顶管工作井计算

顶部水平压力P'Bl
P'Bl=1.27[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(Φd5)/2)*tan(45-(φD5)/2)+1.27*10(H-hl-hg)
底部水平压力PAl
PAl=1.27[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(φ D+5)/2)*tan(45-(φ D+5)/2)+1.27*10(H-hg)
z=0.6lo As1=Mo/fy.z As2=Ms/fy*z
19.622 Kpa 4024.2 KN 1.0261
满足
180 KN/m 228.6 KN/m 344.11 KN.m -668.6 KN.m 108.15 KN.m 664.31 KN 5.8119 m 0.4843
3.4872 m 328.93 mm2 639.06 mm2
279.37 kpa
刃脚底端水平向侧压力 Pepl
Pepl=1.27*[gs+(γ1-10)h1+ …(γn-10)hn]*tan(45-φ D/2)*tan(45-φ D/2)+1.27*10(H-hg)
279.37 kpa
刃脚根部向内的竖向弯矩 Ml2
Ml2=1/6(2Pepl+P'epl)hl*hl
1148 KN
构件受力特征系数αcr 偏心受压构件
2.1
2.4
2.7
裂缝间纵向受拉钢筋应变 不均匀系数ψ
ψ=1.1-0.65ftk/ρte.σss
-1.457
0.4
混凝土轴心抗压标准值 ftk
1.78
配筋量As
2545 mm2
配筋率ρte
ρte＝As/b.ho
0.0051
裂缝截面处的钢筋应力σ ss
2.1
裂缝间纵向受拉钢筋应变 不均匀系数ψ
ψ=1.1-0.65ftk/ρte.σss
-4.256
混凝土轴心抗压标准值 ftk
沉井计算
沉井壁厚t 沉井外径D
刃脚踏面宽a
沉井内径d 沉井高度H
井壁中心半径rc
刃脚高度hl
底板厚t1 刃脚宽度b
封底厚度ha
刃脚根部至底板底hb
硬土刃脚突出的高度hc
沉井顶面高于最高地下水 位hd
开始下沉时入土深度hs
刃脚底土体的φ
刃脚底土体的φ(弧度) 地面堆载qs
井壁高出地面hg
低于地面取0
1层土的厚度h1 2层土的厚度h2 3层土的厚度h3 4层土的厚度h4
PtranA=0.5hl(PAl+P'Al)
PtranB=0.5hl(PBl+P'Bl)
203.95 kpa
239.07 kpa 101.77 kpa 119.77 kpa
PA=[qs+(γ1-
10)*h1+...+(γn-10)(hn-
PA
hl-0.5hcal)*tan(45-(Φ D+5)/2)*tan(45-(φ
1层土的C1 2层土的C2 3层土的C3 4层土的C4
1层土的φ1
0.6 m 8m
0.4 m 6.8 m
12 m 3.7 m 0.5 m 0.6 m 0.4 m 1.7 m 0.6 m
0m 0m 0.5 m 2.6 0.0454 (弧度) 10 kpa 0
1.51 m 1.9 m 8.5 m 0m
10 kpa 35 kpa 6.2 kpa
D/2)+10*(Hbtm-hg)
219.98 kpa
竖向内侧受拉最大弯矩 Mxmax
Mxmax=0.0023*Pbtm*Hbtm*Hb tm
56.849 KN.m
外侧受拉最大弯矩Mxmin
Mxmin=0.0001*Pbtm*Hbtm*Hb tm
2.4717 KN.m
构件受力特征系数αcr 偏心受压构件
外侧配筋ξ
ξ=1-√(1-2αs)
0.0097
外侧配筋As 环向配筋As
As=ξfcm*b*ho/fy As=Nθ/fy
212.68 mm2 1071.3 mm2
六、井壁计算（封底前 环向）
取刃脚部以上1.5倍井壁 高度hcal
1)、承载能力极限状态 计算
顶部水平压力P'Al
P'Al=1.27[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(φ D+5)/2)*tan(45-(φ D+5)/2)+1.27*10(H-hl-hg)
34.922 KN.m
刃脚的环向拉力Nθ
Nθ=pl*rc
321.38 Βιβλιοθήκη BaiduN
内侧配筋αs
αs=M/(fcm*b*ho*ho)
0.0137
内侧配筋ξ 内侧配筋As 外侧配筋αs
ξ=1-√(1-2αs) As=ξfcm*b*ho/fy αs=M/(fcm*b*ho*ho)
0.0138 300.7 mm2
0.0097
0.5hcal)hcal+PtranA
PB=1.27[qs+(γ1-
10)*h1+...+(γn-10)(hn-
PB
hl-0.5hcal)*tan(45-(ΦD5)/2)*tan(45-(Φd-
5)/2)+1.27*10(H-hg-hl-
0.5hcal)hcal+PtranB
计算系数ω'
PB/PA-1
截面上弯矩MA
MA=-0.1488*PA*rc*rc*ω'
截面上弯矩MB
MB=0.1366*PA*rc*rc*ω'
截面上压力NA
NA=PA*rc*(1+0.7854ω')
截面上压力NB
NB=PA*rc*(1+0.5ω')
按压弯构件计算
2)、正常使用极限状态
计算
顶部水平压力P'Al
P'Al=[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(φ D+5)/2)*tan(45-(φ D+5)/2)+10(H-hl-hg)
Nmax=G/4 As＝Nmax/360
八、井壁计算（底板浇 筑后）
计算底面标高Hbtm
Hbtm=H-hg-hl-hb-0.5t1
1238.7 KN 3440.9 mm2
10.6 m
1)按承载能力极限状态计 算
Pbtm=1.27[qs+(γ1-
计算标高处水土压力标准 值Pbtm
10)h1+(γ2-10)h2+(γ310)h3+(γi-10)(hi-（H-hgHbtm))]tan2(45-φ
D/2)+10*1.27(Hbtm-hg)
279.37 kpa
竖向内侧受拉最大弯矩 Mxmax
Mxmax=0.0023*Pbtm*Hbtm*Hb tm
72.198 KN.m
外侧受拉最大弯矩Mxmin
Mxmin=0.0001*Pbtm*Hbtm*Hb tm
3.1391 KN.m
内侧配筋αs
0.0201
等效内摩擦角φD
P'epl=1.27*[gs+(γ1-
刃脚上部水平向侧压力设 计值P'epl
10)h1+…(γn-10)(hnhl)]*tan(45-φ D/2)*tan(45-φ
D/2)+1.27*10(H-hl-hg)
86.859 KN/m 0.0889 m 49.273 KN.m
0 （弧度） 0 （度）
按深梁计算
五、刃脚计算
刃脚内侧水平推力之和pl
pl=Rj*hs*tan(θ-β o)/(hs+2a*tanθ)
刃脚底地基反力的合力偏 心矩dl
hl/2tanθhs*(3a+2b)/(6hs+12a*tan θ)
刃脚根部向外的竖向弯矩 Ml1
Ml1=pl(hl-hs/3)+Rj*dl
等效内摩擦角φD
φD=2{45-arctan[tan(450.5φ)-2c/γs]}
二、下沉计算
0.8961 (弧度）
Gk=[0.25*PI*(D*D-d*d)*HPI/3*(1.5*d+b)*b*b*hl/b]* 4129.1 KN 25
G=Gk+0.25*PI*d*d*t1*25 4673.9 KN
G1=PI*0.25*d*d*ha*20
1234.8 KN
F1=10*[0.25*PI*C3*C3*(H+h a-hl-hb-hg)]
6333.5 KN
Kfw=(G+G1)/F1
0.9329
不满足
（施工结束工作井 采用素土回填）
平均摩阻力fka 沉井外壁总摩阻力
fka=(fk1*h1+fk2*h2+… fkn*hn)/(h1+h2+…hn)
沉井下沉系数
四、下沉前井壁竖向弯 曲
单位周长井壁自重标准值 g
g=25H*t
单位周长井壁自重设计值 gs
283.96 kpa
D+5)/2)+10(H-hg-hl-
0.5hcal)hcal+PtranA
PB=[qs+(γ1-
10)*h1+...+(γn-10)(hn-
PB
hl-0.5hcal)*tan(45-(ΦD5)/2)*tan(45-(Φd-
336.57 kpa
5)/2)+10(H-hg-hl-
0.5hcal)hcal+PtranB
0度
20 kpa 40 kpa 15 kpa
0 kpa
0.0349 (弧度) 0.1414 (弧度) 0.0314 (弧度)
0 (弧度)
18 KN/m3 18 KN/m3 16.2 KN/m3
0 KN/m3
一、抗浮计算
刃脚角度(弧度）
井壁自重标准值Gk
沉井总重G 封底重G1 水浮力F1 抗浮系数Kfw
360.63 kpa
427.45 kpa
0.1853 -136.1 KN.m 124.96 KN.m 1528.5 KN 1457.9 KN
203.15 kpa
顶部水平压力P'Bl
P'Bl=[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(Φd5)/2)*tan(45-(φD5)/2)+10(H-hl-hg)
计算系数ω'
PB/PA-1
0.1853
截面上弯矩MA
MA=-0.1488*PA*rc*rc*ω' -107.2 KN.m
截面上弯矩MB
MB=0.1366*PA*rc*rc*ω'
98.39 KN.m
截面上压力NA
NA=PA*rc*(1+0.7854ω') 1203.5 KN
截面上压力NB
NB=PA*rc*(1+0.5ω')
底部水平压力PBl
PtranA PtranB
PBl=1.27[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(Φd5)/2)*tan(45-(φD5)/2)+1.27*10(H-hg)
PtranA=0.5hl(PAl+P'Al)
PtranB=0.5hl(PBl+P'Bl)
240.03 kpa
底部水平压力PAl
底部水平压力PBl PtranA PtranB
PAl=[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(φ D+5)/2)*tan(45-(φ D+5)/2)+10(H-hg)
PBl=[qs+(γ110)*h1+...+(γn-10)(hnhl)*tan(45-(Φd5)/2)*tan(45-(φD5)/2)+10(H-hg)
gs=1.27g
跨中最大弯矩Mo
Mo=0.035PI*gs*rc*rc
支座弯矩Ms
Ms=-0.068PI*gs*rc*rc
最大扭矩Tmax
Tmax=0.011PI*gs*rc*rc
最大剪力Vmax
Vmax=0.25PI*gs*rc
深梁计算跨度lo
lo=PI*2*rc/4
跨高比
lo/H
截面内力臂z 刃脚底配筋As1 沉井壁上端配筋As2
0 kpa
2度
2层土的φ2 3层土的φ3 4层土的φ4
1层土的摩阻力fk1 2层土的摩阻力fk2 3层土的摩阻力fk3 4层土的摩阻力fk4
1层土的φ1(弧度) 2层土的φ2(弧度) 3层土的φ3(弧度) 4层土的φ4(弧度)
1层土的容重γ1 2层土的容重γ2 3层土的容重γ3 4层土的容重γ4
8.1 度 1.8 度
0.9 m
258 kpa 304.83 kpa
259.02 kpa 303.62 kpa 129.25 kpa 152.11 kpa
PA=1.27[qs+(γ1-
10)*h1+...+(γn-10)(hn-
PA
hl-0.5hcal)*tan(45-(Φ D+5)/2)*tan(45-(φ
D+5)/2)+1.27*10(H-hg-hl-
内侧配筋ξ
0.0203
内侧配筋As
外侧配筋αs 外侧配筋ξ 外侧配筋As 2)按正常使用极限状态计 算
442.04 mm2 0.0009 0.0009 19.033 mm2
Pbtm=[qs+(γ1-10)h1+(γ2-
计算标高处水土压力标准 值Pbtm
10)h2+(γ3-10)h3+(γi10)(hi-（H-hgHbtm))]tan2(45-φ
σss＝Ms/0.87Asho
88.01
混凝土保护层厚度c
40 mm
钢筋直径d
18 mm
钢筋表面特征系数ν
光面钢筋取1.0，变形钢筋取 0.7
0.7
最大裂缝宽度ωmax
ωmax=αcrψσ ss/Es(2.7c+0.1d/ρte)ν
-0.432
0.118532772
七、施工阶段井壁竖向 抗拉计算
最大拉断力Nmax 配筋量As