4矩形沉井设计计算(计算优化).xls

6500x4000矩形沉井结构计算书 工程概况 土层参数(层编号由地面向下) 土层编号层厚摩阻力极限承载力 内摩擦角容重备注加权摩阻力fki*hi hi(m)fki(kpa) bi(kpa) (度) (kN/m3) fka(kpa) 1素填土2.0010.00150.008.6018.0020.00 2粉粘土16.0010.00200.0015.4018.50160.00 0.00 0.00 fki*hi180.00 沉井参数(节段编号由地面向上) 节段编号高度hi(m)净长L(m)净宽B(m)壁厚t(m)入水高(m) Gik(kN)浮力Ffw.k基底浮力Fbfw.k 1(底节 )6.006.004.000.503.0016506601050 25.006.004.000.500.00137500 35.006.004.000.500.00137500 000 GikFfw.kFbfw.k 44006601050 沉井下沉系数计算 节段编号高度hi(m)外周长(m)摩阻力Ffki 备注 1(底节 )6.0024.001440.00采用泥浆 2.005.0024.00600.00套下沉 3.005.0024.00600.00 0.00 Ffk(kN)2640.00 下沉系数kst=(Gik-Ffw.k)/Ffk1.421.05 下沉系数满足要求。 kst=1.421.20 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)： bi= 150.00 基底反力(kN)：Rb2945.24 稳定系数kst,s(Gik-Ffw.k)/(Ffk+Rb)0.670.90 稳定系数满足要求。. 沉井抗浮计算 抗浮系数kst=(Gik+Gd)/Fbfw.k 底板面积(m2):A= 26.00 地板厚度(m):t=0.65 底板重力(kN):Gd=422.50 沉井重力Gik4400.00 基底浮力Fbfw.k1050.00 10.00 根据使用要求,沉井平面设计为矩形,平面尺寸为6m4m，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。 摩阻力分布 第 11 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 kst=4.591.00 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12mm100mm 沉井结构强度计算 沉井定位支撑条件下的井壁计算 内力计算 沉井净长l6.50(m) 沉井净宽b=4.00(m) 井壁厚度t0.50(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lo0.7*lo=4.90(m)深梁高h=6.00(m) lo/h=0.822.50按深梁计算 截面bt0.50(m)砼等级- C25 ho0.9h=5.40(m)砼抗压强度设计值fc11.90(MPa) 跨中最大组合弯矩Mo=31.50(kN.m)受压区x1.08(x0.2ho时，取0.2ho） 内力臂z(0.8+0.04*lo/h)(ho-0.5x)=2.94(m)(loh时，取z0.6lo） 配筋 AsM/fy/z35.71（mm2） 取HRB400直径20.00mm2.00根1.00 支座组合弯矩Ms-238.60 (kN.m)受压区x1.08(x0.2ho时，取0.2ho） 内力臂z(0.8+0.04*lo/h)(ho-0.5x)=2.94(m)(lo= Mj=1.2*49.51=59.4 KN-m裂缝宽度=0.10mm0.2mm 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）：b 18.20沉井截面净宽(m):b=4.00 土有效容重(kN/m3)： 13.00沉井截面净长(m):l=6.40 入土深度(m)：H12.10沉井壁厚t0.50 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： b0.48 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max106.00顶力距离底板距离1.50 顶管力(kN):Pt=1500 顶力距离刃脚底部hf3.00 刃脚竖向向外挠曲 刃脚竖向向内挠曲 第 13 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 侧部的中心距离lo4.60 等效荷载分布高度b=6.72 hfb/2 等效荷载高度(m):b=b/2+hf=6.36 顶力等效荷载(kpa):qt52.39 顶力产生的壁后土的抗力(kpa):qAmax=66.67 土抗力分布高度3hf9.00 2、取刃脚顶部0.9m(1.5倍壁厚处)框架 计算点距离刃脚高度(m)=1.15lo7.00 截面高度(m):=0.90bo=4.60 土压力(kn/m)：e土61.40截面高0.60 水压力(kn/m)：e水85.05截面宽0.90 顶力等效荷载(kn/m):qt-47.15 顶力产生的壁后土的抗力(kn/m):qA=52.33 用有限元程序，计算得到各节点效应为：(框架外受拉为负，框架内受拉为正) (顶力等效荷载和其产生的土抗力同时作用。) MAMBMC 土压力-43.6-192.2183.6 水压力-60.4-266.2254.3 等效荷载-74.539.614.6 壁后土抗力82.7-44.0-16.2 配筋内力-125.4-609.4574.1 裂缝内力-95.8-462.8436.3 配筋结果25100 裂缝宽度mm0.281 3、取顶节(第二节)底部0.9m框架计算 计算点距离刃脚高度(m)=5.65lo6.90 截面高度(m):=0.90bo=4.50 土压力(kn/m)：e土36.17截面高0.50 水压力(kn/m)：e水44.55截面宽0.90 顶力等效荷载(kn/m):qt-47.15 作用荷载 结构效应（弯矩单位为Kn.m，轴力为Kn) 计算简图 侧向力分布 垂直分布 水平分布 第 14 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 顶力产生的壁后土的抗力(kn/m):qA=22.33 用有限元程序，计算得到各节点效应为：(框架外受拉为负，框架内受拉为正) (顶力等效荷载和其产生的土抗力同时作用。) 作用荷载结构效应（弯矩单位为Kn.m，轴力为Kn) MAMBMCMD 土压力-25.7-113.2108.1-113.2 水压力-31.6-139.4133.2-139.4 等效荷载-74.539.614.6-10.4 壁后土抗力35.3-18.8-6.94.9 配筋组合内力-130.0-301.9327.0-338.7 裂缝验算内力-96.5-231.8249.0-258.1 配筋结果22100 裂缝宽度mm0.237 矩形底板在均布荷载作用下的弯矩计算(按简支计算） 底板长(m):l=6.50 底板宽(m):b=4.00 地板厚度(m):t=0.65 底板重力(kN):G=422.50 沉井重力(kN):Gk4400.00 施工荷载(kpa)：qs5.00 向上反力q(G+Gk)/(A底板)+qs190.48(kpa) 板顶l向最大弯矩(kN.m)： Ml-130.80 (kN.m/m) 板顶b向最大弯矩(kN.m)： Mb-245.00 (kN.m/m) 配筋计算，钢筋为HRB400钢筋 顶层l向筋，直径14.00100.00(mm)裂缝宽度0.190.3mm 顶层b向筋，直径18.00100.00(mm)裂缝宽度0.230.3mm 底层筋按构造配置，直径14.00100.00(mm) 底板计算简图 第 15 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 hi18.00 第 16 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 第 17 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 计算点距离刃脚高度(m)=5.65 截面高度(m):=0.90 土压力(kpa)：e土36.17 水压力(kpa)：e水44.55 顶力等效荷载(kpa):qt-47.15 顶力产生的壁后土的抗力(kpa):qA=22.33 第 18 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 ab 距离刃脚高度0.000.70 土抗力66.6759.33 等效荷载52.3952.39 差值14.276.94 MANAMBNBMCNC -0.71 3.50-3.13 0.002.992.20 -0.71 3.50-3.13 0.002.992.20 1.580.00-0.84 0.00-0.31 0.00 1.580.00-0.84 0.00-0.31 0.00 作用荷载结构效应（弯矩单位为Kn.m，轴力为Kn) MANAMBNBMCNC 土压力-25.7 126.6-113.2 0.0108.179.6 水压力-31.6 155.9-139.4 0.0133.298.0 等效荷载-74.5 0.039.60.014.60.0 壁后土抗力35.30.0-18.8 0.0-6.9 0.0 配筋组合内力-130.0 370.2-301.9 0.0327.0232.7 裂缝验算内力-96.53 282.52-231.80 0.00249.05177.58 配筋结果 裂缝宽度mm 第 19 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 第 20 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 第 21 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 第 22 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 第 23 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 MDND -3.13 0.00 -3.13 0.00 0.220.00 0.220.00 MDND -113.2 0.0 -139.4 0.0 -10.4 0.0 4.90.0 -338.7 0.0 -258.11 0.00 第 24 页，共 17 页 6500x4000矩形沉井结构计算书 第 25 页，共 17 页 荷载效应计算 (计算的杆端弯矩以顺时针方向为正，单位均为kN和m） BHL砼等级Ec(kPa)iqMABMBAMCB备注 杆件0.90.67C303.00E+0713885761.4-151.3151.3-224.8汽车荷载 杆件0.90.64.6C303.00E+0721130461.4119.542.942.9汽车荷载 合计-31.8194.2-181.8 BHL砼等级Ec(kPa)iqMABMBAMCB备注 杆件0.90.67C303.00E+0713885761.4-151.3151.3-224.8土压力 杆件0.90.64.6C303.00E+0721130461.4119.542.942.9土压力 合计-31.8194.2-181.8 BHL砼等级Ec(kPa)iqMABMBAMCB备注 杆件0.90.67C303.0