人行地通道改造項目 - 結構-電力管涵復建結構設計圖 計算書

工程概況本項目位于位于同茂大道與悅來大道十字路口的東南角，項目因新建悅來站5號通道開挖基坑破除既有10KV電力電纜通道，基坑施工完成后對既有廊道進行原位還建，還建電力排管全長20m，兩端新建兩座電力直通井（DL-1/DL-2），還建電力排管規(guī)模為60孔，沿同茂大道綠化帶敷設。設計范圍本次設計范圍為電力管線（土建部分）的施工圖設計，不含電纜設計。設計依據(jù)設計依據(jù)（1）《悅來大道5號人行地通道改造項目地形管線測量》（2022-04-046）（2）《悅來大道5號人行地通道改造項目工程地質(zhì)勘察報告》（2022年9月）（3）《第四篇車站第十八冊悅來站第二分冊結構及防水第一部分主體圍護結構》；（4）《第四篇車站第十八冊悅來站第二分冊結構及防水第四部分明挖段主體結構》； （5）重慶市城市規(guī)劃管理技術規(guī)定（2018修訂）；（6）國家現(xiàn)行有關標準、規(guī)范和法規(guī)。采用的規(guī)范和標準（1）《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》（GB50289-2016）（2）《城市電力規(guī)劃規(guī)范》（GB/50293-2014）（3）《城市電力電纜線路設計技術規(guī)定》（DL/T5221-2016）（4）《電力工程電纜設計規(guī)范》（GB50217-2018）（5）《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054-2011）（6）《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設計-電纜線路分冊》（2017年版）（7）《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》（GB50068－2018）；（8）《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》（GB50119-2013）；（9）《建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準》（GB50068－2018）；（10）《建筑工程抗震設防分類標準》（GB50223－2008）；（11）《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）；（12）《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）（2016年版）；（13）《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2010）（2015年版）；（14）《城市軌道交通結構抗震設計規(guī)范》（GB50909-2014）；（15）《混凝土結構耐久性設計標準》（GB/T50476-2019）；（16）《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2011）；（17）《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2015）；（18）《鋼筋機械連接技術規(guī)程》（JGJ107-2016）；（19）《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》（JGJ18-2012）；（20）《工程結構通用規(guī)范》（GB55001-2021）；（21）《混凝土結構通用規(guī)范》（GB55008-2021）；（22）《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013）；（23）《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）；（24）《建筑與市政地基基礎通用規(guī)范》（GB55003-2021）；（25）《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖（現(xiàn)澆混凝土框架、剪力墻、梁、板）》（22G101-1）；（26）《重慶市建設領域禁止、限制使用落后技術的通告》(2019年版)；主要設計原則及標準1、主要設計原則城市綜合管網(wǎng)施工圖設計應符合城市總體規(guī)劃和片區(qū)控制性詳細規(guī)劃的基本要求并以方案設計為依據(jù)。綜合管網(wǎng)設計應滿足地區(qū)經(jīng)濟和社會長遠發(fā)展的需要。新建管網(wǎng)充分考慮區(qū)域管線現(xiàn)狀及地塊建設的情況，結合地塊建設規(guī)劃，在管道斷面、平面布置、高程布置上適應功能的需要和地塊使用的可能性、便利性。綜合管網(wǎng)設計注意技術性與經(jīng)濟性相結合。綜合管網(wǎng)的平面、高程布置充分考慮各種城市管線的敷設走廊，在考慮經(jīng)濟性的同時預留足夠的空間，確保各種管線均具備可實施性。主要設計標準（1）電力工作井結構、排管設計設計工作年限為50年，相應結構可靠度理論的設計基準期為50年；結構安全等級均為二級，結構重要性系數(shù)為1.0。（2）本工程結構按丙類建筑抗震設防，抗震設防烈度6度，結構抗震等級為三級。（3）地下結構中與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的混凝土構件的環(huán)境類別為等級為I-C類，內(nèi)部混凝土構件的環(huán)境類別I-A類，兩者均視為一般環(huán)境條件。（4）裂縫控制等級為三級，結構裂迎水面裂縫寬度限值為0.2mm、背水面裂縫寬度限值為0.3mm，地震或其他偶然荷載作用時，不驗算結構的裂縫寬度。（5）管廊溝槽開挖邊坡設計工作年限為2年，安全等級為三級。工程地質(zhì)與水文地質(zhì)概況（1）巖土設計參數(shù)選取及建議表43巖土體設計參數(shù)建議值一覽表注：巖土界面抗剪參數(shù)取值:天然狀態(tài)下，粘聚力標準值取20kPa，內(nèi)摩擦角取12”，飽和狀態(tài)下，粘聚力標準值取12kPa，內(nèi)摩擦角取10°。表44地基巖土力學參數(shù)取值（2）其余工程地質(zhì)信息及水文地質(zhì)條件詳見詳見“第一分冊結構設計圖”。結構設計及計算結構設計管井為單層箱型結構，底板基本位于填土。主體計算模型及方法（1）結構分別進行施工階段（初期使用階段）和使用階段計算。（2）結構計算采用"荷載-結構"模型，簡化為平面問題，縱向取單位長度按平面桿系有限元法進行計算。（3）采用與壓縮剛度等效的豎向、水平向彈簧模擬坑層對結構位移的約束作用，設定為受壓彈簧，受拉便退出工作。計算荷載結構設計應符合實際工作條件，并反映結構與周圍地層的相互作用，所考慮的計算荷載主要有：恒載、活載及偶然荷載。（1）恒載：結構自重、土壓力、水壓力、設備重量等。（2）活載：人群荷載、施工荷載，地面超載等。（3）偶然荷載：地震荷載。（4）荷載組合及各項分項系數(shù)如下表：表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11荷載組合分項系數(shù)表序號荷載類型荷載組合永久荷載可變荷載偶然荷載地震荷載人防荷載1基本組合構件強度計算1.3（1.0）1.5×γL2構件裂縫寬度驗算1.00.83構件變形計算1.00.84抗震荷載作用下構件強度驗算1.3（1.0）1.5×ψi1.4注：1）括號內(nèi)數(shù)值用于荷載效應對結構有利時；γL取1.1；結構重要性系數(shù)取1.1。2）重力荷載代表值僅在地震荷載作用下構件強度驗算中采用，括號內(nèi)數(shù)字表示該荷載對結構有利時的分項系數(shù)取值。3）裂縫寬度采用荷載準永久組合并考慮長期作用影響的效應計算。主要計算參數(shù)（1）地層的物理力學指標依據(jù)工程地質(zhì)勘察報告取值。（2）結構自重：根據(jù)《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2012）進行取值。（3）土壓力：豎向荷載按全部土柱計算（電力排管頂面覆土約0.85m）；水平荷載施工階段按主動土壓力計算，使用階段按靜止土壓力計算。（4）水壓力：地下水主要為松散層孔隙水和基巖裂隙水，地下水主要受大氣降水補給，勘察期間水量較小。本車站地勢較高，僅考慮雨水匯集狀況下的水壓力，考慮水位到中板位置處的水壓力。（5）人群荷載：4.0KN/㎡。（6）綠化荷載：10KN/㎡。（7）邊坡坡頂?shù)孛娉d：坡頂2m以內(nèi)不得超載；2m以外超載小于10Kpa。工程材料（1）混凝土結構：C35混凝土；（2）鋼筋：HPB300（）、HRB400E（）。HRB400E型鋼筋，受力鋼筋應符合下列要求：1）鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的壁紙不應小于1.25；2）鋼筋的屈服強度實測值與屈服強度標準值的比值不應大于1.30；3）鋼筋最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%。（3）焊條：HPB300鋼筋及Q235B鋼材焊接采用E43系列焊條，HRB400級鋼筋焊接采用E55系列焊條,焊條的性能需符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定。（4）鋼筋接駁器：采用鋼筋等強度滾軋直螺紋連接器連接器，應符合國家現(xiàn)行《鋼筋機械連接技術規(guī)程》的要求。（5）保護層墊塊：采用不低于相應混凝土構件強度等級的素混凝土墊塊控制保護層厚度?；炷帘Ｗo層厚度及保證措施構件環(huán)境作用類別二b類，結構最外層鋼筋凈混凝土保護層厚度35mm，箍筋、分布筋和構造筋的混凝土保護層厚度不得小于20mm。主體結構計算計算方法設計采用荷載-結構法，利用SAP84對結構斷面進行內(nèi)力計算，以極限狀態(tài)法進行配筋，驗算其抗彎、抗壓、抗剪強度及裂縫寬度。結構計算簡圖Q——垂直土壓力（包括地面超載）（kPa）；e1，e2——側向土壓力（kPa）；通道二襯砌計算模型采用荷載—結構模型，除考慮垂直土壓力和側向土壓力外，還用一定剛度的彈簧（只能受壓）模擬因地層對結構變形的約束作用產(chǎn)生的形變壓力。電力管涵標準段結構斷面計算荷載計算圖1劃分網(wǎng)格后的計算模型1管井結構為三跨矩形開口結構，內(nèi)凈空跨度分別為1.2m/1.4m/1.2m（頂板設兩路縱梁），高1.9m。上面覆土為0.48m，地面人行超載標準值4kPa圖1劃分網(wǎng)格后的計算模型1豎向土壓力0.48×20=9.6kN/m2；水平土壓力e1=9.6×0.4=3.84kN/m2，e2=(9.6+2.2×20)×0.4=21.44kN/m2；地面活載：4kN/m2。側向超載：4×0.4=1.6kN/m2。根據(jù)詳勘報告，場地內(nèi)自身地下水較貧乏，在周邊修建排水盲溝，做可不進行抗浮設計，計算時不考慮地下水作用。內(nèi)力計算結果（1）計算結果圖形考慮頂縱梁作用，頂板開口兩側按鉸支座考慮。內(nèi)力計算及配筋驗算結果如下:基本組合電力管涵標準段斷面彎矩圖準永久組合電力管涵標準段斷面彎矩圖基本組合電力管涵標準段斷面軸力圖準永久組合電力管涵標準段斷面軸力圖基本組合電力管涵標準段斷面剪力圖準永久組合電力管涵標準段斷面剪力圖（2）計算結果數(shù)值下表為不利截面的內(nèi)力值：電力管涵標準結構斷面內(nèi)力標準值位置準永久組合計算內(nèi)力基本組合計算內(nèi)力彎矩（kN·m）剪力（kN）軸力（kN）彎矩（kN·m）剪力（kN）軸力（kN）頂板端部2.6最大值底板支座處848.83.4最大值側墻支座處3012頂板跨中4.48.85.912側墻端部7.3189.719側墻跨中5.2146.924底板端部7.9241031底板跨中3.2244.331正截面抗壓強度用計算結果在進行正截面抗彎、抗壓強度驗算，頂板按純彎構件考慮，底板和側墻按偏心軸壓構件計算。電力隧道標準段正截面強度及裂縫寬度驗算截面位置截面高度(mm)實配鋼筋裂縫寬度(mm)裂縫限值寬度(mm)受拉側受壓側頂板端部250C14@150C14@1500.010.2頂板跨中250C14@150C14@1500.010.3側墻端部250C14@150C14@1500.020.2側墻跨中250C14@150C14@1500.010.3底板端部250C14@150C14@1500.020.2底板跨中250C14@150C14@1500.010.3斜截面抗剪強度在進行斜截面抗剪強度驗算時，控制截面考慮了截面加腋，截面高度按加腋高度進行驗算。正截面強度及裂縫寬度驗算控制截面剪力標準值(KN)截面高度(mm)實配拉筋極限軸力(kN/m)側墻支座處側墻支座200φ8@300×300，梅花130L1計算荷載計算圖1劃分網(wǎng)格后的計算模型1頂板縱梁截面尺寸為300mm×620mm，采用C35鋼筋混凝土，縱梁跨度為1.77m/2.77m，板帶跨度為圖1劃分網(wǎng)格后的計算模型1豎向土壓力0.48×20×1.2=11.52kN/m；頂板自重0.25×25×1.2=7.5kN/m；地面活載：4×1.2=4.8kN/m。計算結果鋼筋：d-HPB300;D-HRB335;E-HRB400;F-RRB400;G-HRB500;Q-HRBF400;R-HRBF5001計算簡圖：2計算條件：荷載條件:均布恒載標準值:0.00kN/m 活載準永久值系數(shù):0.50均布活載標準值:0.00kN/m 支座彎矩調(diào)幅幅度:0.0%梁容重:25.00kN/m3 計算時考慮梁自重:考慮恒載分項系數(shù):1.30 活載分項系數(shù):1.50活載調(diào)整系數(shù):1.00 配筋條件:抗震等級:不設防 縱筋級別:HRB400混凝土等級:C35 箍筋級別:HPB300配筋調(diào)整系數(shù):1.0 上部縱筋保護層厚:35mm面積歸并率:30.0% 下部縱筋保護層厚:35mm最大裂縫限值:0.400mm 撓度控制系數(shù)C:200截面配筋方式:單筋3計算結果：單位說明:彎矩:kN.m 剪力:kN縱筋面積:mm2 箍筋面積:mm2/m裂縫:mm 撓度:mm梁號1:跨長=1770B×H=300×620左中右彎矩(-):-6.8960.000-18.073彎矩(+):0.0003.7320.000剪力:27.947-8.257-39.703上部as:404040下部as:404040上部縱筋:372372372下部縱筋:372372372箍筋Asv:419419419上縱實配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)下縱實配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)箍筋實配:4d10@200(1257)4d10@250(1257)4d10@250(1257)腰筋實配:6d10(471)6d10(471)6d10(471)上實配筋率:0.82%0.82%0.82%下實配筋率:0.82%0.82%0.82%箍筋配筋率:0.42%0.42%0.42%裂縫:0.0020.0010.005撓度:-0.0000.002-0.000最大裂縫:0.005mm<0.200mm最大撓度:0.002mm<8.850mm(1770/200)本跨計算通過.梁號2:跨長=2770B×H=300×620左中右彎矩(-):-18.0730.000-26.605彎矩(+):0.00013.4570.000剪力:47.952-3.371-54.257上部as:404040下部as:404040上部縱筋:372372372下部縱筋:372372372箍筋Asv:419419419上縱實配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)下縱實配:4E22(1521)4E22(1521)4E22(1521)箍筋實配:4E10@200(3142)4E10@200(1571)4E10@100(3142)腰筋實配:6E18(1526)6E18(1526)6E18(1526)上實配筋率:0.82%0.82%0.82%下實配筋率:0.82%0.82%0.82%箍筋配筋率:0.42%0.42%0.42%裂縫:0.0050.0040.008撓度:-0.0000.061-0.000最大裂縫:0.008mm<0.200mm最大撓度:0.061mm<13.850mm(2770/200)本跨計算通過.Z1驗算考慮梁柱剛度差異過大，Z1簡化為軸心受力構件，根據(jù)L1驗算知Z1軸力設計值為112.2kN，構件驗算如下：一、構件編號:Z1二、依據(jù)規(guī)范:《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)三、計算參數(shù)1.幾何參數(shù):截面形狀:矩形截面寬度:b=250mm截面高度:h=200mm構件的計算長度:lo=1530mm2.材料信息:混凝土強度等級:C35fc=16.7N/mm2鋼筋類型:HRB400fy'=360N/mm23.設計參數(shù):結構重要性系數(shù):γo=1.0縱筋最小配筋率:ρmin=0.600%4.荷載信息:軸向力設計值:N=112.200kN四、計算過程1.確定穩(wěn)定系數(shù)Φ:lo/b=1530/250=6.120查《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010-2010)表6.2.15得,Φ=1.0002.計算縱筋面積A's:截面面積A=bh=250*200=50000mm2A's=(γo*N/0.9Φ-fc*A)/fy'=(1.0*112.200*1000/(0.9*1.000)-0.8*16.7*50000)/360=-1509mm2因為A's≤0,應按構造要求配筋。A's=A's,min=ρmin*A=0.600%*50000=300mm2。Z1基礎驗算Z1基礎與底板結構整體形成筏板基礎，管井結構內(nèi)空腔較大，結構整體自重小于原同體積地基土，故管井結構基底地基承載力可自動滿足；Z1沖切錐包絡Z1基礎，簡化為Z1對筏板基礎進行沖切驗算。1設計資料：1.1已知條件：筏板類型：平板式混凝土強度等級：C35縱筋保護層厚度：as=42mm柱子類型：中柱荷載標準組合的地基土平均凈反力值：p=70.00kPaX方向彎矩值：Mx=0.00kN·mY方向彎矩值：My=0.00kN·m荷載標準組合的柱軸力值：N=112.20kN筏板厚度：d=250mm板格邊長：ln1=3600mm ln2=4340mm柱截面寬度：w=250mm柱截面高度：h=200mm無柱墩形式 計算簡圖1.2計算要求1)沖切錐個數(shù)的判斷2)筏板受沖切承載力驗算，包括X、Y兩方向3)筏板受剪切承載力驗算，包括X、Y兩方向2筏板抗沖切計算過程和計算結果柱截面長邊與短邊的比值βs計算βs=max(h,w)/min(h,w)=max(200,250)/min(200,250)=1.250因為βs<2.0,取βs=2.0受沖切承載力截面高度影響系數(shù)計算根據(jù)《地基規(guī)范》8.2.8確定βhp如下h=250mm因為h≤800mm,故βhp=1.0查《混凝土規(guī)范》表4.1.4-2，所選C35軸心抗拉強度設計值ft為ft=1570.00kPa受沖切混凝土沖切抗力=0.7×(0.4+1.2/2.000)×1.000×1570.00=1099.00kPa2.1筏板抗沖切驗算1)X方向受沖切承載力驗算h0=d－αs=250－42=0.208ma)計算沖切臨界截面周長及極慣性矩與X方向彎矩作用方向一致的柱截面的邊長hc=0.250m垂直于hc的柱截面邊長bc=0.200m根據(jù)《地基規(guī)范》附錄P，采用以下公式計算對于中柱，有：c1=hc+h0=250+208=0.458mc2=bc+h0=200+208=0.408mcAB=c1/2=0.229mum=2c1+2c2=2×458.000+2×408.000=1.732m=0.458×0.2083/6+0.4583×0.208/6+0.408×0.208×0.4582/2=0.0129m4根據(jù)《地基規(guī)范》公式8.4.7-3，不平衡彎矩通過沖切臨界截面上的偏心剪力傳遞的分配系數(shù)αs為：=0.414b)相應于荷載效應基本組合時的集中力Fl為：Fl=N－p×(hc+2×h0)×(bc+2×h0)=112.2－70.0×(0.250+2×0.208)×(0.200+2×0.208)=83.5kN考慮平板式筏基沖切力放大系數(shù):Fl=1.000×83.482=83.482kN作用在沖切臨界截面重心上的不平衡彎矩設計值Munb的計算：由于對稱關系，柱截面形心與沖切臨界截面重心重合，因此沖切臨界截面重心上的彎矩，取柱根彎矩ep=0.000meN=0.000mMunb=|eN×N－ep×p×A±My|=0.00kN·m根據(jù)以上參數(shù)，可以計算沖切臨界截面上的剪應力最大值τmax為=231.7kPaτmax≤1099.0kPaX方向筏板抗沖切驗算滿足2)Y方向受沖切承載力驗算h0=d－αs=250－42=0.208ma)計算沖切臨界截面周長及極慣性矩與Y方向彎矩作用方向一致的柱截面的邊長hc=0.200m