沉井計(jì)算實(shí)例Word版

1、沉井計(jì)算實(shí)例某公路獨(dú)塔斜拉橋橋塔基礎(chǔ)，基礎(chǔ)平、立、剖面尺寸見圖9-40，采用挖土下沉施工。9.5.1設(shè)計(jì)資料1.混凝土：底節(jié)沉井采用C25；其它各節(jié)采用C20；封底采用C25；蓋板采用C25。2.混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)與參數(shù)：混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度與參數(shù)見表9-5。3.鋼材:A3鋼筋: Rg=240MPa；A3鋼板:dw=145MPa, t=85MPa 混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度(MPa)與參數(shù) 表9-5應(yīng)力種類符號混凝土標(biāo)號2025軸心抗壓Ra11.014.5抗拉Re1.31.55直接抗剪0.951.2粘結(jié)應(yīng)力C0.91.1彈性模量比N1010 圖9-40 沉井外形圖及地質(zhì)剖面9.5.2決定沉井高度及各部分尺寸1.

2、沉井高度根據(jù)沖刷計(jì)算和最低水位要求，以及按地基土質(zhì)條件、地基承載力要求沉井底面位于弱風(fēng)化基巖層一定深度為宜，故定出沉井頂面標(biāo)高為173.7m，沉井底面標(biāo)高為162.2m，亦即沉井所需的高度H為H=183.7-162.2=21.5 m考慮到施工期間的水位情況，底節(jié)沉井高度不宜太小，所以底節(jié)沉井高取為6.0m，第一節(jié)頂節(jié)高度取決于上部結(jié)構(gòu)的重量，與頂蓋高度及牛腿受力要求有關(guān)，所以頂節(jié)沉井高取為5.5m；其余兩節(jié)均分剩下的高度，即每節(jié)高為5.0m。2.沉井平面尺寸考慮到橋塔墩形式，采用兩端半圓形中間為矩形的沉井，圓端的外半徑為5.2m，矩形長度為16.0m，寬度為10.0m。井壁厚度頂節(jié)取0.6m，

3、第二節(jié)厚度為1.4m，第三節(jié)厚度為1.5m，底節(jié)厚度為1.6m，其它尺寸詳見圖9-40。刃腳踏 面寬度采用0.1m，刃腳高度為1.99m，刃腳內(nèi)側(cè)傾角為:，q=525913.7445。9.5.3沉降系數(shù)計(jì)算1 / 141. 沉井自重計(jì)算(1).第一節(jié)沉井自重砼重度 =25 kN/m3體積 V1=(52-4.42)p+(1610-168.8)3.5+(1+1.5)/20.7+1.32.0(162+23.7p)+20.87.42+0.52/282=129.2+192.0+25.68=346.9 m3自重 Q1=346.925=8673 kN(2).第二節(jié)沉井自重砼重度 =25 kN/m3體積 V2

4、=(5.12-3.72)p+1610.2-(3.62+7.2)7.4+85.0=(38.7+57.6) 5.0=481.5 m3自重 Q2=481.525=12037.5 kN(3). 第三節(jié)沉井自重砼重度 =25 kN/m3體積 V3=(5.22-3.72)p+(1610.4)-(3.62+7.2)7.4+0.52/285.0=41.9+60.85.0=513.5 m3自重 Q3=513.525=12837.5 kN(4).底節(jié)沉井自重砼重度 =25 kN/m3體積 V4=(5.32-3.72)p+(1610.6)-(3.62+7.2)7.4+0.52/286.0=45.2+64.046.0

5、=655.4 m3自重 Q4=655.425=16385.0 kN沉井自重：Q=8673+12037.5+12837.5+16385=49933 kN(5).蓋板：砼容重 =25 kN/m3體積 V5=(5-0.6)2p+16(10-1.2)3.5=705.7 m3自重 Q5=705.725=17642.5 kN(6). 封底：砼容重 =24 kN/m3體積 V6=3.72p+(3.62+7.2)7.4-0.52/284.5=148.64.5=668.6 m3自重 Q6=668.624=16046.4 kNQ =8673+12037.5+12837.5+16385.0+17642.5+1604

6、6.4=83621.9 kN2.浮力計(jì)算（按一半計(jì)算）Q=（346.9+481.5+513.5+655.4）/210=9986.5 kN3. 沉降系數(shù)計(jì)算=(18+30)/2=24，設(shè)計(jì)取22.5=21.5m=2r+162 =64.7 m=22.521.564.7=31299.0 kN=9.5.4地基應(yīng)力計(jì)算1.垂直力(1).沉井重（包括封底、蓋板）Q=83621.9 kN(2). 井內(nèi)填充=20 kN/m3Q =3.72p+(3.62+7.2)7.412.520=1869.6m320=37392 kN(3).墩身Q=16905 kN(4).上部結(jié)構(gòu)：恒+汽+附 N1=164745.08 kN

7、恒+地 N2=155608.01 kN(5)沉井底總垂直力N1=164745.08+16905+37392.0+83621.9=302663.98 kNN2=155608.01+16905+37392+83621.9=293526.91 kN2.沉井底彎矩總彎矩 M1=130557.99 M2=227271.75 3.地基應(yīng)力(1).地震力情況A=5.32 p+1610.6=257.8m2(2). 正常組合 (3). 施工階段9.5.5封底砼計(jì)算1.基底應(yīng)力作為作用封底砼上的豎向反力=1957.5 kPa2. 孔內(nèi)填充物的重量（包括封底砼重）孔內(nèi)填充物 2 0 kN/m3=1420+4.524

8、=280+108=388 kPa3. 封底砼底面所受凈豎向反力=1569.5 kPa4. 按周邊簡支雙向板計(jì)算：計(jì)算跨徑8.97.6m（見9-41）圖9-41 周邊簡支雙向板圖9-42 封底砼按受剪計(jì)算 ，當(dāng)m=0時=0.05061569.57.62=4587.1 kNm=0.03481569.57.62=3154.8 kNm時Mx(m)=Mx+mMy=4587.1+1/63154.8=5112.9 kNmMy(m)=My +mMx=3154.8+1/64587.1=3919.3 kNm5. 封底砼頂面的拉應(yīng)力6.封底砼按受剪計(jì)算（見圖9-42）smax=1957.5 kPasmin=319.

9、5kPaP1=P2=388.0 kPa作用在井孔范圍內(nèi)的封底砼的豎向反力：P=P1-P2=1138.5-388=750.5 kPa井孔范圍內(nèi)封底砼底面積A=7.47.2=53.28 井孔內(nèi)1.99m范圍內(nèi)封底砼底面積A=(7.4+7.2)1.99=28.108 剪應(yīng)力：9.5.6沉井蓋板計(jì)算1.頂蓋按單向連續(xù)板計(jì)算（見圖9-43）Q蓋板=17642.5 kN圖9-43頂蓋按連續(xù)板計(jì)算圖式 Q上部恒載=164745.08 kN(2). 板內(nèi)彎矩. 在q1作用下a. 邊跨中()當(dāng)m=0時，Mx=0.0340，My=0.0249，Mxmax=0.0340928.02=200.2 Mymax=0.02

10、49928.02=146.6 =-0.0839928.02= -494.0 當(dāng)時b. 中間跨()當(dāng)m=0時Mx=0.0285，My=0.0158，Mxmax=0.02859282=168.0 Mymax=0.01589282=93.0 9282=-411.0 當(dāng)時168+1/693=184.0 93+1/6168=121.0 支點(diǎn)力矩：Ma=板內(nèi)拉應(yīng)力：支點(diǎn)截面：（2）在q2作用下：a.邊跨中 當(dāng)m=0時Mx=0.0644，My=0.0748Mxmax=0.06441681.16.34.0=2728.2Mymax=0.07481681.16.34.0=3168.8當(dāng)時 板內(nèi)彎矩組合：Mx=22

11、5+2728=2953 My=180+3169=3349 板內(nèi)應(yīng)力：支點(diǎn)彎矩：M支x=M支y=(3). 配筋計(jì)算（略）3.沉井蓋板按深梁計(jì)算(1).深梁縱向受拉鋼筋：a. 支點(diǎn)： Z=0.2(1.5h+L)=0.2(1.53.5+8.0)=2.65 m選10F28 Ag=61.53cm2選11F28 Ag=67.7cm2b. 跨中選11F22 Ag=41.8cm2選10F25 Ag=49.09cm2(2).剪力計(jì)算： =9.5.7底節(jié)沉井縱向破裂計(jì)算1. 截面特性計(jì)算(見圖9-44) 截面積：0.11.99+1.51.990.5+1.64.01=0.199+1.493+6.416=8.108m

12、2截面重心軸位置： 圖9-44 底節(jié)沉井截面特性計(jì)算 圖9-45底節(jié)沉井排水下沉?xí)r的計(jì)算截面(單位：cm）截面慣性矩I2. 底節(jié)沉井井壁沿周長每米寬荷載3. 底節(jié)沉井抽除支承墊木或按排水下沉?xí)r的計(jì)算（見圖9-45）所以，兩支點(diǎn)間按 0.63L=0.6326.6=16.758m(1). 每對支點(diǎn)反力R刃腳部分：截面重心至外壁的距離：=2p(1.6+3.7-0.535)+1621.69225=61.941.69225=2620.1 kN井壁A2=1.64.01=6.416m2n2=2p(3.7+0.8)+1626.41625=60.276.41625=9667.3kN隔墻：A3=（0.87.4+0

13、.424/22=12.48m2n3=12.48(6.0-0.5)25=1716.0kN(2). 每對支點(diǎn)截面上的力矩M0a=90-4.1=85.9 或 a=1.499 rad園弧重心至支承點(diǎn)聯(lián)線的垂直距離支點(diǎn)截面砼的拉應(yīng)力：(3). 跨中力矩M 跨中截面砼的拉應(yīng)力： (4).支點(diǎn)截面剪應(yīng)力： 4. 按不排水下沉?xí)r檢算(1).支承于短邊的兩端點(diǎn)（見圖9-46）支點(diǎn)反力 R=7001.7 kN跨中彎矩：跨中截面砼拉應(yīng)力 圖9-46 底節(jié)沉井不排水下沉?xí)r支承于短邊的兩端點(diǎn) 圖9-47 底節(jié)沉井不排水下沉?xí)r支承于長邊的中點(diǎn)(2). 支承于長邊的中點(diǎn)（見圖9-47） 支點(diǎn)截面砼力矩：支點(diǎn)截面砼的拉應(yīng)力：

14、=32599.5.8沉井各部分內(nèi)力計(jì)算1. 沉井外力計(jì)算（見圖9-48）(1). 沉井沉至中途計(jì)算（排水）土深hE=13m 水深hW=11.4m 水面上土厚刃腳入土深h1=1.0m 沉井總高度21.5ma. 土壓力、水壓力計(jì)算： =191.6=8.4 kN/m=圖9-48 沉井外力計(jì)算 (2). 沉井每米寬自重沉井自重 Q=16385+12837.5+12037.5 =4126 kN=684.5 kN/m(3). 單位周長內(nèi)井壁平均土壓力E0=6.72+490.2 =496.9 kN/m(4). 井壁摩擦力計(jì)算T0= 取最小值0.5E0=0.5496.9=248.5 kN/m f=(18+30

15、)/2=24KN/m2 fA0=242p(3.7+0.8)+162=2460.27=1446.5KN/m 故 T。=0.5E。=248.5 kN/m(5). 刃腳部分土壓力及水壓力計(jì)算(6). PE+W作用點(diǎn)距刃腳踏面距離y=0.661.45 =0.959 m(7). 刃腳部分摩擦力計(jì)算T1=取最小值0.5E=71.2 kN/m故取 (8). 水平力分配系數(shù)a=1.861.0 取a=1.0(9). 浮力Q計(jì)算Q=1.66.0+1.5(13-6.0-0.5)-1/21.5210 =96+97.5-15 =178.5 kN/m 取H/2的浮力（考慮井內(nèi)水位為井深的一半計(jì)）即：=89.25 (10)

16、.刃腳下土的豎向反力R=684.5-89.25-248.5 =346.75 b=0.754m V2=274.1 V1=R-V2 =346.75-274.1 =72.7 (11). R的作用點(diǎn)距井壁外側(cè)距離= =0.288 m(12). 土的水平反力a=() =1.327 =53 b=32.3(13). 刃腳自重：G=(0.11.99+1.51.99/2)25=42.3扣除浮力后G=42.3-(0.11.99+1.51.99/2)10=25.4 2. 刃腳(懸)懸根部斷面內(nèi)力計(jì)算 內(nèi)力計(jì)算表水平力kN/m垂直力kN/m力 臂 (m)力 矩(土與水壓力aPE+W 145 h-y=1.99-0.95

17、9=1.031149.5土的水平反力H103.6171.7土的豎向反力R 346.75 177.5刃腳部分摩擦力T147.838.24刃腳部分自重g-25.4-6.73合 計(jì)248.6369.15530.17注：=0.535 m符號說明： 水平力 垂直力力矩+（內(nèi)壁受拉）（外壁受拉）3.沉井沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高（排水）土深 水深 水面上土厚刃腳入土深（刃腳已挖空） 沉井總高度：21.5m(1). 土壓力、水壓力計(jì)算 =(2).每米寬沉井自重: (3).單位周長井壁平均土壓力 (4).刃腳部分土壓力及水壓力計(jì)算:(5).作用點(diǎn)距刃腳踏面距離： (6).刃腳部分摩擦力計(jì)算:T1=取最小值 (7).水平力分配系數(shù) 取1.0=(8)刃腳自重4.刃腳根部內(nèi)力計(jì)算水平力kN/m垂直力kN/m力 臂(m)力 矩土與水壓力 PE+W-326.1hy=1.009329.0刃腳部分摩擦力T