CECS137-2002给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计制度.pdf

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1、建标 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中国工程建设标准化协会标准 给水排水工程 钢筋混凝土沉井结构设计规程 北京 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 中国工程建设标准化协会标准 给水排水工程 钢筋混凝土沉井结构设计规程 主编单位 上海市政工程设计研究院 批准单位 中国工程建设标准化协会 施行日期年月日 北京 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 前言 本规程原属于 给水排水工程结构设计规范中第 六章的内容根据逐步与国际接轨的需要 现将本规程独立成本 以便于工程应用和今后修订据此 按中国工程建设标准化协会 建标协字第号 关于下达推荐性标准编制计划

2、的函 的要 求进行编制 本规程根据国家标准 建筑结构可靠度设计统一标准 和 工程结构可靠度设计统一标准规定 的原则 采用以概率理论为基础的极限状态设计方法编制 并与有 关的结构专业设计规范协调一致 本规程总结了原 给水排水工程结构设计规范近 十多年来的应用情况 吸取了国内的工程实际经验和国外相关标 准的内容 对原规范的内容做了大量的充实和完善 根据国家计委标号文 关于请中国工程建设标准 化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知 的要求 现批准协会标准 给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规范 编号为推荐给工程建设设计 施工 使用单位采 用 本规程第 条建议列入 工程建设标准强制 性条文

3、本规程由中国工程建设标准化协会贮藏构筑物委员会 北京西城区月坛南街乙二号北京市市政工程设计 研究总院 邮编归口管理 并负责解释在使用中如发现 需要修改或补充之处 请将意见和资料径寄解释单位 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 主编单位 上海市政工程设计研究院 主要起草人 葛春辉王广平王恒栋杜一鸣缪宇宁 王大龄汤伟汪天翔 中国工程建设标准化协会 年月日 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 目次 总则 主要术语 符号 主要术语 主要符号 材料 结构上的作用 作用分类和作用代表值 永久作用标准值 可变作用标准值和准永久值系数 基本设计规定 一般规定 承载能力极限状态计

4、算 正常使用极限状态验算 沉井下沉和结构计算 一般规定 圆形沉井 矩形沉井 构造要求 一般规定 基本构造 附录钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心受拉 压 状态时的最大裂缝宽度计算 附录带中隔墙圆形沉井的内力计算 本规程用词说明 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 总则 为了在给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计中贯彻国 家的技术经济政策 力求做到技术先进 经济合理 安全适用 确保 质量 制定本规程 本规程适用于给水排水工程中各类钢筋混凝土沉井结构 的设计 本规程根据 建筑结构可靠度设计统一标准 工程结构可靠度设计统一标准及 给水排水工程构筑 物结构设计规范规定的原则制定符号 计量

5、单位和 基本术语按照 建筑结构设计术语和符号标准的规 定采用 按本规程设计时 材料和施工质量尚应符合 给水排水构 筑物施工及验收规范等有关标准的要求 对拟建在地震区 冻土地区 湿陷性黄土地区及膨胀土地 区的沉井 设计时尚应符合现行有关标准的规定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 主要术语和符号 主 要 术 语 沉井和干式沉井 沉井指在地面制作后 从井内部取土下沉至预定标高的结构 干式沉井指使用时井内无水的沉井 刃脚 沉井壁板下端带有斜面的部分 用于支承沉井重量和切土下沉 排水下沉 沉井下沉过程中 在取土作业时排除井内积水 不排水下沉 沉井下沉过程中 在取土作业时不排除井内积水

6、 主 要 符 号 作用 作用效应和抗力 主动土压力合力标准值 被动土压力合力标准值 井壁外侧土的摩阻力标准值 冰的极限抗压强度 主动土压力标准值 被动土压力标准值 融流冰块的压力标准值 流水压力标准值 水的浮托力标准值 沉井自重标准值 顶管力标准值 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 结构构件抗力设计值 水流的平均流速 混凝土构件的最大裂缝宽度 材料性能 混凝土的抗冻等级 混凝土的抗渗等级 几何参数 沉井水下封底混凝土厚度 刃脚斜面垂直高度 顶管力至刃脚底部的距离 沉井入土深度 沉井中心至设计水位的距离 最低冲刷线至井顶的距离 圆形沉井井壁中心半径 井壁厚度 沉井中隔墙厚度 冰

7、层厚度 设计系数 主动土压力系数 被动土压力系数 水流力系数 下沉系数 下沉稳定系数 抗浮系数 抗滑移系数 抗倾覆系数 迎水流面体型系数 淹没深度影响系数 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 材料 沉井结构的混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值 确定干式沉井主体结构的混凝土强度等级不应低于湿式 沉井主体结构的混凝土强度等级不应低于 水下封底混凝土强度等级不宜低于 凡有抗渗要求的沉井 壁板和底板混凝土的抗渗等级应通 过试验确定 并应符合表要求 表混凝土抗渗等级的选用 最大水头与混凝土厚度的比值抗渗筹级 注 混凝土抗渗等级系指 龄期为的混凝土试件 施加水压力后 满足不渗水指标 最

8、冷月平均气温低于的地区 外露的井壁混凝土应 具有良好的抗冻性能 并应按表的要求采用抗冻混凝土 用水泥不得采用火山灰硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥 表混凝土抗冻等级的选用 冻融循环次数 最冷月平均气温 低于 注混凝土抗冻等级系指 龄期为的混凝土试件 在进行相应冻融循环 总次数次作用后 其强度降低不大于重量损失不超过 气温应根据连续年以上的实测资料 统计其平均值确定 冻融循环总次数系指一年内气温从以上降至以下 然后回升至 以上的交替次数 对于地表水取水头部 尚应考虑一年中月平均气温 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 低于期间 因水位涨落而产生的冻融交替次数 此时水位每涨落一次 应按

9、一次冻融计算 当沉井混凝土满足抗渗要求时 可不作外加的抗渗处理 当地下水和井内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时 应按现行有 关标准或进行专门试验确定防腐措施 沉井混凝土的碱含量最大值应符合 混凝土碱含量限值标 准的规定 沉井结构的混凝土可根据需要适当采用外加剂当采用 外加剂时 应符合 混凝土外加剂应用技术规范的规 定 普通钢筋应选用和钢筋 对必 须进行验算裂缝宽度的构件宜优先选用变形钢筋 沉井结构的混凝土及钢筋的力学性能指标 应按 混凝土 结构设计规范的规定采用 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 结构上的作用 作用分类和作用代表值 沉井结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类永

10、 久作用应包括结构自重 土的侧向压力 沉井内的静水压力 可变 作用应包括沉井顶板和平台活荷载 地面活荷载 地下水压力 侧 压力 浮托力顶管的顶力 流水压力 融流冰块压力等 沉井结构设计时 不同荷载应采用不同的代表值 对永久 荷载 应采用标准值作为代表值 对可变荷载 应根据设计要求采用标准值 组合值或准永久值 作为代表值 当结构承受两种或两种以上可变作用 承载能力极限状态 按作用效应基本组合计算或正常使用极限状态按作用效应标准组 合验算时 应采用标准值和组合值作为可变作用代表值可变作 用组合值应为可变作用的标准值乘以作用组合值系数 当正常使用极限状态按作用效应准永久组合验算时 应采 用准永久值作

11、为可变作用代表值可变作用准永久值应为可变作 用的标准值乘以准永久值系数 永久作用标准值 结构自重的标准值 可按结构构件的设计尺寸与相应材料 的重度计算确定 钢筋混凝土重度可取素混凝土重度可 取永久设备的自重标准值 可按设备样本提供的数据 采用 构件上设备转动部分的自重和轴流泵的轴向力应乘以动力 系数后作为标准值 动力系数可取 作用在沉井壁上的侧向主动土压力标准值 应按下列规定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 确定 对地面水平 地下水位以上的主动土压力标准值应按下式 计算 式中地下水位以上的主动土压力标准值 主动土压力系数 砂性土的内摩擦角 对粘性土可采用下式将粘聚 力和内摩

12、擦角折算成等效内摩擦角 土的重度 自地面至计算截面处的深度 对地面水平 地下水位以下的主动土压力标准值应按下式 计算 式中地下水位以下的主动土压力标准值 自地面至地下水位的距离 地下水位以下土的有效重度 可按采 用 对地面水平 多层土层的主动土压力标准值应按下式计 算 式中第层土层中 距地面深度处的主动土压力 标准值 第层土的重度当位于地下水位以下 时取有效重度 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 第层土的重度当位于地下水位以下时 取有效重度 第层土的厚度 第层土的主动土压力系数 自地面至第土层计算截面处的深度 作用在沉井壁上的侧向被动土压力标准值 应按下列规定 确定 对地面水

13、平 地下水位以上的被动土压力标准值应按下式 计算 式中地下水位以上的被动土压力标准值 被动土压力系数 对地面水平 地下水位以下的被动土压力标准值应按下式 计算 式中地下水位以下的被动土压力标准值 对地面水平 多层土层的被动土压力标准值应按下式计 算 式中第层土层中 距地面深度处的被动土压力标 准值 第层土的被动土压力系数 沉井内的静水压力应按设计水位计算清水的重度可取 污水的重度根据水质可取 可变作用标准值和准永久值系数 沉井顶板和平台的活荷载标准值应根据实际情况确定 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 当无特殊要求时可取准永久值系数取 地面活荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值应

14、按下列规 定确定 地面活荷载可分为地面堆积荷载和地面车辆荷载 地面堆积荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值 可折算为 等效的土层厚度进行计算当无明确要求时 地面堆积荷载标准 值可取 地面车辆荷载作用在沉井壁上的侧压力标准值 应为该荷 载标准值传递到计算深度处的竖向压力标准值乘以计算深度处土 层的主动土压力系数 地面堆积荷载和地面车辆荷载作用在沉井井壁上的侧压 力标准值取二者中的较大值 准永久值系数可取 地下水 包括上层滞水 对沉井作用的标准值和准永久值 系数应按下列规定采用 沉井侧壁上的水压力标准值应按静水压力计算 计算地下水压力标准值的设计水位 应按施工阶段和使用 阶段当地可能出现的最高和最低水

15、位采用 水压力标准值的相应设计水位 应根据对结构的作用效应 确定取最低水位或最高水位当取最低水位时 相应的准永久值 系数应取当取最高水位时 相应的准永久值系数可取平均水 位与最高水位的比值 地下水对沉井浮托力的标准值 应按最高水位乘以浮托力 折减系数确定浮托力折减系数 对非岩质地基取对岩石地 基按其破碎程度确定 当基岩面设置滑动层时取 当沉井位于江心时 作用在沉井上的流水压力标准值 应 根据设计水位按式计算确定 图流水压力的准永 久值系数 应按第条第款的规定确定 Hd Hw Hw/3 Fdw, k 1 2 3 4 Hd Hd/3 Fdw, k 1 2 3 4 d0 工程建设标准全文信息系统 工

16、程建设标准全文信息系统 非淹没式淹没式 图作用在沉井上的流水压力 沉井中心设计水位河床线最低冲刷线 式中流水压力标准值 作用在沉井上的水流力系数 可按表采 用 淹没深度影响系数 按表采用 对于非淹 没式应为 水的重度 水流最大设计流速沿井垂直面的平均流速 重力加速度 沉井的阻水面积深度计算至最低冲刷线 处 表水流力系数 沉井体型方形矩形圆形尖端形长圆形 表淹没深度影响系数 注沉井中心至水面的距离沉井最低冲刷线至井顶的距离 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 河道内融流冰块作用在沉井上的压力标准值 可按下列规 定确定 作用在沉井上的融流冰块压力标准值 可按下式计算 式中沉井上融流

17、冰块的压力标准值 沉井迎冰流面的体型系数 矩形时取圆形时取 尖端形时按表采用 冰的极限抗压强度初融流冰水位时按 采用 作用面宽度 冰厚按实际情况确定 表尖端形沉井体型系数 沉井迎水流面的角度 融流冰块压力的准永久值系数 对东北地区和新疆北部地 区可取对其他地区可取 当沉井作为顶管工作井时 作用在沉井上的顶力标准值应 按有关标准或当地的经验公式确定 其准永久值系数取 对于有顶盖的江心沉井 在设计时应考虑使用中可能形成 的真空压力真空压力的标准值可根据使用条件确定 其准永久 值系数取 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 基本设计规定 一 般 规 定 各类沉井结构构件均应按承载能力极

18、限状态计算 沉井结构按承载能力极限状态计算时 除结构整体稳定性 验算外 其余均采用分项系数设计表达式 各类沉井结构构件的使用阶段均应按正常使用极限状态 验算对轴心受拉和小偏心受拉构件应按作用效应标准组合进行 抗裂度验算 对受弯构件和大偏心受拉构件应按作用效应准永久 组合进行裂缝宽度验算 对需要控制变形的结构构件应按作用效 应准永久组合进行变形验算 各种形式的沉井均应进行沉井下沉 下沉稳定性及抗浮稳 定性验算 必要时尚应进行沉井结构的倾覆和滑移验算 验算时抵抗力应只计永久作用 可变作用不应计入参与组 合的作用力均采用标准值沉井的工作特征设计系数应符合表 的要求 表沉井的工作特征设计系数 工作特征

19、设计系数 下沉 下沉稳定 抗滑动 抗倾覆 抗上浮不计侧壁阻力 注 稳定验算公式见沉井下沉及结构计算条款 沉井的地基承载力和变形验算 应按照现行国家标准 建 筑地基基础设计规范的规定执行 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 承载能力极限状态计算 沉井结构构件按承载能力极限状态计算时 应采用下列设 计表达式 式中结构重要性系数 在一般情况下沉井安全等级可取 二级 重要性系数取 作用效应组合的设计值 结构构件抗力的设计值 按 混凝土结构设计规范 的规定确定 沉井按承载能力极限状态进行强度计算时 作用效应的基 本组合设计值应按下列规定确定 强度计算的作用效应基本组合设计值 应按下式确定

20、 式中第个永久荷载的分项系数 分别为第一个和第个可变荷载的分项系数 第个永久荷载的标准值 第一个可变荷载的标准值 取地表水或地下水的 作用作为第一个可变荷载 第个可变荷载的标准值 分别为第个永久荷载 第一个可变荷载和第 个可变荷载的荷载效应系数 可变荷载的组合值系数 取 永久荷载分项系数 应按表的规定采用 表永久荷载分项系数 永久荷载类别分项系数 结构自重当对结构有利时取 沉井内水压当对结构有利时取 沉井外土压当对结构有利时取 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 可变荷载分项系数 应按表的规定采用 表可变荷载分项系数 可变荷载类别分项系数 顶板和平台活荷载 地面活荷载 地下水压

21、力 顶管的顶力 流水压力 融流冰块压力 强度计算的作用效应基本组合设计值 应根据沉井所处的 环境及其工况取不同的作用项目不同工况的项目组合可参照表 确定 表不同工况的作用组合 沉井环境及工况 作用项目 永久作用可变作用 结构 自重 沉井 内水 压 沉井 外土 压 顶板 活荷 载 沉井 外水 压 顶管 顶力 流水 压力 融流 冰压 力 陆地 沉井 施工 期间 工作井 非工作井 使用 期间 沉井内无水 沉井内有水 江心 沉井 施工 期间 工作井 非工作井 使用 期间 沉井内无水 沉井内有水 注符号表示排水下沉沉井的作用项目 符号表示带水下沉沉井的永久作用项目 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准

22、全文信息系统 正常使用极限状态验算 沉井结构构件按正常使用极限状态设计时 应分别按作用 效应的标准组合或准永久组合进行验算结构构件的变形 抗裂 度和裂缝宽度计算值应满足相应的规定限值 当沉井结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时 应控制抗 裂度 并取作用效应的标准组合按下列规定确定 对正常使用极限状态验算 作用效应标准组合的设计值应 按下式计算 式中作用效应组合设计值 标准组合应根据沉井所处的不同环境及其工况按表 选取 当沉井结构构件处于受弯 大偏心受压或大偏心受拉时 应控制裂缝宽度 并取作用效应的准永久组合按下列规定确定 正常使用极限状态验算时 作用效应准永久组合的设计值 应按下式计算 式中第个

23、可变荷载的准永久值系数 准永久组合应根据沉井所处的环境及其工况按表 选取不同的作用项目组合 钢筋混凝土沉井结构构件处于轴心受拉或小偏心受拉时 抗裂度验算应满足下列规定 对轴心受拉构件 应满足 式中构件在作用效应标准组合下 计算截面上的纵向力 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 混凝土轴心抗拉强度标准值按现行国家 标准 混凝土结构设计规范的规定采 用 混凝土净截面面积 验算截面内纵向受拉钢筋的总截面面积 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值 混凝土拉应力限制系数 取 对小偏心受拉构件 应满足 式中纵向拉力对截面重心的偏心距 构件换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩 构件换算截面面积 受拉区

24、混凝土的塑性影响系数 按现行国家标准 混 凝土结构设计规范的规定采用 钢筋混凝土沉井结构构件处于受弯 大偏心受拉或大偏心 受压时 最大裂缝宽度限值应按表确定 表沉井的最大裂缝宽度限值 类别 污水构筑物 净水构筑物 钢筋混凝土沉井结构构件处于受弯 大偏心受拉或大偏心 受压时 最大裂缝宽度可按附录计算确定 当沉井平台梁支承竖向传动装置设备时 应按作用效应准 永久组合进行变形验算 其挠度计算值符合下式要求 式中支承梁的挠度计算值 支承梁的计算长度 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 沉井下沉和结构计算 一 般 规 定 沉井井壁外侧与土层间的摩阻力及其沿井壁高度的分布 图形 应根据工程

25、地质条件 井壁外形和施工方法等 通过试验或 对比积累的经验资料确定当无试验条件或无可靠资料时 可按 下列规定确定 井壁外侧与土层间的单位摩阻力标准值可根据土层类 别按表的规定选用 表单位摩阻力标准值 土 层 类 别土 层 类 别 流塑状态粘性土砂性土 可塑 软塑状态粘性土砂砾石 硬塑状态粘性土卵石 泥浆套 注 当井壁外侧为阶梯形并采用灌砂助沉时 灌砂段的单位摩阻力标准值可取 当沿沉井深度土层为多种类别时 单位摩阻力可取各层土 单位摩阻力标准值的加权平均值该值可按下式计算 式中多土层单位摩阻力标准值的加权平均值 第层土的单位摩阻力标准值按表 H H-5m5m fkfk 0 .5 0 .7fk 5

26、m H H-5m-hh 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 选用 第层土的厚度 沿沉井下沉深度不同类别土层的层数 摩阻力沿沉井井壁外侧的分布图形 当沉井井壁外侧为直 壁时 可按图采用 当井壁外侧为阶梯形时 可按图 采用 直壁式井壁外侧阶梯式井壁外侧 图摩阻力沿井壁外侧的分布 沉井下沉系数应符合下式要求 式中下沉系数 沉井自重标准值 包括外加助沉重量的标准值 下沉过程中水的浮托力标准值 井壁总摩阻力标准值 当下沉系数较大 或在下沉过程中遇有软弱土层时 应根 据实际情况进行沉井的下沉稳定验算 并符合下式的要求 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中下沉稳定系数 验

27、算状态下水的浮托力标准值 验算状态下井壁总摩阻力标准值 沉井刃脚 隔墙和底梁下地基土的极限承载力之和 参照表选用 表地基土的极限承载力 土的种类 极限承载力 土的种类 极限承载力 淤泥软塑 可塑状态粉质粘土 淤泥质粘性坚硬 硬塑状态粉质粘土 细砂软塑 可塑状态粘性土 中砂坚硬 硬塑状态粘性土 粗砂 沉井抗浮应按沉井封底和使用两个阶段 分别根据实际可 能出现的最高水位进行验算 并符合下式的要求 式中沉井抗浮系数 基底的水浮托力标准值 当封底混凝土与底板间有拉结钢筋等可靠连接时 封底混 凝土的自重可作为沉井抗浮重量的一部分 位于江 河 湖 水库 海 岸的沉井 若前后两面水平作用 相差较大 应按下列

28、要求验算沉井的滑移和倾覆稳定性 抗滑移验算 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中沉井抗滑移系数 被动土压力利用系数 施工阶段取使用阶段取 沉井后侧主动土压力标准值之和 沉井前侧被动土压力标准值之和 沉井底面有效摩阻力标准值之和 抗倾覆验算 式中沉井抗倾覆系数 沉井抗倾覆弯矩标准值之和 沉井倾覆弯矩标准值之和 靠近江 河 海岸边的沉井 应进行土体边坡在沉井荷重作 用下整体滑动稳定性的验算 水中浮运的沉井在浮运过程中 沉入河床前必须验算横 向稳定性沉井浮体在浮运阶段的稳定倾斜角不得大于并 应满足的要求角按下式计算 式中沉井在浮运阶段的倾斜角 外力矩 排水体积 沉井重心至浮心的距

29、离重心在浮心之上为正 反之为负 定倾半径 图即定倾中心至浮心的距离 此处为沉井浸水截面面积对斜轴线的惯性 矩 水的重度 l C D O 500 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图水中浮运沉井 重心浮心定倾中心 在施工阶段 井壁的竖向抗拉应按下列规定计算 土质较好 沉井下沉系数接近时 等截面井壁的最大 拉断力为 式中沉井下沉时的总重量设计值自重分项系数取 即 土质均匀的软土地基 沉井下沉系数较大时 可不 进行竖向拉断计算 但竖向配筋不应小于最小配筋率及使用阶段 的设计要求 当井壁上有预留洞时 应对孔洞削弱断面进行验算 当沉井的下沉深度范围内有地下水时 对下列情况可酌 情按不排

30、水施工或部分不排水施工设计 在下沉度范围内的土层中存在粉土或粉细砂层 排水下沉 有可能造成流砂时 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 沉井附近存在已有建筑或构筑物 降水施工可能增加其沉 降或倾斜而难以采取其它有效措施时 作用在底板上的反力可假定按直线分布 计算反力时不 宜考虑井壁与土的摩阻力作用底板与井壁间 当无预留插筋连 接时 应按铰接考虑 当用钢筋整体连接时 可按弹性固定考虑 对建造在软土地基上设有底梁的沉井 应对底梁进行下 沉阶段的强度验算梁下的地基反力设计值可取地基土的极限承 载力值 参照表选用 水下封底混凝土的厚度应根据基底的向上净反力计算确 定水下封底混凝土的厚度

31、应按下式计算 式中水下封底混凝土厚度 每米宽度最大弯矩的设计值 计算宽度取 混凝土抗拉强度设计值 附加厚度可取 封底混凝土板的边缘应进行冲剪验算 冲剪处的封底厚 度应在设计图中注明 计算厚度必须扣除附加厚度 沉井可简化为平面体系进行结构分析 在沉井下沉阶段 不带内框架的井壁结构进行内力计算 时 可在垂直方向截取单位高度的井段 按水平闭合结构进行计 算 对带内框架的井壁结构 则应根据框架的布置情况 按连续的 平板或拱板计算计算可采用下列假定 在同一深度处的侧压力按均匀分布考虑 井壁上设置竖向框架或水平框架时 当框架梁与板的刚度 比不小于时 框架梁视为井壁的不动铰支承 刃脚根部以上高度等于该处井壁

32、厚度倍的一段井壁 施工阶段计算时除考虑作用在该段上的水 土压力外 尚应考虑由 rc 12 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 刃脚传来的水 土压力作用 应根据沉井的施工及地质情况 对沉井施工阶段的涌土 和流砂进行验算 在沉井的使用阶段 其结构应根据底板及后浇隔墙浇筑 完成后的结构体系和实际作用进行计算 圆 形 沉 井 圆形沉井应根据下沉前的支承情况 对井壁竖向受力进行 强度计算沉井制作采用垫木支承时 垫木可按周边均匀布置 支 点数量可根据沉井的直径 砂垫层厚度及持力土层的极限承载力 决定四支点情况 图井壁所承受的最大内力 应按下列 公式计算 图圆形沉井定位支承点布置 沉井定位支

33、承点 跨中最大弯矩 支座弯矩 最大扭矩 最大剪力 式中单位周长井壁自重 沉井井壁中心半径 ab 1 N1 M1 g1 h1 hs 0 P1 Rj Rj 2 Rj Rj 2Rj 1 Fep1 Fep1 M1 N1 h1 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 圆形沉井刃脚的内力应按下列规定计算 刃脚竖向的向外弯曲受力 按沉井开始下沉刃脚己嵌入土 中的工况计算 忽略刃脚外侧水 土压力 图当沉井高 度较大时 可采用分节浇筑多次下沉的方法减小刃脚向外弯曲受 力弯曲力矩可按下列公式计算 刃脚竖向的向外弯曲刃脚竖向的向内弯曲 图刃脚计算 始沉面 刃脚竖向的向内弯曲受力 可按沉井已沉至设计标高

34、刃 脚下的土已被全部掏空的工况计算 图 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 当刃脚以上井壁留有连接底板的企口凹槽时 尚应对凹槽 处的截面进行竖向弯曲受力验算 刃脚的环向拉力 可按下式计算 式中刃脚承受的环向拉力 刃脚根部的竖向弯矩计算值 刃脚根部的竖向轴力计算值 刃脚内侧的水平推力之和 刃脚底端的竖向地基反力 刃脚的斜面高度 沉井开始下沉时刃脚的入土深度可按刃脚的 斜面高度计算 当时可按计 算 刃脚的结构自重 刃脚的底面宽度 刃脚斜面入土深度的水平投影宽度 刃脚斜面的水平夹角 刃脚斜面与土的外摩擦角 可取等于土的内摩擦 角 硬土一般可取软土一般可取 刃底面地基反力的合力作用点至

35、刃脚根部截面中 心的距离 沉井下沉到设计标高时 沉井刃脚底端处的水 土 侧压力计算值 沉井下沉到设计标高时 沉井刃脚根部处的水 土 侧压力计算值 刃脚的计算中心半径取刃脚截面的中心半 径 NB MB pB B rc A p A MA NA p =p (1 + wsin) A 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 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 并假定在互成的两点处土壤 内摩擦角的差值为内力可按下式计算 图 式中截面上的轴力 截面上的弯矩以井壁外侧受拉取负 值 截面上的轴力 截面上的弯矩 井壁外侧点的水平向土压力 沉井井壁的中心半径

36、 图圆形沉井井壁计算 带隔墙下沉的圆形沉井 在下沉过程中和使用阶段的井壁 内力 可沿不同高度截取闭合圆环按平面结构计算 计算时假定井 壁在同一水平圆环上的土压力均匀分布各截面的内力可按附录 yy x x M1 M2 q 1 aa bb H1 1 M1 My1 N2 bb aa q x x yy 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 计算确定 单孔 双孔圆端形沉井 在下沉过程中井壁的内力 可沿井 壁不同高度截取闭合环形按平面结构计算计算时假定井壁在同 一水平环上的水 土压力均匀分布 各截面的内力可按表 计算 图 单孔圆端形沉井 双孔圆端形沉井 图单孔 双孔圆端形沉井井壁计算 工程建

37、设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 表圆端形平面框架内力系数表 内力 型式 乘 数 单 孔 双 孔 注最大正弯矩在 弯矩值值表示里皮受拉值表示外皮受拉 顶管工作井的井壁在顶管推进时的内力 应由顶力 土抗 力和井周土压力叠加求得 圆形顶管工作井在顶管力作用下的土抗力沿竖直方向按 三角形分布 沿水平方向按余弦函数分布 图壁板后土 抗力最大值和各点内力可按下式计算 式中壁板后土抗力的最大值 任意高度上点的土抗力 qAA p 1 D C B q=q cos A 3hf A q Am ax q hf rc c c c Pe 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 顶管力标准值根据第

38、条确定 顶管力分项系数 取 顶管力设计值 沉井中心半径 顶管力至刃脚底的距离 水平向分布垂直向分布 图圆形顶管井土抗力分布 圆形沉井在顶管力作用下 后背土体的稳定应符合下式要 求 图 p t k Ep k 2 1 Eep, k ep, k E pk E Fep, k Fpk t k P hp H 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 式中沉井入土深度 沉井外壁半径 刃脚底部主动土压力标准值 刃脚底部被动土压力标准值 沉井前方主动土压力合力标准值 沉井后方被动土压力合力标准值 顶管力标准值 土压力合力至刃脚底的距离 考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折减 系数 平面图剖面图

39、图圆形沉井在顶管力作用下后背土体的稳定计算 主动土压力被动土压力 圆形沉井底板在均布荷载作用下的弯矩可按以下规定计 算 周边简支圆板 图 径向弯矩 切向弯矩 内力系数和和可按表采用 x rc q = x rc rc x = q rc x 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图 表周边简支圆板弯矩系数 注 表中号表示板顶面受拉 周边固定圆板 图 图 径向弯矩 切向弯矩 内力系数和可按表采用 1 2 b 0.7 L L 0.15L0.15 L 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 表周边固定圆板弯矩系数 矩 形 沉 井 矩形沉井应根据其下沉前的支承情况 对井壁竖向受力

40、进 行强度计算沉井制作采用垫木支承时 计算时的不利支承点应 符合下列规定 长宽比不小于的小型矩形沉井 按四点支承计算 定 位支承点距端部的距离可取图 矩形沉井定位支承点布置 沉井壁定位支承点 长宽比小于的小型矩形沉井 定位支点宜在两个方向 均按上述原则设置 对于大型矩形沉井 垫木的位置可沿周边均匀布置 支承 点数量可根据沉井尺寸 砂垫层厚度和持力土层的极限承载力确 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 定 矩形沉井刃脚的竖向弯曲内力计算除应参照第条 计算简图和有关规定外 尚应遵守第条规定 矩形沉井刃脚强度计算时 可按下列规定对水平荷载进行 折减 当内隔墙的底面距刃脚底面距离不大于

41、或大于 而有垂直腋角时 作用于垂直悬臂部分的水平荷载应乘以折 减系数 当时 取 式中刃脚水平向最大计算跨度 刃脚斜面垂直高度 刃脚在水平方向按闭合框架计算 作用于框架上的水平荷 载应乘以折减系数 式中刃脚水平向最小计算跨度 单孔矩形沉井作为顶管工作井时 在顶管力作用下壁板可 按下列规定设计 顶管千斤顶后座尺寸通常为图其等效 荷载在壁板上的分布高度可按下列公式计算 当时 当时 式中等效荷载分布高度 壁板厚度 侧壁的中心距 lo hf tt t t3 0 0 0 3 0 0 0 + 2t 3000 tt 3000+2 t t lo hfb/2 b Pt t b lo tt Pt b/2hf 工程建

42、设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 图顶力后座尺寸 当顶管力与刃脚底的距离时 等效荷载分布范围 可按图确定 图时顶管力等图时顶管力等 效荷载分布高度效荷载分布高度 当顶管力与刃脚底的距离时 顶管力的等效荷载 lb lb/2 la m ax q Pt t Hf 3hf hf Pt qm ax 3l m ax q O l Pt la lb qm ax Pt hf H=3hf y Pt O hf 3hf l L=3l 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 分布范围可按图确定 当顶管力作用在壁板中轴上时 壁板后的土抗力可按下式 计算 图 式中壁板后土抗力分布的最大值 顶管力至刃

43、脚底距离 沉井水平截面的外包尺寸 水平分布垂直分布 图顶管力作用在壁板中轴上的土抗力分布 当顶管工作井为双孔矩形沉井时 单孔顶进的土抗力可按 下式计算 图 平面分布垂直分布透视图 图偏心顶管力作用时的土抗力分布 被动土压力 主动土压力 EpkPt kEep, k H Eep, k hp Pt k hy 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 矩形沉井在顶管力作用下 后背土体的稳定性验算应满足 公式的要求此时 对和的确定 应按图 所示的土压力分布计算 平面图剖面图 图矩形沉井在顶管力作用下后背土体稳定计算 矩形沉井底板内力宜按以下规定计算 按钢筋混凝土底板与井壁所设凹槽或水平插筋的构

44、造情 况 确定支座条件为简支 固定或弹性固定 底板反力按直线分布 板的长边与短边之比时 按单向板计算 时按双向板计算 设有底梁时 底板按连续板计算 壁板内力计算可按第条执行 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 构 造 要 求 一 般 规 定 沉井平面宜对称布置 矩形沉井的长宽比不宜大于 沉井平面重心位置宜布置在对称轴上 平面重心的竖向连 线宜为竖直线 现浇钢筋混凝土大型沉井分节制作时 对上节沉井井壁应 增加水平构造钢筋 受力钢筋的最小配筋率 应符合现行国家标准 混凝土结 构设计规范和 给水排水工程构筑物结构设计规范 的规定 沉井内受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于 当沉井位于航

45、道内时 应采取防撞措施或保护措施 基 本 构 造 沉井平面分格净尺寸不宜小于沉井作为顶管工作 井时 分格尺寸应满足顶管施工工艺要求 当沉井在人工筑岛上制作时 人工筑岛的基本构造应满足 下列规定 岛面标高应比施工期最高水位高以上 岛面尺寸应等于沉井平面尺寸加施工护道宽度 护道宽度 不宜小于 围堰的设计应考虑沉井重量对围堰产生的附加侧压力作 用 筑岛材料宜采用砂土 应将水位控制在沉井起沉标高以下不小于 c 2 1 1 3 c 150 c -2 5 01 2 1 6 01 5 012 护角 1 4 09 010 护角 2 1 6 4 0 02 1 4 4 0 0 工程建设标准全文信息系统 工程建设标

46、准全文信息系统 刃脚的踏面底宽宜为刃脚斜面与水平面夹 角宜为当遇坚硬土层时 刃脚的踏面底宽可取 刃脚斜面与水平面夹角应取并宜在刃脚的踏面外缘端部设置 钢板护角 图 图刃脚构造 刃脚斜面倾角刃脚踏面底宽 底板垫层封底混凝土 沉井下沉前 刃脚内侧 包括凹槽 及底梁和隔墙二侧均应 打毛打毛范围不应小于封底混凝土和底板混凝土的接触面 刃脚的长度必须满足封底混凝土厚度的要求 刃脚的配筋应符合下列规定 刃脚的竖向钢筋应设置在水平向钢筋的外侧 并应锚入刃 脚根部以上 刃脚的里 外层竖向钢筋间应设置拉筋 拉筋的间 2 1 250100 1 5 0 3 1 2 100 1 5 01 5 0 4 0 0 3 4

47、5 4 6 t 3 4 1 7 100 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 距可取 沉井的封底应符合下列规定 通过降水进行干封底时 应待封底混凝土强度等级达到设 计要求后 方可停止降水 对水下封底混凝土 待强度等级达到设计要求后 方可将 井内水抽除 钢筋混凝土底板的构造应符合图的规定 带刃脚隔墙与底板连接无刃脚隔墙与底板连接 错置底板与隔墙连接底梁与底板连接 图沉井底板构造 隔墙底板封底混凝土底梁 泵房底板进水间底板插筋 t t 1 0 0 2 0 0 t t 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 沉井井壁变截面台阶宽度可采用沉井最 下部台阶宜设在沉井底板以上 距

48、底板面不应小于倍凹槽处 壁厚 图为减少下沉摩阻力而设置的台阶应设在外侧 因受力要求设置的台阶应设在内侧 一级台阶多级台阶内置台阶 图井壁变截面台阶 分节制作的沉井应符合下列规定 沉井分节浇筑时 每节高度宜采用底节沉井高度 宜采用 沉井井壁上端的环向或水平向钢筋应加强沉井分节下 沉时 每节井壁上端的环向或水平向钢筋均应加强沉井的竖向 框架在沉井下沉前应形成封闭体系 在井壁与后浇隔墙的连接处 宜在井壁上加设腋角 并预 留凹槽 连接钢筋和止水片凹槽的深度不宜小于连接钢 筋的直径和间距应与隔墙边的水平向钢筋一致 因施工要求需弯折的预留插筋 其直径不宜大于 当直径大于时 插筋接头应采用钢筋接驳器或采用电

49、焊连 （a）井 壁凹 槽 1 2 1 5 0 2 0 0 4 0 0 100 250 1 0 0 1 5 0 100 100 200 3 4 5 （b）井壁设凸缘和插筋 4 6 1 5 0 1 5 0 6 1 5 0 6 5 1 5 0 7 8 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 接 现浇钢筋混凝土沉井壁板厚度不宜小于 沉井壁板在底板厚度范围内设凹槽时 其深度不宜小于 在顶管工作井承受顶力壁板的凹槽内应预留插筋 或采 用植筋 与沉井底板连接沉井壁板在底板面上侧设凸缘时 凸缘 宽度不应大于图 利用壁端支承底板井壁设凸缘不设钢筋混凝土底板 图井壁及底板构造 井外壁凹槽凸缘配筋预留钢筋凸缘 垫层找平层永久性水下封底垫层 不设刃脚的底梁和隔墙的底面距沉井刃脚底的距离 不 宜小于 沉井隔墙若需设置施工过人洞口 洞口尺寸可采用 工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统 洞口应设预埋插筋 待底板浇筑完成后封闭新旧混凝 土的接缝应根据施工规范采取防渗措施 为增强沉井下沉刚度所设置的隔墙或上 下横梁 应与井 壁同时施工 井壁框架柱宜向沉井内凸出 沉井作为顶管工作井或接收井时 井壁预留洞口尺寸应 符合下列规定 沉井井壁预留顶出洞口的直径 对于钢管顶管不宜小