矩形沉井工程设计实例.doc

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矩形沉井工程设计实例

矩形沉井工程设计实例 某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。 设计条件 1、工程概况 根据使用要求,本沉井结构尺寸如附图2-1所示。沉井平面为矩形,剖面也为矩形,井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。制作高度为11.0m,施工时采用两次制作,一次下沉,第一节制作高度为6.0m,井壁厚度为600mm,沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。 2、沉井材料 混凝土:采用C25; fc=11.9N/mm2, ft=1. 27N/mm2, 钢筋:d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335;fy=300N/mm2, 3、地质资料 根据地质钻探资料 分析,本沉井工程范围内的的地层,大致可分五层,其物理力学性能指标如附表。 土层物理力学指标 序号 土层名称 标高(m) 天然容重(KN/m3) 干容重(KN/m3) 粘聚力c(KPa) 内摩擦角ψ 允许承载力(KN/m2) 备注 1 黄色亚粘土 -0.5~-3.0 18.6 14.0 5 18 105 淤泥质土 2 灰色亚粘土 -3.0~-6.0 18.2 13.2 3 17 102 3 灰色粘土夹砂 -6.0~-8.0 17.0 10.6 8 9 85 4 灰色粘土 -8.0~-11.5 18.2 12.8 10 13 105 5 灰色亚粘土 -11.5以下 18.2 14.1 8 16 120 二、水、土压力的计算 本沉井采用排水法下沉,对于作用在井壁上的水、土压力,采用重液地压公式计算: pw+E=13h 当h=0m,pw+E=0 h=4.5m, pw+E=13*4.5=58.5kn/m2 h=8.6m, pw+E=13*8.6=111.8kn/m2 h=9.0m, pw+E=13*9.0=117.7kn/m2 h=9.9m, pw+E=13*9.9=128.7kn/m2 h=10.5m, pw+E=13*10.5=136.5kn/m2 根据上述计算,绘制水压力、主动土压力图形,如下图: 三、下沉计算 1、沉井自重 井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计,沉井重量为 GK=(9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0)*25=4884KN 2、摩阻力 井壁侧面的摩阻力分布如图,单位摩阻力,按《上海市地基基础设计规范》规定:f=25-20 KN/m2。 hk= 5*1/2+5.5=8.0m 井壁总摩阻力: Ffk=Uhkf=(9.0+7.0)*8.0*17.5=4480KN 下沉系数K= GK /Ffk=4884/4480=1.09≥1.05 满足《规程》下沉要求。 四、沉井竖向计算 1、抽垫木时井壁竖向计算 沉井在开始下沉特别是在抽垫木时,井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用四个支承点,定位支撑点布置如图。 (1)假定定位承垫木间距为0.7L,不考虑刃脚下回填砂的承载力,如图a所示。 井壁单宽自重标准值:gk=(11.0*0.6-0.6*0.3/2-0.4*0.2)*25=160.75KN/m 井壁单宽自重标准值:gs=1.27*160.75=204.15N/m 支座弯矩: M支=-1/2*204.15*(9.0*0.15)2-1/2*5.8*204.15*(9.0*0.15-0.3) =-807.7KN.m 跨中弯矩:M中=1/8*204.15*(9.0*0.7)2-807.7=205.1KN.m (2)、假定抽垫木时,先抽并回填部位已经压实变成支点。此时,沉井井壁支承在三个点上,如图b所示。 支座弯矩: M支=-1/8*204.15*4.52=-516.87KN.m 跨中弯矩:M中=0.07*204.15*4.52=289.4KN.m (3)配筋计算 L10/H≤2,按深梁进行设计,根据《混凝土结构设计规范》,计算如下: 因为L10H,内力臂:z1=0.6 L10=0.6*9=5.4m 刃脚底部:M中=289.4KN.m, As= M中/fyz1=289400/300*5.4=178.6mm2 井墙顶部:M支=807.7KN.m, As= M支/fyz1=807700/300*5.4=498.6mm2 求得的钢筋值较小,故按构造配筋已能满足要求。 2、井壁的抗拉计算 根据《规程》,由于本工程地基为土质均匀的软土地基,不必进行竖向拉断计算。 五、刃脚计算 1、刃脚外侧竖向钢筋计算 本沉井采用排水法施工,井内无水,刃脚按第一种情况——沉井位于设计标高,刃脚下的土已挖空情况计算,如图。 (1)外力计算 井壁外水平侧向压力标准值如 (2)内力计算及配筋 1)刃脚跟部C——C截面弯矩的计算及配筋 计算时,刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。 MC=1/2*1.27*128.7*0.62+1/2*1.27*(136.5

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