矩形沉井工程设计实例

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1、矩形沉井工程设计实例某小型雨水沉井,地面标高为-0.5m。对于沉井结构计算及施工计算介绍如下。一、设计条件1、工程概况根据使用要求，本沉井结构尺寸如附图2-1所示。沉井平面为矩形，剖面也为矩形，井顶标高为+0.00m,刃脚踏面标高为-11.0m。制作高度为11.0m，施工时采用两次制作，一次下沉，第一节制作高度为6.0m，井壁厚度为600mm，沉井封底水下混凝土厚度为1.3m。2、沉井材料混凝土：采用C25;fc=11.9N/mm2,ft=1.27N/mm2,钢筋：d≥10mm,采用热扎钢筋HRB335；fy=300N/mm

2、2,3、地质资料根据地质钻探资料分析，本沉井工程范围内的的地层，大致可分五层，其物理力学性能指标如附表。土层物理力学指标序号土层名称标高（m）天然容重（KN/m3）干容重（KN/m3）粘聚力c（KPa）内摩擦角ψ允许承载力（KN/m2）备注1黄色亚粘土-0.5~-3.018.614.0518105淤泥质土2灰色亚粘土-3.0~-6.018.213.23171023灰色粘土夹砂-6.0~-8.017.010.689854灰色粘土-8.0~-11.518.212.810131055灰色亚粘土-11.5以下18.214.18161

3、20二、水、土压力的计算本沉井采用排水法下沉，对于作用在井壁上的水、土压力，采用重液地压公式计算：pw+E=13h当h=0m，pw+E=0h=4.5m,pw+E=13*4.5=58.5kn/m2h=8.6m,pw+E=13*8.6=111.8kn/m2h=9.0m,pw+E=13*9.0=117.7kn/m2h=9.9m,pw+E=13*9.9=128.7kn/m2h=10.5m,pw+E=13*10.5=136.5kn/m2根据上述计算，绘制水压力、主动土压力图形，如下图：三、下沉计算1、沉井自重井壁钢筋混凝土容重按25K

4、N/m3计，沉井重量为GK=（9.0*7.0*11-7.8*5.8*11.0）*25=4884KN2、摩阻力井壁侧面的摩阻力分布如图，单位摩阻力，按《上海市地基基础设计规范》规定：f=25-20KN/m2。hk=5*1/2+5.5=8.0m井壁总摩阻力：Ffk=Uhkf=(9.0+7.0)*8.0*17.5=4480KN下沉系数K=GK/Ffk=4884/4480=1.09≥1.05满足《规程》下沉要求。四、沉井竖向计算1、抽垫木时井壁竖向计算沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用四个支承点，定位

5、支撑点布置如图。（1）假定定位承垫木间距为0.7L，不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示。井壁单宽自重标准值：gk=(11.0*0.6-0.6*0.3/2-0.4*0.2)*25=160.75KN/m井壁单宽自重标准值：gs=1.27*160.75=204.15N/m支座弯矩：M支=-1/2*204.15*(9.0*0.15)2-1/2*5.8*204.15*(9.0*0.15-0.3)=-807.7KN.m跨中弯矩：M中=1/8*204.15*(9.0*0.7)2-807.7=205.1KN.m(2)、假定抽垫木时，先抽

6、并回填部位已经压实变成支点。此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b所示。支座弯矩：M支=-1/8*204.15*4.52=-516.87KN.m跨中弯矩：M中=0.07*204.15*4.52=289.4KN.m(3)配筋计算L10/H≤2，按深梁进行设计，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：因为L10

7、0/300*5.4=498.6mm2求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。2、井壁的抗拉计算根据《规程》，由于本工程地基为土质均匀的软土地基，不必进行竖向拉断计算。五、刃脚计算1、刃脚外侧竖向钢筋计算本沉井采用排水法施工，井内无水，刃脚按第一种情况——沉井位于设计标高，刃脚下的土已挖空情况计算，如图。（1）外力计算井壁外水平侧向压力标准值如（2）内力计算及配筋1）刃脚跟部C——C截面弯矩的计算及配筋计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。MC=1/2*1.27*128.7*0.62+1/2*1.27*(136.5-128

8、.7)*0.62*2/3=30.6KN.m选择钢筋截面：M=30.6KN.m，h0=555mm,b=1000mm,αs=M/α1fcbh02=30600000/(1.0*11.9*1000*555*555)=0.00835ζ=0.0084AS=188mm2