沉井计算表格

1.工程概况

地质资料如下图所示，沉井内径D1=12.5米，沉井结构高度H=15.1米，沉井起沉标高低于地面500mm。抗浮计算时，考虑施工时降水，地下水位于起沉标高下500mm；强度计算时，考虑施工过程中设备已进场，降水可能中止时出现的最高地下水位，即地下水位于原地面下500mm。施工采用排水法，三次浇注两次下沉。考虑地面堆载qm=10kPa。上部第一层土考虑换填砂层。

沉井材料：混凝土强度等级C25；抗渗等级S6；钢筋采用热轧钢筋HRB335，抗拉强度设计值fy=300MPa.2.计算参数井总深H=内长L1=内宽b1=壁厚t=外长L2=外宽b2=计算长度L0=计算宽度b0=第一类截面深度h1=第二类截面深度h2=企口高度h3=底板厚度h4=刃脚高度h5=踏面坡口高度h6=踏面宽度a=坡口宽度b=企口宽度c=第一类截面壁厚d=封底混凝土边缘厚度h7=钢筋混凝土容重γ1=π=沉井高出起沉面高度H1=沉井下沉深度H2=地下水位离起沉面高度h8=水容重γs=填土重度γt=3.地质资料土层厚度：h1=h2=h3=h4=h5=h6=310.70000mmmmmm单位摩阻力：fk1=fk2=fk3=fk4=fk5=fk6=101810201012KpaKpaKpaKpaKpaKpa13.715130.115.213.215.113.1190.40.720.60.250.250.30.651.9253.1415926013.711018mmmkN/m3kN/m3mmmmmmmmmmmkN/m3mmmmm1

二、抗浮计算

井壁自重：（标准值）

底板底以上G1k=2×（h1×d+h2×t+h3×c）×（b1+L2）×γ

====== =

满足《规范》抗浮要求

23.702749.505104.205231.252382.05-15.511.

KN

1

1

刃脚G2k=2×[（h7+h5+h6）×b+a×（h5+h6）+h4×a]×（b1+L2)×γ

KNKN

1

井壁自重Gok=G1K+G2K

底板自重Gdk=（L1+2b)×（b1+2b)×γ

KNKNKN≥

1.00

封底混凝土自重Gfk= 0.25×[L2-2×（a+b）]×[b2-2×（a+b）]×(h7+h6/2)×23

井壁上土重Gtk=h1×（t-D)×（L2+b1)

抗浮验算Kf= (G0k+Gdk+Gfk+Gtk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]

三、下沉计算

摩阻力计算(标准值)

单位面积摩阻力fka= (h1×fk1+h2×fk2+h3×fk3+h4×fk4+h5×fk5+h6×fk6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)

= = =

满足《规程》下沉要求

地基土极限承载力Rj=

=

满足《规程》下沉稳定要求

1600.880

Kpa

=

0.8～0.9

排水下沉稳定系数Kst,s= G0k/{Ffk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b））×（b2-2（a+b））]×Rj}

16.2706.771.08

KPaKN＞

1.05

总摩阻力Ffk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×fka排水下沉系数Kst= G0k/Ffk

2

四、圆形沉井井壁环向计算（水土分算）刃脚处土的粘聚力c=土的内摩擦角β=刃脚处土的重度γ0=计算深度z=H2=tg(45-β/2)=====土重度γ1=土浮重度γ2=水重度γs=分项系数：结构自重k1=沉井外土压k2=地面活荷载k3=地下水压力k4=顶管顶力k5=地面堆积荷载qm=起沉标高c1=地下水位标高c2=计算截面一标高b01=计算截面二标高b02=计算截面三标高b03=刃脚坡口顶标高c3=刃脚坡口底标高c4=111116.913.70.8217.7922kPa°kN/m3m土壤等值内摩擦角φ=2×(45-arctg(tg(45-β/2)-2c/γ0z))° λ= tg(45-φ/2)0.53190.44162λ1= tg2(45-(φ+5)/2)λ2= tg(45-(φ-5)/2)0.63741811101.201.271.401.271.301042.0041.0029.0529.3035.1528.9028.30kN/m2mmmmmmmkN/m3kN/m3kN/m3 考虑施工过程中设备已进场，降水可能中止时出现的最高地下水位，即原地面下3.0米3

1、计算截面一：取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算

刃脚根部段中心标高29.05m

计算高度hc=1.5(a+b)=0.75m为便于计算取hc=h5=m2

刃脚h6传来的荷载PA1=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c3)×γ2)×λ1+k4×(c2-c3)×γs+k3×qm×λ

kN/m2

PA2=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c4)×γ2)×λ1+k4×(c2-c4)×γs+k3×qm×λ =

244.58

=255.91kN/m

PB1=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c3)×γ2)×λ2+k4×(c2-c3)×γs+k3×qm×λkN/m2

PB2=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c4)×γ2)×λ2+k4×(c2-c4)×γs+k3×qm×λ = = = = = =

284.92297.88150.15174.84633.66738.19

kN/m

PA=0.5×(PA1+PA2)×(c3-c4)

kN/mkN/mkN/mkN/m

=

0.1650-886.68-813.9803.995178.73

KN·m/mKN·m/mKNKN

PB=0.5×(PB1+PB2)×(c3-c4)

截面受力qA=(k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b01)×γ2)×λ1+k4×(c2-b01)×γs+k3×qm×λ1)×hc+PA

qB=(k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b01)×γ2)×λ2+k4×(c2-b01)×γs+k3×qm×λ2)×hc+PBω=qB/qA-1

22

1

1

2

2

截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =

MB= -0.1366qAr2ω =NA =qAr(1+0.78ω) =NB=qAr(1+0.5ω) =

按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=2700d25@150

mm2/mm

选筋

2、计算截面二：取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算，计算点标高为底板底标高29.30截面受力：qA=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ1+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ

=237.04kN/m

qB=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ2+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ=

276.28

kN/m2

=

0.1655-332.82-305.532022.311937.76

KN·m/mKN·m/mKN/mKN/m

mm2/m

ω=qB/qA-1

2

1

2

截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =

MB=-0.1366qAr2ω =NA=qAr(1+0.78ω) =NB=qAr(1+0.5ω) =

按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=1700

选筋d20@150

4

3、计算截面三：计算点标高为井壁中心处

==

126.66149.

35.15m

1

截面受力：qA=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b03)×γ2)×λ1+k4×(c2-b03)×γs+k3×qm×λ

kN/m2

qB=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b03)×γ2)×λ2+k4×(c2-b03)×γs+k3×qm×λ

kN/m

2

2

ω=qB/qA-1=0.1834-197.03-180.881094.001043.95

KN·m/mKN·m/mKN/mKN/m

截面内力：MA=-0.1488qAr2ω =

MB=-0.1366qAr2ω =NA=qAr(1+0.78ω)=NB=qAr(1+0.5ω) =

按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=1700d20@150

mm2/m

选筋

五、纵向弯曲计算（四支点）

单位周长井壁自重g=G0k/(2×L0+2*b0)=

设计值gs=k1×g=

沉井井壁中心半径rc=D0/2=

内力计算：跨中弯矩M0=0.03524πgsrc2=

支座弯矩M1=0.0683πgsrc2=

最大剪力V=0.25πgsrc=最大扭矩T=0.01055gsrc2=

按深梁进行配筋计算L0=D0×π/4=

支座截面内力臂Z=0.6×L0=刃脚底部配筋As1=M0/(300×Z)=

选筋

井壁上端配筋As2=M1/(300×Z)=

选筋

由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。

90.50108.607.550685.351328.293.97205.1811.867.12321.055d22622.244d25+2d20

mm2/mKN/mKN/mmKN·m/KN·m/KNKN·m/mmmm2/m

六、竖向拉断计算

计算拉力Smax=1/4×gs=

27.15KN/m

按强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=

1700d22@200

mm2/m

选筋

5

七、刃脚计算

1、刃脚向外挠曲计算

（1）沉至井深一半（沉井全高计算）刃脚斜面与水平线的夹角α=

53

°

土壤与混凝土的摩擦

角β=

90.50KN/m108.60KN/m36.20KN/M23.51KN/M9.40KN·M/m146.93KN

20

°

单位周长井壁自重g=G0k/(2×L0+2×b0)=

设计值gs=k1×g=

刃脚斜面部分反力V2=gs×b/(b+2a)=

刃脚斜面水平推力H=Vtg(α-β)=

对刃脚端部截面中心的外悬臂弯矩M=H×(2/3h6)=

水平内力N=H×(D2-a-b)/2=

（2）沉井开始下沉（首节计算）

2

井总深H=井内径D1=井外径D2=壁厚t=计算直径D0=第一类截面深度h1=第二类截面深度h2=企口高度h3=底板厚度h4=刃脚高度h5=踏面坡口高度h6=踏面宽度a=坡口宽度b=企口宽度c=第一类截面壁厚d=封底混凝土边缘厚度h7=钢筋混凝土容重γ1=13.315130.115.1190.40.720.60.250.250.30.651.925

mmmmmmmmmmmmmmmmkN/m3π=3.1415926

6

井壁自重：（标准值）

底板底以上G1k= ((D2-d)×h1×d+D0×h2×t+(D1-c)×h3×c+0.5×(D1-c)×c×c+D0×h4×t)×π×γ

=1971.35KN

刃脚G2k= ((D2-a-b)×h5×(a+b)+(D2-a)×h6×a+0.5×(D2-2×a-b)×h6×b)×π×γ

=

1

1

1204.11KN

3175.46土壤与混凝土的摩擦角β=66.9480.3380.33

0.60

KN

20KN/mKN/mKN/Mmm

°

井壁自重G0k=G1k+G2k =

刃脚斜面与水平线的夹角α

53°

=

单位周长井壁自重g= G0/(2×L0+2×b0) =

设计值gs=k1×g=

刃脚底端的竖向地基反力Rj=gs=

刃脚的斜面高度hl=h6=

刃脚的入土深度hs=h1=0.60R×h×tg(α-β)/(h+2a×tgα)刃脚内侧水平推力之和H=jss

=24.77KN/M

地基反力合力偏心距dl=hl/(2tgα)-hs×(3a+2b)/(6hs+12a×tgα)

=

0.13

m

对刃脚端部截面中心的向外

H×(hl-hs/3)+Rj×dl

悬臂弯矩M=

=

2、刃脚向内挠曲计算

20.12KN·M/m

1.82

KN

水平内力N= H×(D2-a-b)/2 =

刃脚根部侧压力PA= k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)×γ2)×λ+k4×(b2-b3)×γs+k3×qm×λkN/m2

刃脚底部侧压力PB= k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ+k4×(b2-b4)×γs+k3×qm×λ

= = =

263.19275.2748.82

kN/m2

刃脚竖向向内弯曲受力M= 1/6（2×PB+PA）×h6×h6

KN·M/m

按承载能力配筋：刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋为构造配筋

据上述计算结果，按强度配筋，由理正软件计算得刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋

均为构造配筋，面积=

2700d25@150

mm2/m

选筋

7

八、顶力作用下井壁计算井壁计算半径r=顶管中心标高b=顶管力标准值Ptk=顶管力分项系数γp=π=刃脚底部标高b4= =不算7.55-5.650001.33.1415926-11.265.25mmmKN土抗力最大值qmax= 4×γp×Ptk/(3πr(b-b4))kN/m2顶管中心处土抗力q=2/3×qmax=土抗力产生内力MA1=-0.307qr2 =MB1=0.068qr2=NA1=-0.375qrNB1= =

957.70

kN/m2

内力NA2=-qA×r =强度配筋MA=MA1=

MB=MB1=NA=NA1+NA2=

43.50-761.22168.61-123.160.00

kN/m2KN·M/mKN·M/mKN/MKN/M

井周土压力qA=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b)×γ2)×λ+k4×(b2-b)×γs+k3×qm×λ

-7230.60-761.22168.61-7353.76

KN/MKN·M/mKN·M/mKN/M

按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得外侧配筋面积=2953d22@1001700d22@150

mm2/mmm2/m

选筋

内侧为构造配筋，面积=

选筋

九、顶力作用下土体稳定计算

刃脚底部等值内摩擦角φ=

17.79

2

°

0.531.885.6053.20

mm

主动土压力系数λ1=tg(45-φ/2)=被动土压力系数λ2=tg2(45-φ/2)=

顶管中心至刃脚底距离hf=b-b4=

沉井入土深度H=b1-b4=

折减系数ξ= （hf-│hf-H/3│)/hf

= = =

-1.17

主动土压力标准值Fepk= (（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ1+(b2-b4)×γs+qm×λkN/m

被动土压力标准值Fpk= (（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ2+(b2-b4)×γs+qm×λkN/m2

主动土压力合力标准值Eepk=1/4×πrH×Fepk =

16.16

被动土压力合力标准值Epk=1/4×πrH×Fpk =

稳定验算表达式 ξ（0.8Epk-Eepk）=

265718.15521827.23-177034.24

KNKNKN

842.31

2

1

1

≥Ptk=5000KN

8

十、底板计算（简支考虑）

自重产生的底板反力标准值

（G0k+Gtk)/（0.25×π×D2×D2）qk=

=38.34

kN/m2

设计值q=1.27×Pk=

KN·MKN·M

48.69kN/m2

径向最大弯矩值Mr= -0.1979×q×(D0/2)2

= =

-9.25-9.25

切向最大弯矩值Mt= -0.1979×q×(D0/2)2

由理正软件计算得上层配筋面积=

上层选筋

下层构造配筋面积=

下层选筋

3351d22@1002200d22@150

mm2/mmm2/m

9