矩形沉井計算表格（自動版）

1、一、設計資料,1.工程概況, 地質資料如下圖所示，沉井內徑D1=12.5米，沉井結構高度H=15.1米，沉井起沉標高低于地面500mm?？垢∮嬎銜r，考慮施工時降水，地下水位于起沉標高下500mm；強度計算時，考慮施工過程中設備已進場，降水可能中止時出現(xiàn)的最高地下水位，即地下水位于原地面下500mm。施工采用排水法，三次澆注兩次下沉?？紤]地面堆載qm=10kPa。上部第一層土考慮換填砂層。,說明 沉井材料：混凝土強度等級C25；抗?jié)B等級S6；鋼筋采用熱軋鋼筋HRB335，抗拉強度設計值fy=300MPa.,2.計算參數(shù),井總深H=,13.7,m,H=h1+h2+h4+h5+h6內長L1=,15,

2、m,內寬b1=,13,m,D2=D1+2t壁厚t=,0.1,m,外長L2=,15.2,外寬b2=,13.2,計算長度L0=,15.1,m,D0=D1+t計算寬度b0=,13.1,第一類截面深度h1=,1,m,第二類截面深度h2=,9,m,企口高度h3=,0.4,m,底板厚度h4=,0.7,m,刃腳高度h5=,2,m,踏面坡口高度h6=,0.6,m,踏面寬度a=,0.25,m,坡口寬度b=,0.25,m,企口寬度c=,0.3,m,第一類截面壁厚d=,0.65,m,封底混凝土邊緣厚度h7=,1.9,m,鋼筋混凝土容重1=,25,kN/m3,=,3.141592654,沉井高出起沉面高度H1=,0,

3、m,沉井下沉深度H2=,13.7,m,H2=H-H1地下水位離起沉面高度h8=,1,m,水容重s=,10,kN/m3,填土重度t=,18,kN/m3,3.地質資料,土層厚度：h1=,3,m,單位摩阻力：fk1=,10,Kpa,h2=,10.7,m,fk2=,18,Kpa,h3=,0,m,fk3=,10,Kpa,h4=,0,m,fk4=,20,Kpa,h5=,0,m,fk5=,10,Kpa,h6=,0,m,fk6=,12,Kpa,13.7,二、抗浮計算,改為矩形井壁自重：（標準值）,底板底以上G1k=,2（h1d+h2t+h3c）（b1+L2）1,=,2354.70 ,KN,刃腳G2k=,2（h

4、7+h5+h6）b+a（h5+h6）+h4a（b1+L2)1,=,2749.50 ,KN,井壁自重Gok=,G1K+G2K,=,5104.20 ,KN,底板自重Gdk=,（L1+2b)（b1+2b)1,=,5231.25 ,KN,封底混凝土自重Gfk=, 0.25L2-2（a+b）b2-2（a+b）(h7+h6/2)23,=,2382.05 ,KN,井壁上土重Gtk=,h1（t-D)（L2+b1),=,-15.51 ,KN,抗浮驗算Kf=, (G0k+Gdk+Gfk+Gtk)/sL2b2(H2-h8-h6/2)/4, =,1.89 ,1.00 ,P16 表5.1.4沉井的工作特征設計系數(shù)滿足規(guī)

5、范抗浮要求,三、下沉計算,P21沉井下沉和結構計算摩阻力計算(標準值),矩形沉井應根據其下沉前的支撐情況，對井壁豎向受力進行強度計算。單位面積摩阻力fka=, (h1fk1+h2fk2+h3fk3+h4fk4+h5fk5+h6fk6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6), =,16.25 ,KPa,總摩阻力Ffk=, (L2+b2)(H2-h1+H1-2.5)fka,改為矩形 =,4706.77 ,KN,排水下沉系數(shù)Kst=, G0k/Ffk, =,1.08 ,1.05,P16 表5.1.4 沉井的工作特征設計系數(shù)滿足規(guī)程下沉要求,地基土極限承載力Rj=,160,Kpa,排水下沉穩(wěn)定系數(shù)K

6、st,s=, G0k/Ffk+0.25L2b2-(L2-2(a+b）（b2-2（a+b）Rj,P23 表6.1.3地基土的極限承載力 =,0.880 ,=,0.80.9,滿足規(guī)程下沉穩(wěn)定要求,P16 表5.1.4 沉井的工作特征設計系數(shù),四、圓形沉井井壁環(huán)向計算（水土分算）,刃腳處土的粘聚力c=,11,kPa,土的內摩擦角=,11,刃腳處土的重度0=,16.9,kN/m3,計算深度z=H2=,13.7,m,tg(45-/2)=,0.82 ,土壤等值內摩擦角=,2(45-arctg(tg(45-/2)-2c/0z),=,17.792 , =, tg2(45-/2),=,0.5319 ,1=, t

7、g2(45-(+5)/2),=,0.4416 ,2=, tg2(45-(-5)/2),=,0.6374 ,土重度1=,18,kN/m3,土浮重度2=,11,kN/m3,水重度s=,10,kN/m3,分項系數(shù)：結構自重k1=,1.20 ,沉井外土壓k2=,1.27 ,地面活荷載k3=,1.40 ,地下水壓力k4=,1.27 ,頂管頂力k5=,1.30 ,地面堆積荷載qm=,10,kN/m2,起沉標高c1=,42.00 ,m,地下水位標高c2=,41.00 ,m, 考慮施工過程中設備已進場，降水可能中止時出現(xiàn)的最高地下水位，即原地面下3.0米,計算截面一標高b01=,29.05 ,m,計算截面二標

8、高b02=,29.30 ,m,計算截面三標高b03=,35.15 ,m,刃腳坡口頂標高c3=,28.90 ,m,刃腳坡口底標高c4=,28.30 ,m,1、計算截面一：取刃腳根部以上1.5倍井壁厚度一段進行環(huán)向計算, 刃腳根部段中心標高,29.05 ,m,計算高度hc=1.5(a+b)=,0.75,m,為便于計算取hc=h5=,2,m,刃腳h6傳來的荷載PA1=,k2(（c1-c2)1+(c2-c3)2)1+k4(c2-c3)s+k3qm1, =,244.58 ,kN/m2,PA2=,k2(（c1-c2)1+(c2-c4)2)1+k4(c2-c4)s+k3qm1, =,255.91 ,kN/m

9、2,PB1=,k2(（c1-c2)1+(c2-c3)2)2+k4(c2-c3)s+k3qm2, =,284.92 ,kN/m2,PB2=,k2(（c1-c2)1+(c2-c4)2)2+k4(c2-c4)s+k3qm2, =,297.88 ,kN/m2,PA=,0.5(PA1+PA2)(c3-c4), =,150.15 ,kN/m,PB=,0.5(PB1+PB2)(c3-c4), =,174.84 ,kN/m,截面受力qA=,(k2(（c1-c2)1+(c2-b01)2)1+k4(c2-b01)s+k3qm1)hc+PA, =,633.66 ,kN/m,qB=,(k2(（c1-c2)1+(c2-

10、b01)2)2+k4(c2-b01)s+k3qm2)hc+PB, =,738.19 ,kN/m,=,qB/qA-1,=,0.1650 ,截面內力：MA= -0.1488qAr2 =,-886.68 ,KNm/m,MB= -0.1366qAr2 =,-813.98 ,KNm/m,NA =qAr(1+0.7854) =,5403.99 ,KN,NB=qAr(1+0.5) =,5178.73 ,KN, 按壓彎構件強度配筋，由理正軟件計算得內外側均為構造配筋，面積=,2700,mm2/m,選筋,d25150,2、計算截面二：取刃腳影響區(qū)以上單位高度井壁進行計算，計算點標高為底板底標高,29.30 ,m

11、,截面受力：qA=,k2(（b1-b2)1+(b2-b02)2)1+k4(b2-b02)s+k3qm1,=,237.04 ,kN/m2,qB=,k2(（b1-b2)1+(b2-b02)2)2+k4(b2-b02)s+k3qm2,=,276.28 ,kN/m2,=,qB/qA-1,=,0.1655 ,截面內力：MA= -0.1488qAr2 =,-332.82 ,KNm/m,MB=-0.1366qAr2 =,-305.53 ,KNm/m,NA=qAr(1+0.7854) =,2022.31 ,KN/m,NB=qAr(1+0.5) =,1937.76 ,KN/m, 按壓彎構件強度配筋，由理正軟件計

12、算得內外側均為構造配筋，面積=,1700,mm2/m,選筋,d20150,3、計算截面三：計算點標高為井壁中心處,35.15 ,m,截面受力：qA=,k2(（c1-c2)1+(c2-b03)2)1+k4(c2-b03)s+k3qm1,=,126.66 ,kN/m2,qB=,k2(（c1-c2)1+(c2-b03)2)2+k4(c2-b03)s+k3qm2,=,149.89 ,kN/m2,=,qB/qA-1,=,0.1834 ,截面內力：MA=-0.1488qAr2 =,-197.03 ,KNm/m,MB=-0.1366qAr2 =,-180.88 ,KNm/m,NA=qAr(1+0.7854)

13、=,1094.00 ,KN/m,NB=qAr(1+0.5) =,1043.95 ,KN/m, 按壓彎構件強度配筋，由理正軟件計算得內外側均為構造配筋，面積=,1700,mm2/m,選筋,d20150,五、縱向彎曲計算（四支點）,單位周長井壁自重g=G0k/(2L0+2*b0)=,90.50 ,KN/m,設計值gs=k1g=,108.60 ,KN/m,沉井井壁中心半徑rc=D0/2=,7.550 ,m,內力計算：跨中彎矩M0=0.03524gsrc2=,685.35 ,KNm/,支座彎矩M1=0.0683gsrc2=,1328.29 ,KNm/,最大剪力V=0.25gsrc=,643.97 ,K

14、N,最大扭矩T=0.01055gsrc2=,205.18 ,KNm/,按深梁進行配筋計算L0=D0/4=,11.86 ,m,支座截面內力臂Z=0.6L0=,7.12 ,m,刃腳底部配筋As1=M0/(300Z)=,321.05 ,mm2/m,選筋,5d22,井壁上端配筋As2=M1/(300Z)=,622.24 ,mm2/m,選筋,4d25+2d20, 由于剪力和扭矩均較小，垂直鋼筋按其他工況配置。,六、豎向拉斷計算,計算拉力Smax=1/4gs=,27.15 ,KN/m, 按強度配筋，由理正軟件計算得內外側均為構造配筋，面積=,1700,mm2/m,選筋,d22200,七、刃腳計算,1、刃腳

15、向外撓曲計算,（1）沉至井深一半（沉井全高計算）,刃腳斜面與水平線的夾角=,53,土壤與混凝土的摩擦角=,20,單位周長井壁自重g=G0k/(2L0+2b0)=,90.50 ,KN/m,設計值gs=k1g=,108.60 ,KN/m,刃腳斜面部分反力V2=gsb/(b+2a)=,36.20 ,KN/M,刃腳斜面水平推力H=V2tg(-)=,23.51 ,KN/M,對刃腳端部截面中心的外懸臂彎矩M=H(2/3h6)=,9.40 ,KNM/m,水平內力N=H(D2-a-b)/2=,146.93 ,KN,（2）沉井開始下沉（首節(jié)計算）,井總深H=,13.3,m,井內徑D1=,15,m,井外徑D2=,

16、13,m,壁厚t=,0.1,m,計算直徑D0=,15.1,m,第一類截面深度h1=,1,m,第二類截面深度h2=,9,m,企口高度h3=,0.4,m,底板厚度h4=,0.7,m,刃腳高度h5=,2,m,踏面坡口高度h6=,0.6,m,踏面寬度a=,0.25,m,坡口寬度b=,0.25,m,企口寬度c=,0.3,m,第一類截面壁厚d=,0.65,m,封底混凝土邊緣厚度h7=,1.9,m,鋼筋混凝土容重1= ,25,kN/m3,=,3.141592654,井壁自重：（標準值）,底板底以上G1k=, (D2-d)h1d+D0h2t+(D1-c)h3c+0.5(D1-c)cc+D0h4t)1, =,1

17、971.35 ,KN,刃腳G2k=, (D2-a-b)h5(a+b)+(D2-a)h6a+0.5(D2-2a-b)h6b)1, =,1204.11 ,KN,井壁自重G0k=G1k+G2k =,3175.46 ,KN,刃腳斜面與水平線的夾角=,53,土壤與混凝土的 摩擦角=,20,單位周長井壁自重g= G0/(2L0+2b0) =,66.94 ,KN/m,設計值gs=k1g=,80.33 ,KN/m,刃腳底端的豎向地基反力Rj=gs=,80.33 ,KN/M,刃腳的斜面高度hl=h6=,0.60 ,m,刃腳的入土深度hs=h1=,0.60 ,m,刃腳內側水平推力之和H=,Rjhstg(-)/(h

18、s+2atg),=,24.77 ,KN/M,地基反力合力偏心距dl=,hl/(2tg)-hs(3a+2b)/(6hs+12atg),=,0.13 ,m,對刃腳端部截面中心的向外懸臂彎矩M=,H(hl-hs/3)+Rjdl, =,20.12 ,KNM/m,水平內力N=, H(D2-a-b)/2 =,154.82 ,KN,2、刃腳向內撓曲計算,刃腳根部側壓力PA=, k2(（b1-b2)1+(b2-b3)2)+k4(b2-b3)s+k3qm, =,263.19 ,kN/m2,刃腳底部側壓力PB=, k2(（b1-b2)1+(b2-b4)2)+k4(b2-b4)s+k3qm, =,275.27 ,k

19、N/m2,刃腳豎向向內彎曲受力M=, 1/6（2PB+PA）h6h6, =,48.82 ,KNM/m, 按承載能力配筋：刃腳內外側垂直配筋及刃腳環(huán)向配筋為構造配筋, 據上述計算結果，按強度配筋，由理正軟件計算得刃腳內外側垂直配筋及刃腳環(huán)向配筋均為構造配筋，面積=,2700,mm2/m,選筋,d25150,八、頂力作用下井壁計算,不算,井壁計算半徑r=,7.55,m,頂管中心標高b=,-5.6,m,頂管力標準值Ptk=,5000,KN,頂管力分項系數(shù)p=,1.3,=,3.141592654,刃腳底部標高b4=,-11.2,m,土抗力最大值qmax=, 4pPtk/(3r(b-b4), =,65.

20、25 ,kN/m2,頂管中心處土抗力q=2/3qmax=,43.50 ,kN/m2,土抗力產生內力MA1=-0.307qr2 =,-761.22 ,KNM/m,MB1=0.068qr2=,168.61 ,KNM/m,NA1=-0.375qr,-123.16 ,KN/M,NB1=,0.00 ,KN/M,井周土壓力qA=,k2(（b1-b2)1+(b2-b)2)+k4(b2-b)s+k3qm, =,957.70 ,kN/m2,內力NA2=-qAr =,-7230.60 ,KN/M,強度配筋MA=MA1=,-761.22 ,KNM/m,MB=MB1=,168.61 ,KNM/m,NA=NA1+NA2=,-7353.76 ,KN/M, 按壓彎構件強度配筋，由理正軟件計算得外側配筋面積=,2953,mm2/m,選筋,d22100, 內側為構造配筋，面積=,1700,mm2/m,選筋,d22150,九、頂力作用下