工作井结构设计计算书.pdf

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1、 1.设计条件 工程概况 本计算书为中山市沙溪镇东南片区排水主干管工程顶管工作井、接收井结构设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法，即先进行四周外侧及井底的水泥 搅拌桩施工,桩身达到设计强度后,再开挖基坑施工护壁成井。基坑每开挖 1m 深度土，现浇一节 1m 圆形护壁。本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计。已知：设计地面标高：，井壁底标高：工作井为，接收井为。拟定工作井尺寸：0.55tm，3.5Rm，8.1Dm，5.39Hm 拟定接收井尺寸：0.35tm，2.0Rm，4.7Dm，5.99Hm 井身材料 混凝土：采用 C30，214.3/cfNmm，21.43/tfNmm。钢筋：钢筋

2、直径 d10mm 时，采用 R235 钢筋，2270/yfN mm；d10mm时，采用热轧钢筋 HBR335，2300/yfN mm。地质资料 地质资料如下表 1 所示，地下水位高度为，即井外水位高度为，井底以下 4 米采用搅拌桩处理，则井底下地下水位高度为：工作井、接收井。表 1 土的物理力学指标 岩土名称 标高（m）天然容重（3/KN mm）粘聚力 c(kPa)内摩擦角（）承载力征 值 qp(kPa)素填土 5 15 120 粉质黏土 -150 砂质黏性土 180 !。图 1-1 工作井、接收井示意图 *2.井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算 将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取

3、井壁底部 1 米一段进行环向计算，不考虑四周搅拌桩支护的作用。#工作井井壁内力计算及配筋 2.1.1 按承载能力极限状态进行计算 2.1.1.1 外力计算（1）水土压力计算（考虑地下水作用）井外侧地面堆载按215/dqKNm考虑。&根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程 CECS137-2002 第 6.2.3条，并假设同一标高的水平截条上沿井壁互成 90的两点土的内摩擦角相差5，计算区域井壁 A、B 点外侧水平向水土压力：图 2-1 土压力分布示意图 井壁外侧水平向土压力采用郎金主动土压力计算值，地下水位以下土采用浮容重。计算公式如下：255()(45)2(45)22ooAdEqz tg

4、ctg 255()(45)2(45)22ooBdEqz tgctg 式中：dq地面上堆载，取215/dqKNm。土的容重加权平均值，地下水位以下土采用浮容重，那么有 2.6 18.5 1.518.5 102.2418.3 100.6616.7104.12.240.66 311.98/KNmm 土内摩擦角加权平均值，4.1 152.24 11.360.6620.844.12.240.66ooo 14.39o c土的粘聚力加权平均值，4.1 52.24 19.310.66 15.134.12.240.66c 10.53kPa z所计算点离填土面的深度（m）。￥214.39514.395(1511.

5、987)(45)2 10.53(45)34.6722AEtgtgkPa 214.39514.395(1511.987)(45)2 10.53(45)53.2722BEtgtgkPa 井壁侧向水压力采用全部静水压力，即wwPz，w为水的容重，取 103/KN mm。则10(72.6)44wPkPa 则工作井井壁外侧水平向的水土压力为：1.27()1.27(34.6744)99.91AAwPEPkPa 1.27()1.27(53.2744)123.53BBwPEPkPa(计算系数为：123.53110.236499.91BAPP 2.1.1.2 井壁环向截面内力计算 截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）

6、：220.14880.148899.91 3.7750.236450.08AA cMP rKN m 220.13660.1366 123.533.7750.236456.85BB cMP rKN m 截面上压力：(10.7854)99.91 3.775(10.78540.2364)447.19AA cNP rKN(10.5)123.533.775(10.50.2364)521.45BB cNP rKN 图 2-2 截面弯矩分布图/2.1.1.3 结构配筋计算 按压弯构件进行强度配筋计算：保护层厚度为 40mm，设50samm，055050500shtammmm C30 混凝土，HRB335 钢

7、筋，查表得0.56b 初始偏心距050.080.112112447.19MemmmN:附加偏心距max(,20)2030ftemm 011220132ifeeemm 偏心距增大系数 130.50.5 14.3 10005501447.19 10cf AN，取 021.150.01lh，0700012.7315550lh，取【故0120111.531400/ilehh 1.53 132201.96iemm 确定混凝土受压区高度x 先按大偏心受压求：0144719031.30.565002801 14.3 1000bcNxmmhmmf b，且2100samm；属于大偏心受压构件。550201.96

8、50427.022sisheeamm3201.0447.19 104271414.45()300(50050)ssssdsNeAAmmfha 20.2%10008001600mm 按构造钢筋配置，内外钢筋选用20200，实 际 配 筋 面 积 为21885sAmm;纵向按构造钢筋配置，选用16200。2.1.2 按正常使用极限状态进行计算 2.1.2.1 内力计算、99.9178.671.27APkPa 123.5397.271.27BPkPa 97.27110.236478.67BAPP 截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）：220.14880.148878.673.7750.236439.44A

9、A cMP rKN m 220.13660.136697.273.7750.236444.76BB cMP rKN m 截面上压力：(10.7854)78.673.775(10.78540.2364)352.12AA cNP rKN(10.5)97.273.775(10.50.2364)410.59BB cNP rKN 2.1.2.2 结构配筋计算;按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度。由混凝土结构设计规范第 8.1.2 条：max1.90.08eqskcrstedacE 2.1cra 混凝土采用 C30，20.1ckf，2.01tkf 钢筋采用 HRB335，522.0 10/sENmm

10、 20.5 1000550275000teAmm 18850.006850.01275000steteAA，取 偏心受压构件，求sk 039.44112352.12MemmN 00111.53141400/silehh，取,01 112(27550)337sseeymm 22005000.870.120.870.12500302.92337hzhmme 偏心受压构件 2352120(337302.92)21.02/1885 302.92sksN ezN mmA z 2.011.10.651.10.650.470.20.00685302.92tkteskf :max0.0250.3mmmm 故内

11、外钢筋选用20200。工作井井壁配筋图见 2-2 所示。接收井井壁内力计算及配筋 同上“工作井井壁内力计算及配筋”计算方法相同，内力及配筋结构如下表 2 所示,井壁配筋图见 2-3 所示。纵向按构造钢筋配置，选用12200。极限状态$设计控制弯矩()M KN m 设计控制压力 ()N KN 钢筋选用 承载能力极限状态 16200 正常使用极限状态 16200 图 2-2 工作井井壁配筋示意图 图 2-3 接收井井壁配筋示意图 3.封底混凝土混凝土计算 工作井封底 3.1.1 荷载计算 封底混凝土容重取224/KNmm,厚 4m,按不排水情况计算。！标准值：2104.444 2412.00/kq

12、KN m 设计值：21.27(12.0)15.24/sqKNm 3.1.2 封底厚度计算 计算半径：(8.12 1.05)/25.1rm 板中弯矩：220.1980.198 15.24 5.178.50sMq rKN m 故厚度取65.725.72 78.50 1030010951000 1.27ttMhtmmbf 本设计中封底采用水泥土搅拌桩，封底厚度为400cm，故满足要求。接收井封底 封底混凝土容重取224/KNmm,厚 4m,按不排水情况计算。标准值：210544 246.0/kqKN m 设计值：21.27(6.0)7.62/sqKNm 3.1.2 封底厚度计算 计算半径：(4.72

13、 1.05)/23.4rm 板中弯矩：220.1980.1987.62 3.417.44sMq rKN m 故厚度取65.725.72 17.44 103007801000 1.27ttMhtmmbf 本设计中封底采用水泥土搅拌桩，封底厚度为400cm，故满足要求。4.钢筋混凝土底板计算 工作井底板计算 4.1.1 荷载计算)底板厚度采用 600mm。水托浮力产生的底板反力（标准值）210 8.40.6 2569.0/kqKN m 设计值：21.2769.087.63/sqKN m 设计值产生的板中弯矩：220.1980.198 87.63 3.775247.26s cMq rKN m 标准值

14、产生的板中弯矩：220.1980.198 69.0 3.775194.69s cMq rKN m 4.1.2 配筋计算（1）上层钢筋 按纯弯计算，按承载能力极限状态进行配筋。，62210247.26 100.0561.0 14.3 1000 555scMaf bh 查表得0.0442，取1.0sa 201.0 14.30.0442 1000 5551169.31300scssda fAbhmmf 20.2%10006001200mm 按构造钢筋配置，选用25150，实际配筋面积 As=2945mm2。（1）下层钢筋 因简支板支座弯矩为 0，故按构造钢筋配置，选用20200。4.1.3 裂缝宽度

15、计算 按纯弯计算，裂缝宽度控制在。由混凝土结构设计规范第8.1.2 条：max1.90.08eqskcrstedacE 2.1cra 混凝土采用 C30，20.1ckf，2.01tkf 钢筋采用 HRB335，522.0 10/sENmm 20.5 1000600300000teAmm 1206.60.0040220.01300000steteAA，取 受压构件 620247.26 10424.40/0.870.87555 1206.6sksMN mmh A 2.011.10.651.10.650.3350.20.004022424.40tkteskf max0.310.25mmmm 故上层钢

16、筋选用25150，裂缝宽度max0.2250.25mmmm。下层钢筋按构造钢筋配置，钢筋选用20200。工作井钢筋混凝土底板配筋见图4-1 所示。接收井底板计算 同“工作井底板计算”方法，计算结果如下：（1）上层配筋：按承载能力极限状态计算得到的结果：20200；按正常使用极限状态计算得到的结果：20200。（2）下层配筋：按构造钢筋配置，选用18200。接收井钢筋混凝土底板配筋见图4-2 所示。图 工作井底板配筋图 图 接收井底板配筋图 5.抗浮验算 工作井抗浮验算 5.1.1 工作井自重 封底后，工作井抗浮验算时，工作井重除井壁重量外，尚应包括井壁顶砌砖重、井底水泥土搅拌桩重和底板重。水泥

17、搅拌桩容重按322/KN mm计,钢筋混凝土底板容重按326/KN mm计，砌砖容重按322/KN mm。井壁重：2213.144.053.526 62034.06GKN 砌砖重：2223.144.053.8122 1130.31GKN 底板重：233.14 3.50.626600.05GKN 水泥土搅拌桩重：243.144.052244532.34GKN 总重：12347297.21GGGGGKN 5.1.2 浮力 浮力为：2,3.144.0510 8.44326.33bfw kFKN 5.1.3 抗浮安全系数（不考虑井壁反摩阻力）,7297.211.681.04326.33fwbfw kG

18、kF，抗浮能力满足要求。接收井抗浮验算 同上“工作井抗浮验算”计算方法，抗浮安全系数1.651.0fwk。抗浮能力满足要求。6.地基承载力验算 工作井地基承载力验算 工作井搅拌桩封底底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为180kPa，考虑地面和井底堆载作用，按215/dqKNm计。则有：27297.2115166.681803.144.05qkPakPa，地基承载力满足要求。接收井地基承载力验算 接收井搅拌桩封底底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为180kPa，考虑地面和井底堆载作用，按215/dqKNm计。则有：22569.9015163.201803.142.35qkPakPa，地基承载力满足要求。