4矩形沉井设计计算(计算优化)

★工程概况

★沉井参数(节段编号由地面向上)下沉系数k st =(∑G ik -∑F fw.k )/∑F fk ＝

1.42≥

1.05

下沉系数满足要求。

k st =

1.42≥

1.20

应进行下沉稳定计算

★沉井下沉稳定计算

基底极限承载力(kpa)：σbi =150.00基底反力(kN)：R b ＝2945.24稳定系数k st,s ＝(∑G ik -∑F fw.k )/(∑F fk +R b )＝

0.67≤0.90

稳定系数满足要求。

.

★沉井抗浮计算

抗浮系数k st =(∑G ik +G d )/∑F bfw.k

底板面积(m 2):A=

26.00地板厚度(m):t=0.65底板重力(kN):G d =422.50沉井重力∑G ik ＝4400.00基底浮力∑Fbfw.k ＝1050.00

根据使用要求,沉井平面设计为矩形,平面尺寸为6m×4m，高度为16m。沉井采用三次制作，第一节制作高度为6m，，第二节制作高度为5m。

k st= 4.59≥ 1.00

抗浮系数满足要求。

★沉井施工阶段井壁竖向抗拉计算

本工程地基为均匀软土地基，沉井下沉系数较大,可不进行竖向拉断计算。

配筋按构造配筋即可配12mm@100mm

沉井结构强度计算

★沉井定位支撑条件下的井壁计算Array◆内力计算

沉井净长l＝ 6.50(m)

沉井净宽b= 4.00(m)

井壁厚度t＝0.50(m)

节段高度h= 6.00(m)

支撑布置如右图，计算得到效应为：

跨中最大弯矩Mo=26.25(kN.m)

支座弯矩Ms＝-198.83 (kN.m)

◆配筋计算

按深梁进行配筋（参照《混凝土结构设计规范》GB20010-2002）

深梁计算跨度l o＝0.7*l o= 4.90(m)深梁高h= 6.00(m)

l o/h=0.82≤ 2.50按深梁计算

截面b＝t＝0.50(m)砼等级----C25

h o＝0.9h= 5.40(m)砼抗压强度设计值f c＝11.90(MPa)

跨中最大组合弯矩M o=31.50(kN.m)受压区x＝ 1.08(x<0.2h o时，取0.2ho）内力臂z＝(0.8+0.04*l o/h)(h o-0.5x)= 2.94(m)(l o<h时，取z＝0.6l o）配筋 As＝M/fy/z＝35.71（mm2）

取HRB400直径20.00mm 2.00根

支座组合弯矩Ms＝-238.60 (kN.m)受压区x＝ 1.08(x<0.2ho时，取0.2ho）内力臂z＝(0.8+0.04*lo/h)(ho-0.5x)= 2.94(m)(lo<h时，取z＝0.6lo）配筋 As＝M/fy/z＝270.52（mm2）

取HRB400直径16.00mm 2.00根

由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。

★刃脚的计算

◆ 1、刃脚根部竖向向外弯曲内力计算(首节井段开始下沉时，仅计入土压力)刃脚斜面与水平面的夹角(度)：θ=60.00刃脚高度(m)：h 1＝0.70≤ 1.00取h1＝0.70刃脚斜面与土的外摩角(度)：βo=20.00井壁厚度t＝0.50取开始下沉时入土深度(m)：h s ＝h 1＝0.70刃脚 a=0.20沉井每沿米总量R j ＝g s ＝90.00(kN/m)刃脚 b=0.30刃脚内侧水平推力之和

P l =R j h s *tan(θ-βo )/(h s +2atan θ)=37.95(kN/m)刃脚地面地基反力的合力偏心矩：

d l ＝(h 1/2/tan θ)-h s (3a+2b)/(6h s +12atan θ)=0.10(m)刃脚根部向外的弯矩标准值：M l1＝P l (h 1-h s /3)+R j d l =30.39(kN.m)

◆ 2、刃脚根部竖向向内弯曲内力计算(下沉至设计标高时,计入水、土压力)刃脚高度(m)：h 1＝0.70

土摩擦角（度）：ϕ＝18.20沉井水位距离刃脚距离9.60

土有效容重(kN/m 3)：γ'＝13.00入土深度(m)：H 1＝12.10H 2＝10.40主动土压系数：μ＝0.48

主动土压力(kpa)：e 1＝75.39

e 2＝64.80水压力(kpa)：e w1＝96.00

e w1＝163.20刃脚底顶力(kN):e顶1＝

14.27刃脚根顶力(kN):e顶2＝

6.94

刃脚根部的竖向弯矩标准值

M l2＝(2*（e 1+e w1+e 顶1）1+(e 2+e w2+e 顶2）)h 12/6=

49.51(kN.m)

◆ 3、配筋计算(按承载能力计算），钢筋为HRB400钢筋内、外侧垂直钢筋：直径12.00@100.00(mm)截面抗力: MR=167 KN-m >= Mj=1.2*49.51=59.4 KN-m 裂缝宽度=0.10mm<0.2mm

★井壁按矩形框架计算◆ 1、荷载分布计算●土压力计算

●顶管等效荷载及其土抗力力计算土摩擦角（度）：ϕb ＝

18.20沉井截面净宽(m):b= 4.00土有效容重(kN/m3)：γ'＝

13.00沉井截面净长(m):l= 6.40入土深度(m)：H＝12.10沉井壁厚t＝0.50沉井水位距离刃脚距离10.60刃脚斜面高度＝

0.70主动土压系数：μb ＝0.48刃脚根部与底板的距离＝0.15土压力(kpa)：e 土max ＝75.39底板厚度＝

0.65水压力(kpa)：e 水max ＝

106.00

顶力距离底板距离＝ 1.50顶管力(kN):P t =

1500

顶力距离刃脚底部h f ＝

3.00