1.工程概况
地质资料如下图所示，沉井内径D1=12.5米，沉井结构高度H=15.1米，沉井起沉标高低于地面500mm。抗浮计算时，考虑施工时降水，地下水位于起沉标高下500mm；强度计算时，考虑施工过程中设备已进场，降水可能中止时出现的最高地下水位，即地下水位于原地面下500mm。施工采用排水法，三次浇注两次下沉。考虑地面堆载qm=10kPa。上部第一层土考虑换填砂层。
沉井材料：混凝土强度等级C25；抗渗等级S6；钢筋采用热轧钢筋HRB335，抗拉强度设计值fy=300MPa.2.计算参数井总深H=内长L1=内宽b1=壁厚t=外长L2=外宽b2=计算长度L0=计算宽度b0=第一类截面深度h1=第二类截面深度h2=企口高度h3=底板厚度h4=刃脚高度h5=踏面坡口高度h6=踏面宽度a=坡口宽度b=企口宽度c=
第一类截面壁厚d=封底混凝土边缘厚度h7=钢筋混凝土容重γ1=π=沉井高出起沉面高度H1=沉井下沉深度H2=地下水位离起沉面高度h8=水容重γs=填土重度γt=3.地质资料土层厚度：h1=h2=h3=h4=h5=h6=310.70000mmmmmm单位摩阻力：fk1=fk2=fk3=fk4=fk5=fk6=101810201012KpaKpaKpaKpaKpaKpa13.715130.115.213.215.113.1190.40.720.60.250.250.30.651.9253.141592654013.711018mmmkN/m3kN/m3mmmmmmmmmmmkN/m3mmmmm12
二、抗浮计算
井壁自重：（标准值）
底板底以上G1k=2×（h1×d+h2×t+h3×c）×（b1+L2）×γ
====== =
满足《规程》抗浮要求
2354.702749.505104.205231.252382.05-15.511.89
KN
1
1
刃脚G2k=2×[（h7+h5+h6）×b+a×（h5+h6）+h4×a]×（b1+L2)×γ
KNKN
1
井壁自重Gok=G1K+G2K
底板自重Gdk=（L1+2b)×（b1+2b)×γ
KNKNKN≥
1.00
封底混凝土自重Gfk= 0.25×[L2-2×（a+b）]×[b2-2×（a+b）]×(h7+h6/2)×23
井壁上土重Gtk=h1×（t-D)×（L2+b1)
抗浮验算Kf= (G0k+Gdk+Gfk+Gtk)/[γs×L2×b2×(H2-h8-h6/2)/4]
三、下沉计算
摩阻力计算(标准值)
单位面积摩阻力fka= (h1×fk1+h2×fk2+h3×fk3+h4×fk4+h5×fk5+h6×fk6)/(h1+h2+h3+h4+h5+h6)
= = =
满足《规程》下沉要求
地基土极限承载力Rj=
=
满足《规程》下沉稳定要求
1600.880
Kpa =
0.8～0.9
排水下沉稳定系数Kst,s= G0k/{Ffk+0.25×[L2×b2-(L2-2(a+b））×（b2-2（a+b））]×Rj}
16.254706.771.08
KPaKN＞
1.05
总摩阻力Ffk= (L2+b2)×(H2-h1+H1-2.5)×fka
排水下沉系数Kst= G0k/Ffk
3
四、圆形沉井井壁环向计算（水土分算）刃脚处土的粘聚力c=土的内摩擦角β=刃脚处土的重度γ0=计算深度z=H2=tg(45-β/2)=====土重度γ1=土浮重度γ2=水重度γs=分项系数：结构自重k1=沉井外土压k2=地面活荷载k3=地下水压力k4=顶管顶力k5=地面堆积荷载qm=起沉标高c1=地下水位标高c2=计算截面一标高b01=计算截面二标高b02=计算截面三标高b03=刃脚坡口顶标高c3=刃脚坡口底标高c4=111116.913.70.8217.7920.53190.44160.63741811101.201.271.401.271.301042.0041.0029.0529.3035.1528.9028.30kN/m2mmmmmmmkN/m3kN/mkN/m33kPa°kN/mm3土壤等值内摩擦角φ=2×(45-arctg(tg(45-β/2)-2c/γ0z))° λ= tg2(45-φ/2)λ1= tg2(45-(φ+5)/2)λ2= tg2(45-(φ-5)/2) 考虑施工过程中设备已进场，降水可能中止时出现的最高地下水位，即原地面下3.0米4
1、计算截面一：取刃脚根部以上1.5倍井壁厚度一段进行环向计算 刃脚根部段中心标高(30.33）
计算高度hc=1.5(a+b)为便于计算取hc=h5
= = = = = = = =
244.58255.91284.92297.88150.15174.84633.66738.19
==
kN/m2
0.752
mm
1
刃脚h6传来的荷载PA1=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c3)×γ2)×λ1+k4×(c2-c3)×γs+k3×qm×λ
PA2=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c4)×γ2)×λ1+k4×(c2-c4)×γs+k3×qm×λ
kN/mkN/m
2
1
PB1=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c3)×γ2)×λ2+k4×(c2-c3)×γs+k3×qm×λ
2
2
PB2=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-c4)×γ2)×λ2+k4×(c2-c4)×γs+k3×qm×λ
kN/m2kN/mkN/mkN/mkN/m=
0.1650-886.68-813.985403.995178.73
KN.mKN.mKNKN
PA=0.5×(PA1+PA2)×(c3-c4)PB=0.5×(PB1+PB2)×(c3-c4)
2
截面受力qA=(k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b01)×γ2)×λ1+k4×(c2-b01)×γs+k3×qm×λ1)×hc+PA
qB=(k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b01)×γ2)×λ2+k4×(c2-b01)×γs+k3×qm×λ2)×hc+PBω=qB/qA-1
截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =
MB= -0.1366qAr2ω =NA= qAr(1+0.7854ω)=NB= qAr(1+0.5ω) =
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=
2700
mm/m
2
选筋d25@150
2、计算截面二：取刃脚影响区以上单位高度井壁进行计算，计算点标高为底板底标高（29.30）。
截面受力：qA=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ1+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ
==
237.04276.28
kN/mkN/m=
2
21
qB=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b02)×γ2)×λ2+k4×(b2-b02)×γs+k3×qm×λ
2
ω=qB/qA-1
截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =
MB= -0.1366qAr2ω =NA=qAr(1+0.7854ω) =NB=qAr(1+0.5ω) =
0.1655-332.82-305.532022.311937.76
KN.m/mKN.m/mKN/mKN/m
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=
1700d20@150
mm2/m
选筋
5
3、计算截面三：计算点标高为井壁中心处（35.15）
截面受力：qA=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b03)×γ2)×λ1+k4×(c2-b03)×γs+k3×qm×λ
==
126.66149.89
kN/m
2
21
qB=k2×(（c1-c2)×γ1+(c2-b03)×γ2)×λ2+k4×(c2-b03)×γs+k3×qm×λ
kN/m2
=
0.1834-197.03-180.881094.001043.95
KN.m/mKN.m/mKN/mKN/m
ω=qB/qA-1
截面内力：MA= -0.1488qAr2ω =
MB= -0.1366qAr2ω =NA= qAr(1+0.7854ω)=NB= qAr(1+0.5ω) =
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=
1700d20@150
mm2/m
选筋
五、纵向弯曲计算（四支点）
单位周长井壁自重g=G0k/(D0×π)
设计值gs=k1×g
沉井井壁中心半径rc=D0/2
内力计算：跨中弯矩M0=0.03524πgsrc2 =
支座弯矩M1=0.0683πgsrc2 =最大剪力V=0.25πgsrc =最大扭矩T=0.01055gsrc
按深梁进行配筋计算L0=D0×π/4
支座截面内力臂Z=0.6×L0刃脚底部配筋As1=M0/(300×Z)井壁上端配筋As2=M1/(300×Z)
2
==
107.60129.127.550814.821579.23765.63243.94
KN/mKN/mmKN.mKN.mKNKN.mmmmm2/mmm/m
2
=
====
11.867.12381.705d22739.794d25+2d20
选筋
=选筋
由于剪力和扭矩均较小，垂直钢筋按其他工况配置。
六、竖向拉断计算
计算拉力Smax=1/4×gs
=
32.28KN/m
按强度配筋，由理正软件计算得内外侧均为构造配筋，面积=
选筋
1700mm2/md22@200
6
七、刃脚计算
1、刃脚向外挠曲计算
（1）沉至井深一半（沉井全高计算）刃脚斜面与水平线的夹角α=
53
°======
土壤与混凝土的摩
擦角β=
20
°
单位周长井壁自重g=G0k/(D0×π)
设计值gs=k1×g
刃脚斜面部分反力V2=gs×b/(b+2a)刃脚斜面水平推力H=V2tg(α-β)对刃脚端部截面中心的向外
H×(2/3h6)
悬臂弯矩M=
水平内力N=H×(D2-a-b)/2
（2）沉井开始下沉（首节计算）
107.60KN/m129.12KN/m43.04KN/M27.95KN/M11.18KN.M/M174.69KN
井总深H=井内径D1=井外径D2=壁厚t=计算直径D0=第一类截面深度h1=第二类截面深度h2=企口高度h3=底板厚度h4=刃脚高度h5=踏面坡口高度h6=踏面宽度a=坡口宽度b=企口宽度c=第一类截面壁厚d=封底混凝土边缘厚度h7=钢筋混凝土容重γ1=
13.315130.115.1190.40.720.60.250.250.30.651.925
mmmmmmmmmmmmmmmmkN/m3
π=3.141592654
7
井壁自重：（标准值）
底板底以上G1k= ((D2-d)×h1×d+D0×h2×t+(D1-c)×h3×c+0.5×(D1-c)×c×c+D0×h4×t)×π×γ
= =
1
1971.35KN
1
刃脚G2k= ((D2-a-b)×h5×(a+b)+(D2-a)×h6×a+0.5×(D2-2×a-b)×h6×b)×π×γ1204.11
井壁自重G0k= G1k+G2k
刃脚斜面与水平线的夹角
α=
53
KN=°
3175.46土壤与混凝土的摩擦角β=
66.9480.3380.330.60
KN20KN/mKN/mKN/Mmm
°
单位周长井壁自重g= G0/(D0×π) =
设计值gs= k1×g=刃脚底端的竖向地基反力
gRj=s
刃脚的斜面高度hl=h6刃脚的入土深度hs=hl
==
=0.60
刃脚内侧水平推力之和H=Rj×hs×tg(α-β)/(hs+2a×tgα)
=24.77KN/M
地基反力合力偏心距dl=hl/(2tgα)-hs×(3a+2b)/(6hs+12a×tgα)
=
0.13
m
对刃脚端部截面中心的向
H×(hl-hs/3)+Rj×dl
外悬臂弯矩M=
=
2、刃脚向内挠曲计算
刃脚根部侧压力PA= k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b3)×γ2)×λ+k4×(b2-b3)×γs+k3×qm×λ
= = =
263.19275.2748.82
kN/m2kN/m2KN.M/M
刃脚底部侧压力PB= k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ+k4×(b2-b4)×γs+k3×qm×λ刃脚竖向向内弯曲受力M= 1/6（2×PB+PA）×h6×h6
按承载能力配筋：刃脚内外侧垂直配筋及刃脚环向配筋为构造配筋
据上述计算结果，按强度配筋，由理正软件计算得刃脚内外侧垂直配筋及
刃脚环向配筋均为构造配筋，面积=
20.12KN.M/M
154.82
KN
水平内力N= H×(D2-a-b)/2 =
2700d25@150
mm2/m
选筋
8
八、顶力作用下井壁计算不算
井壁计算半径r=顶管中心标高b=顶管力标准值Ptk=顶管力分项系数γp=π=刃脚底部标高b4= =7.55-5.650001.33.141592654-11.265.25mkN/m2mmKN土抗力最大值qmax= 4×γp×Ptk/(3πr(b-b4))顶管中心处土抗力q= 2/3×qmax土抗力产生内力MA1= -0.307qr2MB1= 0.068qr2NA1= -0.375qr NB1= =
强度配筋MA= MA1
MB= MB1NA= NA1+NA2
957.70
kN/m2
====43.50-761.22168.61-123.160.00
kN/m2KN.M/MKN.M/MKN/MKN/M
井周土压力qA=k2×(（b1-b2)×γ1+(b2-b)×γ2)×λ+k4×(b2-b)×γs+k3×qm×λ
内力NA2= -qA×r
====
-7230.60-761.22168.61-7353.76
KN/MKN.M/MKN.M/MKN/M
按压弯构件强度配筋，由理正软件计算得外侧配筋面积=
2953
选筋
d22@1001700
选筋
d22@150
mm2/mmm/m
2
内侧为构造配筋，面积=
九、顶力作用下土体稳定计算
刃脚底部等值内摩擦角φ=
17.79
°
0.531.885.6053.20
mm
主动土压力系数λ1= tg2(45-φ/2) =被动土压力系数λ2= tg2(45-φ/2) =顶管中心至刃脚底距离hf= b-b4 =
沉井入土深度H= b1-b4 =折减系数ξ= （hf-│hf-H/3│)/hf
= = =
-1.17
1
主动土压力标准值Fepk= (（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ1+(b2-b4)×γs+qm×λ
842.311654.16
kN/m2
被动土压力标准值Fpk= (（b1-b2)×γ1+(b2-b4)×γ2)×λ2+(b2-b4)×γs+qm×λ
kN/m
2
1
主动土压力合力标准值Eepk= 1/4×πrH×Fepk =被动土压力合力标准值Epk= 1/4×πrH×Fpk =
稳定验算表达式ξ（0.8Epk-Eepk）=
265718.15521827.23-177034.24
KNKNKN
≥Ptk=5000KN
9
十、底板计算（简支考虑）
自重产生的 底
（G0k+Gtk)/（0.25×π×D2×D2）
板反力标准值qk=
=38.34
kN/m2
=KN.M/MKN.M/M
3351d22@1002200d22@150
mm/m
2
设计值q= 1.27×Pk
= =
-549.25-549.25
48.69
kN/m2
径向最大弯矩值Mr= -0.1979×q×(D0/2)2切向最大弯矩值Mt= -0.1979×q×(D0/2)2
由理正软件计算得上层配筋面积=
上层选筋
下层构造配筋面积=
下层选筋
mm/m
2
10
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