基础工程课件第七章_沉井基础幻灯片.ppt

1.沉井的地基承载力验算 沉井作为地下结构物时，荷载较小，而基底支承于坚实土层或岩层上，故地基的强度 和变形通常不会存在问题。但沉井作为建筑物的深基础时，荷载较大，必须验算地基承载 力，一般要求地基强度满足以下条件： 沉井底面地基承载力总和Rj等于该处土的承载力设计值f 与沉井底部面积A 的乘积，即 考虑沉井四周地表土被松动，则此部分土的摩擦力不计。简化计算：可假定5m 范围的摩擦力可按三角形分布，5m 以下为矩形分布，如下图所示。故沉井侧面的滑动摩阻力总和为： up——沉井的周长(m)； hi——沉井高度范围内，各土层的厚度(m)； qsi——第i层土对井壁的摩擦阻力，按实际资料或下表选用。 井侧摩擦阻力分布假定 土对井壁的摩擦阻力q s经验值 注：(1) 本表适用于深度不超过30m 的沉井。 (2) 泥浆润滑套为灌注在井壁外侧的膨润土泥浆，是一种助沉材料。 2.沉井的基底应力和横向抗力验算 荷载作用与简化情况 如左图所示，在非岩石地基上高为l的沉井基础受到水平力H 及偏心距为e的竖向力V( =ΣF + G )作用。可把这两个力转化为距基底λ 的水平力H 及轴心竖向压力 V( =ΣF + G )。则 V V 理论计算表明沉井围绕地面下深度z0处点的A转动一ω角，地面下深度为z 处沉井受到土的横向抗力σzx为： 荷载作用下应力分布 验算： β为深度h处沉井侧面的水平向地基系数与沉井底面的竖向地基系数比值，b1为基底计算宽度，d为沉井基底偏心方向几何宽度，W 0为基底抗弯截面模量。 验算： 基底边缘处压应力： 当要求井侧水平压应力σzx应小于沉井周围土的极限抗力值。计算时可认为沉井在外力作用下产生位移时，深度z 处沉井一侧产生主动土压力Ea ，而另一侧受到被动土压力Ep作用，故井侧水平压应力应满足： 式中： 由郎肯土压力理论可推出： 考虑到桥梁结构性质和荷载情况，且经验表明最大的横向抗力大致在z=h/3和z=h处，以此代入上式可得： —取决于上部结构形式的系数，一般取l，对 于拱桥可取0.7； —考虑恒载产生的弯矩Mg，对总弯矩M 的影 响系数。 3.沉井自重验算 (1)沉井的下沉系数 为保证沉井施工时能顺利下沉，必须设计沉井的自重大于沉井外壁的摩擦阻力，即下沉系数应满足下式要求： (2) 沉井抗浮稳定 当沉井封底后，达到混凝土设计强度。井内抽干积水时，沉井内部尚未安装设备或浇筑混凝土前，此沉井类似置于地下水中的一只空筒，应有足够的自重，避免在地下水的浮托力作用下沉井上浮。即沉井的抗浮稳定系数应满足下式要求： —地下水对沉井的总浮力。 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。 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)，钢筋混凝土受弯构件施工阶段应力验算可采用容许应力法。因此在下列有关钢筋混凝土结构强度验算中，除沉井封底与顶盖一部分计算外，均采用容许应力法。 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。 3.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。 4.挖土下沉 沉井下沉施工可分为排水下沉和不排水下沉。 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：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1～2m，以免发生涌土或流砂现象。 5.接高沉井 第一节沉井顶面下沉至距地面还剩1m～2m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