沉井结构计算书(详细)讲解

深圳市城市轨道交通4号线工程

主体工程4302标段二工区

（沉井）结构计算书

计算:

校核: 审定:

中铁二局工程有限公司

深圳市轨道交通4号线4302标二工区项目部

2016年10月

1目录

1目录 (2)

1.1顶管概况 (3)

1.2顶管工作井、接收井尺寸 (3)

1.31200mm管顶力计算 (3)

1.3.1推力计算 (3)

1.3.2壁板后土抗力计算： (4)

1.3.3后背土体的稳定计算： (4)

1.4工作井（沉井）下沉及结构计算 (4)

1.4.1基础资料： (4)

1.4.2下沉计算： (5)

1.4.3下沉稳定计算： (5)

1.4.4刃脚计算： (5)

1.4.5沉井竖向计算： (6)

1.4.6井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (7)

1.4.7底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (12)

1.5接收井（沉井）下沉及结构计算 (13)

1.5.1基础资料： (13)

1.5.2下沉计算： (14)

1.5.3下沉稳定计算： (14)

1.5.4抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (14)

1.5.5刃脚计算： (14)

1.5.6沉井竖向计算 (15)

1.5.7井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (16)

1.1顶管概况

（1）钢筋

Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2

（2）圆管砼：采用C50，沉井采用C30。

（3）所顶土层为黏土，r=17KN/ m3

本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。

1.2顶管工作井、接收井尺寸

1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

（1）、工作井的宽度计算公式

B =D+2b+2c 式中：

B——工作井宽度；

D——顶进管节的外径尺寸；

b——工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m；

c——护壁厚度，本工程采用0.4m；

本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。

工作井的宽度尺寸为 B=8.7mm；

（2）工作井底的长度计算公式：

L=L1+L2+L3+2L4+L5式中：

L——工作井底部开挖长度；

L1——管节长度取2m ；

L2——顶镐机长度取1.1m ；

L3——出土工作长度，取1.1m；；

L4——后背墙的厚度，取0.4m；；

L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。

确定本工程工作井的底部长度尺寸为 L=8.7m。

（3）工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。

（4）接收井尺寸只需满足工具管退出即可，本工程接收井尺寸4.35m。1.31200mm管顶力计算

1.3.1推力计算

=1.2m

管径D

1

管外周长 S=3.14d=3.14x1.6=5.024m

顶入管总长度L=50m 管壁厚t=0.2m

顶入管每米重量W={3.14X（1.42-1.02）/4}X25=18.84KN/m

管涵与土之间摩擦系数f=0.40

=RS+Wf=5x5.024+18.84x0.4=32.656

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f

kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+2.0 x10+20x3.14/4x1.62=484.6kN

总推力 F= F 0+ f 0L=484.6+32.656x 50=2117.4 kN

1.3.2 壁板后土抗力计算：

顶管总推力设计值 Pt=1.5x2117.4=3176.1 kN

顶管力至刃脚底的距离：h f =2.5m 沉井尺寸r c =8.7m

q Amax =4 Pt/(3 s f ) =4x3176.1/(3x59.416x2.5)=28.51kpa

q A =28.51x(8-1.5)/8=23.16 kpa

MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(59.416)2=-47058 kN.m

1.3.3 后背土体的稳定计算：

主动土压力标准值Pa=rZtg 2（45°-

235︒）= 21x8xtg 2（45°-2

35︒）=45.53kN/m 2

被动土压力标准值Pp= rZtg 2（45°+235︒）= 21x8xtg 2（45°+2

35︒）=619.95 kN/m 2 沉井前方总主动土压力标准值Pa=0.5rH 2tg 2（45°-2

35︒）= 0.5x21x82 x tg 2（45°-2

35︒）=182.11 kN/m 2 沉井后方总被动土压力标准值Pp=0.5rH 2tg 2（45°+2

35︒）= 0.5x21x82 x tg 2（45°+2

35︒）=2479.80kN/m 2 h p =H/3=8/3=2.67 m

§=( h f -︳h f - h p ︳)/ h f =( 2.5-︳2.5- 2.67︳)/ 2.5= 0.932

总推力F=1552.1≤ §(0.8Pp-Pa )

=0.932x(0.8x2479.8-182.11)=1679.21KN 满足规范要求

所以经过以上计算可知：

采用管径D 1=1.0m 圆管，顶进距离50m 符合要求。 1.4 工作井（沉井）下沉及结构计算

8.7沉井，本井为工作井，由于地质条件好，在沉井范围内均为粘土层，沉井考虑先开挖后下沉。

1.4.1 基础资料：

单位摩阻力f k ＝30Kpa ，地基承载力特征值取为350Kpa 。采用C30砼，钢

筋为HRB335。粘土天然容重取为17kN/m 3，内摩擦角Φ=35°,井壁高8m,底板厚0.6m,壁厚0.6m 。