沉井基础及地下连续墙讲义.pptx

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1、沉井第1页/共61页 根据经济合理、施工上可能的原则，一般在下列情况，可以采用沉井基础：第2页/共61页第二节 沉井的类型和构造 一、沉井的分类一、沉井的分类(一一)按施工方法按施工方法 1.一般沉井一般沉井：指就地制造下沉的沉井，这种沉井是在基指就地制造下沉的沉井，这种沉井是在基础设计的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基础位础设计的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉。2.2.浮运沉井：浮运沉井：在深水地区筑岛有困难或不经济，或有碍在深水地区筑岛有困难或不经济，或有碍通航当河流流速不大时，可采用

2、岸边浇筑浮运就位下沉的方通航当河流流速不大时，可采用岸边浇筑浮运就位下沉的方法，这类沉井称为浮运沉井或浮式沉井法，这类沉井称为浮运沉井或浮式沉井。第3页/共61页(二二)按形状分类按形状分类 常用的有圆形圆形、圆端形圆端形和矩形矩形等。根据井孔的布置方式，又有单孔、双孔及多孔的分别。沉井平面形式 a)单孔沉井；b)双孔沉井；c)多孔沉井1.按沉井的平面形状：第4页/共61页 圆形沉井圆形沉井：沉井在下沉过程中易控制方向；使用抓泥斗挖土，要比其他类型的沉井，更能保证其刃脚均匀地支承在土层上；在侧压力作用下，井壁只受轴向力(侧压力均布时)，或稍受挠曲(侧压力非均布时)；对水泥方向正交或斜交均有利，

3、也即承受水平土压力和水压力性能良好。矩形沉井矩形沉井：具有制造简单，基础受力有利的优点，常能配合墩台(或其他结构物)底部平面形状。四角一般做成圆角，可有效改善转角处的受力条件，减缓应力集中现象，以降低井壁摩阻力和避免取土清孔的困难。矩形沉井在侧压力作用下，井壁受较大的挠曲力矩；在流水中阻水系数较大，冲刷较严重。圆端形沉井圆端形沉井：控制下沉、受力条件、阻水冲刷均较矩形者有利，但沉井制造较复杂。对平面尺寸较大的沉井，可在沉井中设置隔墙，使沉井由单孔变成双孔或多孔 第5页/共61页2.2.按沉井的立面形状按沉井的立面形状 主要有竖直式竖直式、倾斜式倾斜式及台阶式台阶式等。采用形式应视沉井需要通过的

4、土层性质和下沉深度而定。第6页/共61页上述各类沉井的适用条件：上述各类沉井的适用条件：外壁竖直形式的沉井外壁竖直形式的沉井，它在下沉过程中不易倾斜，井壁接长较简单，模板可重复使用。故当土质较松软，沉井下沉深度不大，可以采用这种形式。倾斜式及台阶式倾斜式及台阶式井壁可以减少土与井壁的摩阻力，其缺点是施工较复杂，消耗模板多，同时沉井下沉过程中容易发生倾斜。故在土质较密实，沉井下沉深度大，要求在不太增加沉井本身重量的情况下沉至设计标高，可采用这类沉井。台阶式井壁的台阶宽度约为100200mm。倾斜式的沉井井壁坡度一般为1/201/50，外壁倾斜式沉井同样可以减少下沉时井壁外侧土的阻力，但这类沉井具

5、有下沉不稳定，制造困难等缺点，故较少使用。第7页/共61页(三三)按沉井的建筑材料分类按沉井的建筑材料分类 1.1.混凝土沉井混凝土沉井：混凝土沉井的特点是抗压强度高，抗拉能力低，因此这种沉井宜做成圆形，并适用于下沉深度不大(47m)的软土层中。2.2.钢筋混凝土沉井钢筋混凝土沉井：这种沉井的抗拉及抗压能力较好，下沉深度可以很大(达数十米以上)，当下沉深度不很大时，井壁上部用混凝土，下部(刃脚)用钢筋混凝土，在桥梁工程中得到较广泛的应用。当沉井平面尺寸较大时，可做成薄壁结构，沉井外壁采用泥浆润滑套，壁后压气等施工辅助措施就地下沉或浮运下沉。此外，钢筋混凝土沉井井壁隔离墙可分段(块)预制，工地拼

6、接，做成装配式。3.3.竹筋混凝土沉井竹筋混凝土沉井：沉井在下沉过程中受力较大因而需配置钢筋，一旦完工后，它就不再承受多大的拉力，因此，在南方产竹地区，可以采用耐久性差但抗拉力好的竹替部分钢筋，我国南昌赣江大桥等曾用这种沉井。在沉井分节接头处及刃脚仍用钢筋。第8页/共61页二、沉井基础的构造二、沉井基础的构造(一一)沉井的轮廓尺寸沉井的轮廓尺寸 沉井的平面形状：沉井的平面形状：决定于墩(台)底部的形状。对矩形或圆端形墩，可采用相应形状的沉井，采用矩形沉井时，为保证下沉的稳定性，沉井的长边与短边之比不宜大于3。当墩的长宽比较为接近时，可采用方形或圆形沉井。沉井顶面尺寸为墩(台)身底部尺寸加襟边宽

7、度。襟边宽度不宜小于0.2m，也不宜小于沉井全高的1/50，浮运沉井不小于0.4m。如沉井顶面需设置围堰，其襟边宽度根据围堰构造还需加大。墩(台)身边缘应尽可能支承于井壁上或盖板支承面上，对井孔内不以混凝土填实的空心沉井不允许墩(台)身边的缘全部置于井孔位置上。第9页/共61页 沉井的底面标高：沉井的底面标高：须根据上部结构荷载，水文地质条件及各土层的承载力等确定。沉井基础的顶面沉井基础的顶面(墩底)要求埋在地面下0.2m或在地下水位以上0.5m。当沉井顶面标高和底面标高确定之后，由墩底面和沉井底面两个标高之差即可定出沉井高度沉井高度。高的沉井应分节制造和下沉分节制造和下沉，每节高度不宜大于5

8、m，对底节沉井若是在松软土层中下沉时，还不应大于沉井宽度的0.8倍。若底节沉井高度过高，沉井过重，会给制模、筑岛时岛面处理、抽除垫木下沉等带来困难。第10页/共61页(二二)沉井的一般构造沉井的一般构造 一般沉井组成：井壁井壁 刃脚刃脚 隔墙隔墙 井孔井孔 凹槽凹槽 射水管射水管 封底封底 盖板盖板第11页/共61页1.井壁井壁 井壁是沉井的主要部分。它在沉井下沉过程中起挡土、挡水及利用本身重量克服土与井壁之间的摩阻力的作用。当沉井施工完毕后，它就成为基础或基础的一部分而将上部荷载传递给地基。必须具有足够的强度和一定的厚度。井壁厚度按下沉需要的自重，本身强度以及便于取土和清基等因素而定，一般为

9、0.801.50m。混凝土强度等级不低于C15。第12页/共61页2.刃脚刃脚 井壁下端形如楔状的部分称为刃井壁下端形如楔状的部分称为刃脚。其作用是在沉井自重作用下易于切脚。其作用是在沉井自重作用下易于切土下沉。土下沉。刃脚底面刃脚底面(踏面踏面)宽度一般为宽度一般为0.10.10.2m0.2m，对软土可适当放宽，对软土可适当放宽 刃脚内侧斜面与水平面的夹角一刃脚内侧斜面与水平面的夹角一般为般为45456060。刃脚高度视井壁厚度、便于抽除刃脚高度视井壁厚度、便于抽除垫木而定，一般当沉井湿封底时，取垫木而定，一般当沉井湿封底时，取1.5m1.5m左右；干封底时，取左右；干封底时，取0.6m0.

10、6m左右。左右。采用采用C20C20以上的钢筋混凝土制成。以上的钢筋混凝土制成。刃脚构造 第13页/共61页3.隔墙隔墙 加强沉井的刚度，使井壁的挠曲应力减小；加强沉井的刚度，使井壁的挠曲应力减小；如为人工挖土，在隔墙下端应设置过人孔，便于工作人员如为人工挖土，在隔墙下端应设置过人孔，便于工作人员井孔间往来。井孔间往来。第14页/共61页4.井孔井孔 第15页/共61页5.凹槽凹槽 第16页/共61页6.射水管射水管 当沉井下沉深度大，穿过的土质又较好，估计下沉会产生困难时，可在井壁中预埋射水管组。射水管应均匀布置，以利于控制水压和水量来调整下沉方向。一般水压不小于600kPa。如使用泥浆润滑

11、套施工方法时，应有预埋的压射泥浆管路。第17页/共61页7.封底和盖板封底和盖板 第18页/共61页(三)浮运沉井的构造 1.不带气筒的浮运沉井不带气筒的浮运沉井 不带气筒的浮式沉井适应于水深较浅、流速不大、河床较平、冲刷较小的自然条件。一般在岸边制造，通过滑道拖拉下水，浮运到墩位，再接高下沉到河床。这种沉井可用钢、木、钢筋混凝土、钢丝网及水泥等材料组合。钢丝网水泥薄壁沉井钢丝网水泥薄壁沉井是由内、外壁组成的空心井壁沉井，这是制造浮运沉井较好的方法，具有施工方便、节省钢材等优点。沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋钢丝网水泥制成。做法是将若干层钢丝网均匀地铺设在钢筋网的两侧，外面涂抹不低于40号的

12、水泥砂浆，使它充满钢筋网和钢丝网之间的间隙并形成厚13mm的保护层。第19页/共61页2.带钢气筒的浮运沉井带钢气筒的浮运沉井 第20页/共61页 带钢气筒的浮运沉井适用于水深流急的巨型沉井。它主要由双双壁壁的的沉沉井井底底节节、单单壁壁钢钢壳壳、钢钢气气筒筒等组成。双壁钢沉井底节是一个可以自浮于水中的壳体结构；底节能上能下的井壁采用单壁钢壳，它一般由6mm厚的钢板及若干竖向肋骨角钢构成，并以水平圆环作承受壁外水压时的支撑，钢壳沿高度可分为几节，在接高时拼焊，单壁钢壳既是防水结构，又是接高时灌注沉井外圈混凝土的模板一部分；钢气筒是沉井内部的防水结构，它依据压缩空气排开气筒内水提供浮式沉井在接高

13、过程中所需的浮力。同时在悬浮下沉中可以通过在气筒充气或放气及不同气筒内的气压调节使沉井可以上浮、下沉及调正偏斜，落入河床后如偏移过大，还可将气筒全部充气，使沉井重新浮起，重新定位下沉。第21页/共61页(四)组合式沉井 当采用低桩承台而围水挖基浇筑承台有困难时；当沉井刃脚遇到倾斜较大的岩层或在沉井范围内地基土软硬不均而水深较大时可采用上面是沉井下面是桩基的混合式基础，或称组合式沉井。施工时按设计尺寸做成沉井，下沉到预定标高后，进行浇筑封底混凝土和承台，在井内其上预留孔位钻孔灌注成桩。这种混合式沉井既有围水挡土作用，又作为钻孔桩的护筒，还作为桩基的承台 第22页/共61页 带带临临时时底底板板的

14、的浮浮运运沉沉井井，底板一般是在底节的井孔下端刃脚处设置的木质底板及其支撑。底板的结构应保证其水密性、能承受工作水压并便于拆除。带底板的浮运沉井就位后，那可接高井壁使其逐渐下沉，沉到河床后向井孔充水到与外面水面齐平，即可拆除临时底板。这种带底板的浮运沉井与筑岛法、围堰法施工相比，可以节省大量工程量，施工速度也较快。第23页/共61页第三节 沉井的施工 沉井的施工方法与墩台基础所在地点的地质和水文情况以及具备的技术力量、施工机具与设备有关。在水中修筑沉井时，应对河流汛期、通航、河床冲刷调查研究，并制定施工计划。尽量利用枯水季节进行施工。如施工须经过汛期，应有相应的措施。沉井基础施工一般可分为旱地

15、施工、水中筑岛施旱地施工、水中筑岛施工及浮运沉井工及浮运沉井施工三种：第24页/共61页一、旱地上沉井的施工 桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、充填井孔以及浇筑顶板，参见下图。在这种情况下，一般较容易施工。沉井施工顺序图a)a)制造第一节沉井；制造第一节沉井；b)b)抽垫木、挖土下沉；抽垫木、挖土下沉；c)c)沉井接高下沉；沉井接高下沉；d)d)封底封底1-1-井壁；井壁；2-2-凹槽；凹槽；3-3-刃脚；刃脚；4-4-承垫木；承垫木；5-5-素混凝土封底素混凝土封底 第25页/共61页1.整平场地整平场地 如天然地面土质较好，只需将地面杂物清掉整平地面，就可在其上制造沉井，

16、如为了减小沉井的下沉深度也可在基础位置处挖一浅坑，在坑底制造沉井下沉，坑底应高出地下水位0.51.0m。如土质松软，应整平夯实或换土夯实。在一般情况下，应在整平场地上铺上不小于0.5m厚的砂或砂砾层。第26页/共61页2.制造第一节沉井制造第一节沉井 由于沉井自重较大，刃脚踏面尺寸较小，应力集中，场地土往往承受不了这样大的压力。所以在整平的场地上应在刃脚踏面位置处对称地铺满一层垫木(可用200200mm的方木)以加大支承面积，使沉井重量在垫木下产生的压应力不大于100kPa。垫木的布置应考虑抽除垫木方便(有时可用素混凝土垫层代替垫木)。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢，竖立内模，绑扎钢筋，立外模，

17、最后浇灌第一节沉井混凝土。沉井刃脚立模 1-内模；2-外模；3-立柱；4-角钢；5-垫木；6-砂垫层 第27页/共61页3.拆模及抽垫拆模及抽垫 沉井混凝土达到设计强度的70%时可拆除模板，强度达设计强度后才能抽撤垫木。抽撤垫木应按一定的顺序进行，以免引起沉井开裂、移动或倾斜。其顺序是：撤除内隔墙下的垫木，再撤沉井短边下的垫木，最后撤长边下的垫木。拆长边下的垫木时，以定位垫木(最后抽撤的垫木)为中心，对称地由远到近拆除，最后的拆除定位垫木。注意在抽垫木过程中，抽除一根垫木应立即用砂回填进去进行捣实。原则：分区、依次、对称、同步。原则：分区、依次、对称、同步。第28页/共61页4.挖土下沉挖土下

18、沉 沉井下沉施工可分为排水下沉和不排水下沉排水下沉和不排水下沉。排水下沉排水下沉：当沉井穿过的土层较稳定，不会因排水而产生大量流砂时，可采用排水下沉。土的挖除可采用人工挖土或机械除土，排水下沉常用人工挖土，它适用于土层渗水量不大且排水时不会产生涌土或流砂的情况；人工挖土可使沉井均匀下沉和清除井下障碍物，但应采取措施，确实保证施工安全。排水下沉时，有时也用机械除土。不排水下沉不排水下沉：一般都采用机械除土，挖土工具可以是抓土斗或水力吸泥机，如土质较硬，水力吸泥机需配以水枪射水将土冲松。由于吸泥机是将水和土一起吸出井外，故需经常向井内加水维持井内水位高出井外水位12m，以免发生涌土或流砂现象。第2

19、9页/共61页5.接高沉井接高沉井 第一节沉井顶面下沉至距地面还剩1m2m时，应停止挖土，接筑第二节沉井。接筑前应使第一节沉井位置正直，凿毛顶面，然后立模浇筑混凝土。待混凝土强度达设计要求后，再拆模继续挖土下沉。6.筑井顶围墙筑井顶围墙 如沉井顶面低于地面或水面，应在沉井上接筑围堰，围堰的平面尺寸略小于沉井，其下端与井顶上预埋锚杆相连。围堰是临时性的，待墩台身出水后可拆除。第30页/共61页7.地基检验和处理地基检验和处理 沉井沉至设计标高后，应进行基底检验。检验内容是地基土质是否和设计相符，是否平整，并对地基进行必要的处理。如果是排水下沉的沉井，可以直接进行检查，不排水下沉的沉井由潜水工进行

20、检查或钻取土样鉴定。地基为砂土或粘性土，可在其上铺一层砾石或碎石至刃脚底面以上200mm。地基为风化岩石，应将风化岩层凿掉，岩层倾斜时，应凿成阶梯形。若岩层与刃脚间局部有不大的孔洞，由潜水工清除软层并用水泥砂浆封堵，待砂将有一定强度后再抽水清基。不排水情况下，可由潜水工清基或用水枪及吸泥机清基。总之要保证井底地基尽量平整，浮土及软土清除干净，以保证封底混凝土、沉井及地基紧密连接。第31页/共61页8.封底、充填井孔及浇筑顶盖封底、充填井孔及浇筑顶盖 地基经检验及处理合乎要求后，应立即进行封底。如封底是在不排水情况下进行，则可用导管法灌注水下混凝土(见钻孔灌注桩施工)，若灌注面积大，可用多根导管

21、，以先周围后中间，先低后高的次序进行灌注。待混凝土达设计强度后，再抽干井孔中的水，填筑井内圬土。如井孔中不填料或仅填以砾石，则井顶面应浇筑钢筋混凝土顶盖，以支承墩台，然后砌筑墩身，墩身出土(或水面)后可拆除临时性的井顶围堰。第32页/共61页首节沉井制作第33页/共61页首节沉井制作第34页/共61页第二节沉井的制作第35页/共61页沉井下沉中第36页/共61页沉井隔墙钢筋的绑扎第37页/共61页二、水中沉井的施工 1.筑岛法筑岛法 水流速不大，水深在3m或4m以内，可用水中筑岛的方法。筑岛材料为砂或砾石，周围用草袋围护，如水深较大可作围堰防护(图5-12a、b)。岛面应比沉井周围宽出2m以上

22、，作为护道，并应高出施工最高水位0.5m以上。砂岛地基强度应符合要求，然后在岛上浇筑沉井。如筑岛压缩水面较大，可采用钢板桩围堰筑岛，但要考虑沉井重力对它产生的侧向压力，为避免沉井对它的影响，水上筑岛下沉沉井 第38页/共61页2.浮运沉井施工浮运沉井施工 水深较大，如超过10m时，筑岛法很不经济，且施工也困难，可改用浮运法施工。沉井在岸边做成，利用在岸边铺成的滑道滑入水中，然后用绳索引到设计墩位。沉井井壁可做成空体形式或采用其它措施(如带木底或装上钢气筒)使沉井浮于水上，也可以在船坞内制成用浮船定位和吊放下沉或利用潮汐，水位上涨浮起，再浮运至设计位置。沉井就位后，用水或混凝土灌入空体、徐徐下沉

23、直至河底。或依靠在悬浮状态下接长沉井及填充混凝土使它逐步下沉，这时每个步骤均需保证沉井本身足够的稳定性。沉井刃脚切入河床一定深度后，可按前述下沉方法施工。第39页/共61页三、沉井下沉过程中遇到的问题及处理 1.沉井发生倾斜和偏移沉井发生倾斜和偏移 偏斜原因偏斜原因：土岛表面松软，使沉井下沉不均，河底土质软硬不匀；挖土不对称；井内发生流砂，沉井突然下沉，刃脚遇到障碍物顶住而未及时发现；井内挖除的土堆压在沉井外一侧，沉井受压偏移或水流将沉井一侧土冲空等。沉井偏斜大多数发生在沉井下沉不深的时候，下沉较深时，只要控制得好，发生倾斜较少。发生倾斜的纠正方法发生倾斜的纠正方法：在沉井高的一侧集中挖土；在

24、低的一侧回填砂石；在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层；必要时可在沉井顶面施加水平力扶正。纠正沉井中心位置发生偏移的方法是先使沉井倾斜，然后均匀除土，使沉井底中心线下沉至设计中心线后，再进行纠偏。在刃脚遇到障碍物时的处理方法在刃脚遇到障碍物时的处理方法：可以是人工排除，如遇树根或钢材可锯断或烧断，遇大孤石宜用少量炸药炸碎，以免损坏刃脚。在不能排水的情况下，由潜水工进行水下切割或水下爆破。第40页/共61页沉井偏斜第41页/共61页2.沉井下沉困难沉井下沉困难 这主要是由于沉井自身重力克服不了井壁摩阻力，或刃脚下遇到大的障碍物所致。解决因摩阻力过大而使下沉困难的方法是从增加沉井自重和减小井壁

25、摩阻力两个方面来考虑的。(1)(1)增加沉井自重增加沉井自重。可提前浇筑上一节沉井，以增加沉井自重，或在沉井顶上压重物(如钢轨、铁块或砂袋等)迫使沉井下沉。对不排水下沉的沉井，可以抽出井内的水以增加沉井自重，用这种方法要保证土不会产生流砂现象。(2)(2)减小沉井外壁的摩阻力减小沉井外壁的摩阻力。可以将沉井设计成阶梯形、钟形，或在施工中尽量使外壁光滑；亦可在井壁内埋设高压射水管组，利用高压水流冲松井壁附近的土，且水流沿井壁上升而润滑井壁，使沉井摩阻力减小；近年来，对下沉较深的沉井；为了减少井壁摩阻力常采用泥浆润滑套或壁后压气沉井的方法。第42页/共61页四、泥浆润滑套与壁后压气沉井施工法 1.

26、泥浆润滑套泥浆润滑套 泥浆润滑套是把配置的泥浆灌注在沉井井壁周围形成井壁与泥浆接触。选用的泥浆配合比应使泥浆性能具有良好的固壁性、触变性和胶体稳定性。泥浆对沉井壁起润滑作用，它与井壁间摩阻力仅35kPa，大大降低了井壁摩阻力，因而有效提高沉井下沉的施工效率，减少井壁的圬土数量，加大了沉井的下沉深度，施工中沉井稳定性较好。泥浆润滑套射口挡板与内管法压浆管 第43页/共61页2.壁后压气沉井法壁后压气沉井法 壁后压气沉井法也是减少下沉时井壁摩阻力的有效方法。它是通过对沿井壁内周围预埋的气管中喷射高压气流，气流沿喷气孔射出，再沿沉井外壁上升，形成一圈压气层(又称空气幕)，使井壁周围土松动，减少井壁摩

27、阻力，促使沉井顺利下沉。与泥浆润滑套相比的优点与泥浆润滑套相比的优点：壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力，下沉量易于控制，且所需施工设备简单，可以水下施工，经济效果好。现认为在一般条件下较泥浆润滑套更为方便，它适用于细、粉砂类土和粘性土中。但设计方法和施工措施尚待积累更多的资料。第44页/共61页第四节 沉井的设计与计算 u沉井沉井 施工完毕后，是结构物的基础施工完毕后，是结构物的基础 应按基础的要求进行各项验算应按基础的要求进行各项验算u施工过程中，沉井是挡土、挡水的结构物施工过程中，沉井是挡土、挡水的结构物 要对沉井本身进行结构设计和计算要对沉井本身进行结构设计和计算即沉井的设

28、计与计算包括沉井基础沉井基础与沉井结构沉井结构两方面的设计与计算。第45页/共61页设计根据设计根据：上部结构特点、荷载大小以及水文、地质情况，结合沉井的构造要求及施工方法。设计内容设计内容：拟定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后进行沉井基础的计算。计算方法计算方法：1）按浅基础设计计算规定，分别验算地基强度、沉井基础的稳定性和沉降，使它符合容许值的要求。2）当沉井基础埋置深度较大时，由于埋置在上体内较深，不可忽略沉井周围土体对沉井的约束作用，因此在验算地基应力。变形及沉井的稳定性时，需要考虑基础侧面土体弹性抗力的影响。一、沉井作为整体深基础的设计与计算一、沉井作为整体深基础的设计与计算 第46

29、页/共61页(一一)非岩石地基上沉井基础的计算非岩石地基上沉井基础的计算水平力水平力H H距离基底的作用高度：距离基底的作用高度：荷载简化：荷载简化：第47页/共61页井侧水平压应力井侧水平压应力井底边缘压应力井底边缘压应力 式中：Z为计算点深度Z0 转动中心A点离地面的距离;Cz 深度Z处水平向的地基系数，Cz=mZ0(kN/m3)，m为地基比例系数(kN/m。)A0基础底面积d为基底宽度或直径 b1为基础计算宽度 w为基底的截面模量 井侧压力与基底压力：井侧压力与基底压力：离地面或最大冲刷线以下离地面或最大冲刷线以下Z Z深度处基础截面上的弯矩深度处基础截面上的弯矩：第48页/共61页(二

30、二)基底嵌入基岩内的计算方法基底嵌入基岩内的计算方法井侧水平压应力井底边缘压应力 根据X=0可以求出嵌人处未知的水平阻力P地面以下Z深度处基础截面上的弯矩为 第49页/共61页(三三)墩台顶面的水平位移墩台顶面的水平位移墩台顶面会产生水平位移，三部分组成：它由地面处的水平位移Z0tg，地面到墩台顶范围机h2的水平移h2tg，在h2范围内墩合身弹性挠曲变形引起的墩台顶水平位移0考虑到转角一般均很小，令tg=，考虑实际刚度对地面处水平位移及地面处转角的影响，用系数K1及K2修正 对支承在岩石地基上的墩台顶面水平位移为 第50页/共61页(四四)基底应力基底应力1基底应力验算基底应力验算最大压应力不

31、应超过沉井底面处土的容许压应力 第51页/共61页2横向抗力验算横向抗力验算 当基础在外力作用下产生位移时，在深度当基础在外力作用下产生位移时，在深度Z处基础一侧产生主动上压处基础一侧产生主动上压力强度力强度Pa而被挤压一侧土就受到被动土压力强度而被挤压一侧土就受到被动土压力强度Pp，故其极限抗力，以土，故其极限抗力，以土压力表达为压力表达为朗金土压力 考虑到桥梁结构性质和荷载情况，并根据试验知道出现最大的横向抗力大致在Z=h/3和Z=h处，将考虑的这些值代入上式，便有下列不等式：1 取决于上部结构形式的系数，一般取取决于上部结构形式的系数，一般取1=1，对于拱桥对于拱桥1=0.7;2 考虑恒

32、载对基础底面重心所产生的弯矩考虑恒载对基础底面重心所产生的弯矩Mg在总弯矩在总弯矩M中所占百分比的系数，即中所占百分比的系数，即2=1-0.8Mg/M第52页/共61页3墩台顶面水平位移验算墩台顶面水平位移验算桥梁墩台设计时，除应考虑基础沉降外，往往还需要检验由于地基变形和墩合桥梁墩台设计时，除应考虑基础沉降外，往往还需要检验由于地基变形和墩合身的弹性水平变形所产生的墩台顶面的弹性水平位移。现行规范规定：墩台顶身的弹性水平变形所产生的墩台顶面的弹性水平位移。现行规范规定：墩台顶面的水平位移面的水平位移应符合下列要求：应符合下列要求：cm式中式中L为相邻跨中最小跨的跨度为相邻跨中最小跨的跨度(m

33、)，当跨度上，当跨度上25m时，按时，按25m计算计算 第53页/共61页二、沉井施工过程中的结构强度计算二、沉井施工过程中的结构强度计算 从底节沉井拆除垫木，直至上部结构修筑完成开始使用，以及营运过程中沉井均受到不同外力的作用。因此，沉井的结构强度必须满足各阶段最不利受力情况的要求。针对沉井各部分在施工过程中的最不利受力情况，首先拟出相应的计算图式，然后计算截面应力，进行必要的配筋，保证井体结构在施工各阶段中的强度和稳定。第54页/共61页(一一)沉井自重下沉验算沉井自重下沉验算 沉井重力(不排水下沉者应扣除浮力)应大于土对井壁的摩阻力，将两者之比称为下沉系数：K 下沉系数，应根据土类别及施

34、工条件取大于下沉系数，应根据土类别及施工条件取大于l的数值的数值;Q 沉井自重（沉井自重（KN）;T 土对井壁的总摩阻力土对井壁的总摩阻力第55页/共61页 第一节沉井在抽除垫木及挖土下沉过程中，沉井可按承受自重的梁计算井壁产生的竖向挠曲应力。如挠曲应力超过了沉井材料的容许限值，就应增加第一节沉井高度或在井壁内设置横向钢筋，以防止沉井竖向开裂。(二二)第一节第一节(底节底节)沉井的竖向挠曲验算沉井的竖向挠曲验算第56页/共61页沉井在下沉过程中，刃脚受力较为复杂，刃脚切入土中时受到沉井在下沉过程中，刃脚受力较为复杂，刃脚切入土中时受到向外弯曲应力，挖空刃脚下的土时，刃脚又受到外部土、水压向外弯

35、曲应力，挖空刃脚下的土时，刃脚又受到外部土、水压力作用而向内弯曲。从结构上来分析，可认为刃脚把一部分力力作用而向内弯曲。从结构上来分析，可认为刃脚把一部分力通过本身作为悬壁梁的作田传到刃脚根部，另一部分由本身作通过本身作为悬壁梁的作田传到刃脚根部，另一部分由本身作为一个水平的闭合框架作用所负担，因此，可以把刃脚看成在为一个水平的闭合框架作用所负担，因此，可以把刃脚看成在平面上是一个水平闭合框架，在竖向是一个固定在井壁上的悬平面上是一个水平闭合框架，在竖向是一个固定在井壁上的悬臂梁。水平外力的分配系数，如根据悬臂及水平框架两者的变臂梁。水平外力的分配系数，如根据悬臂及水平框架两者的变位关系及其他

36、一些假定得到：位关系及其他一些假定得到：(三三)沉井刃脚受力计算沉井刃脚受力计算刃脚悬臂作用的分配系数为刃脚框架作用的分配系数为 L1 支承于隔墙间的井壁最大计算跨度;L2 支承于隔墙间的井壁最小计算跨度;hk 刃脚斜面部分的高度。第57页/共61页刃脚向外挠曲的内力计算刃脚向外挠曲的内力计算 最不利情况最不利情况：刃脚斜面上土的抵抗刃脚斜面上土的抵抗力最大，而井壁外的土压力及水压力最小；力最大，而井壁外的土压力及水压力最小；一般近似认为在沉井下沉施工过程中，刃脚内一般近似认为在沉井下沉施工过程中，刃脚内侧切入土中深度约侧切入土中深度约1.0m1.0m，上节沉井均已接上，且沉，上节沉井均已接上

37、，且沉井上部露出地面或水面约一节沉井高度时较符合需井上部露出地面或水面约一节沉井高度时较符合需要条件，为最不利情况，以此来计算刃脚的向外挠要条件，为最不利情况，以此来计算刃脚的向外挠曲弯矩曲弯矩 刃脚向内挠曲的内力计算刃脚向内挠曲的内力计算沉井已下沉至设计标高，刃脚下的土已沉井已下沉至设计标高，刃脚下的土已挖空而尚未浇筑封底混凝土这时，将刃挖空而尚未浇筑封底混凝土这时，将刃脚作为根部固定在井壁的悬臂梁，计算脚作为根部固定在井壁的悬臂梁，计算最大的向内弯矩最大的向内弯矩。第58页/共61页(四四)井壁受力计算井壁受力计算第59页/共61页(五五)混凝土封底及项盖的计算混凝土封底及项盖的计算 第60页/共61页感谢您的观看。感谢您的观看。第61页/共61页