构筑物，兴建地点东莞市长安镇，管道埋深2.90~6.30米。4、本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。5、管顶地面荷载取值为：汽－20。6、钢筋及砼强度等级取值：（1）钢筋Ф—HPB235级钢筋强度设计值fy=fy′=210N/mm2Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/mm2（2）砼：采用C20、C25。7、本工程地下水埋深为0.3~4.5m。8、本计算未采用专业计算软件。二、800直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=0.8m综合摩擦阻力R=5kPa管外周长S=3.14d=3.14x0.872=2.74m顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.036m顶入管每米重量W={3.14X（0.8722-0.82）/4}X22=2.05KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x2.74+2.05x0.2=14.11kN/m初始推力F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x0.8722=133.13kN总推力F=F0+f0L=133.13+14.11x150=2249.6kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值Pt=1.3x2249.6=2924.5kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3m沉井中心半径rc=3.25mqAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x2924.5/3x3x3.25x3.14=127.37kpaqA=127.37x(9-1.8)/9=101.89kpaMA=-0.307qAr2c=-0.307x101.89x3.252=-330.4kN.m3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k=tg2（45°-235）.[(17.5-10)x7.7]+tg2（45°-235）x10=18.29kN/m2被动土压力标准值Fp,k=tg2（45°+235）.[(17.5-10)x7.7]+tg2（45°+235）x10=250kN/m2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X3.5X7.7X18.29=386.94KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X3.5X7.7X250=5288.94KNhp=H/3=6.7/3=2.23m§=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.74Ptk=2249.6≤§(0.8Epk-Eep,k)=0.74x(0.8x5288.94-386.9)=2844.75KN满足规范要求二、1000直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=1.0m综合摩擦阻力R=5kPa管外周长S=3.14d=3.14x1.072=3.366m顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.036m顶入管每米重量W={3.14X（1.0722-1.02）/4}X22=2.58KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x3.366+2.58x0.2=17.35kN/m初始推力F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.0722=201.2kN总推力F=F0+f0L=201.2+17.35x150=2803.1kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值Pt=1.3x2803.1=3644.03kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3.0m沉井中心半径rc=3.25mqAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x3644.01/3x3.0x3.25x3.14=158.70kpaqA=158.70x(9.0-1.8)/9.3=126.96kpaMA=-0.307qAr2c=-0.307x126.96x3.252=-411.7kN.m3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k=tg2（45°-235）.[(17.5-10)x7.6]+tg2（45°-235）x10=18.09kN/m2被动土压力标准值Fp,k=tg2（45°+235）.[(17.5-10)x7.6]+tg2（45°+235）x10=247.23kN/m2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X3.5X7.6X18.09=377.74KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X3.5X7.6X247.23=5162.41KNhp=H/3=7.6/3=2.53m§=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.84Ptk=2803.1≤§(0.8Epk-Eep,k)=0.84x(0.8x5162.4-247.23)=3261.5KN满足规范要求三、1200直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=1.2m综合摩擦阻力R=5kPa管外周长S=3.14d=3.14x1.28=4.019m顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.040m顶入管每米重量W={3.14X（1.282-1.22）/4}X22=3.43KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x4.019+3.43x0.2=20.78kN/m初始推力F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.282=286.8kN总推力F=F0+f0L=286.8+20.78x150=3403.95kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值Pt=1.3x3403.95=4425.14kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3.3m沉井中心半径rc=3.775mqAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x4425.14/3x3.3x3.775x3.14=150.84kpaqA=150.84x(9.3-1.9)/9.3=120kpaMA=-0.307qAr2c=-0.307x120x3.7752=-525.10kN.m3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k=tg2（45°-235）.[(17.5-10)x8.2]+tg2（45°-235）x10=19.31kN/m2被动土压力标准值Fp,k=tg2（45°+235）.[(17.5-10)x8.2]+tg2（45°+235）x10=263.84kN/m2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X8.2X19.31=503.41KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X8.2X263.84=6878.27KNhp=H/3=8.2/3=2.73m§=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.83Ptk=3403.95≤§(0.8Epk-Eep,k)=0.83x(0.8x6878.27-503.41)=4149.34KN满足规范要求四、1400直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=1.4m综合摩擦阻力R=5kPa管外周长S=3.14d=3.14x1.496=4.697m顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.048m顶入管每米重量W={3.14X（1.4962-1.42）/4}X22=4.80KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x4.697+4.80x0.2=24.45kN/m初始推力F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.4962=391.8kN总推力F=F0+f0L=391.8+24.45x150=4058.55kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值Pt=1.3x4058.55=5276.12kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3.4m沉井中心半径rc=3.775mqAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x5276.12/3x3.4x3.775x3.14=174.55kpaqA=174.55x(10.2-1.9)/10.2=142.04kpaMA=-0.307qAr2c=-0.307x142.04x3.7752=-621.40kN.m3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k=tg2（45°-235）.[(17.5-10)x9.7]+tg2（45°-235）x10=22.34kN/m2被动土压力标准值Fp,k=tg2（45°+235）.[(17.5-10)x9.7]+tg2（45°+235）x10=305.35kN/m2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X9.7X22.34=688.941KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X9.7X305.35=9416.6KNhp=H/3=9.7/3=3.23m§=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.95Ptk=4058.55≤§(0.8Epk-Eep,k)=0.95x(0.8x9416.5-688.94)=6502.05KN满足规范要求五、1500直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=1.5m综合摩擦阻力R=5kPa管外周长S=3.14d=3.14x1.604=5.037m顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.052m顶入管每米重量W={3.14X（1.6042-1.52）/4}X22=5.58KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x5.037+5.58x0.2=26.30kN/m初始推力F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.6042=450.4kN总推力F=F0+f0L=450.4+26.30x150=4395.55kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值Pt=1.3x4395.55=5714.22kN顶管力至刃脚底的距离：hf=3.45m沉井中心半径rc=3.775mqAmax=4Pt/3rchfx3.14=4x5714.22/3x3.45x3.775x3.14=186.31kpaqA=186.31x(10.35-1.9)/10.35=152.11kpaMA=-0.307qAr2c=-0.307x151.11x3.7752=-665.45kN.m3后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k=tg2（45°-235）.[(17.5-10)x10.5]+tg2（45°-235）x10=23.96kN/m2被动土压力标准值Fp,k=tg2（45°+235）.[(17.5-10)x10.5]+tg2（45°+235）x10=327.49kN/m2沉井前方主动土压力标准值Eep,k=1/4X3.14X4.05X10.5X23.96=799.841KN沉井后方被动土压力标准值Epk=1/4X3.14X4.05X10.5X327.49=10932.31KNhp=H/3=10.5/3=3.5m§=(hf-︳hf-hp︳)/hf=0.95Ptk=4395.55≤§(0.8Epk-Eep,k)=0.95x(0.8x10932.2-799.84)=7548.62KN满足规范要求六、1600直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=1.6m综合摩擦阻力R=5kPa管外周长S=3.14d=3.14x1.71=5.369m顶入管总长度L=150m管壁厚t=0.055m顶入管每米重量W={3.14X（1.712-1.62）/4}X22=6.29KN/m管涵与土之间摩擦系数f=0.20每米管子与土层之间的综合摩擦阻力f0=RS+Wf=5x5.369+6.29x0.2=28.1kN/m初始推力F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.712=511.9kN总推力F=F0+f0L=511.9+28.1x150=4726.90kN2、壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值Pt=1.3x4726.9=6144.97kN