土力学与基础工程 教学课件 作者 代国忠 第9章沉井工程(2).ppt

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1、9.1概述9.2沉井基本构造9.3沉井的施工9.4沉井的设计与计算第9章沉井工程9.4沉井的设计与计算9.4.1沉井几何尺寸确定与下沉系数计算1.沉井几何尺寸确定1）沉井高度2）沉井平面形状和尺寸3）井壁厚度2.沉井下沉系数计算图9-19沉井下沉时受力分析图9-20沉井外壁的摩阻力分布1）下沉系数计算沉井下沉时，须克服井壁与土层之间的摩擦阻力、沉井底部的土阻力等。沉井井壁与土体之间的摩阻力f分布形式2）下沉稳定系数计算3）抗浮安全系数计算当沉井已沉至设计标高，并已完成封底及抽出井内积水，而内部结构和设备尚未安装，应按可能出现的

2、最高水位验算沉井的抗浮稳定问题。9.4.2沉井作为整体深基础的设计与计算1．计算的基本假定2．非岩石地基上沉井基础的计算（9-4）(9-5)(9-6)图9-21荷载作用情况图9-22水平及竖向荷载作用下的应力分布a）b）(9-7)（9-8）（9-9）（9-10）对以上二式联立解得：(9-11)(9-12)将式（9-11）、（9-12）代入式（9-6）、（9-7）及式（9-8）得：当有竖向荷载N及水平力H同时作用时则基底边缘处的压应力为：3.基底嵌入基岩内的计算方法（9-17）（9-18）基底边缘处的竖向应力为：（9-19）（9

3、-20）（9-21）将式（9-21）代入式（9-18）、式（9-19）得:（9-22）（9-23）基底边缘处的应力为：（9-24）（9-25）（9-26）4.墩台顶面的水平位移墩台顶面产生水平位移:当转角很小时,（9-28）（9-27）对支承在岩石地基上的墩台顶面水平位移为：（9-29）5.验算（1）基底应力验算（9-30）（2）横向抗力验算（9-31）（9-32）（3）墩台顶面水平位移验算（cm）（9-33）9.4.3沉井施工过程中的结构强度计算1．第一节(底节)沉井的竖向挠曲验算第一节沉井支承点布置示意2．沉井刃脚受力计算

4、刃脚悬臂作用的分配系数：刃脚框架作用的分配系数：1）刃脚向外挠曲的内力计算刃脚向外挠曲的内力计算①作用在刃脚外侧单位宽度上的土压力及水压力的合力（9-36）③刃脚下抵抗力的计算。刃脚下竖向反力R(取单位宽度)可按下式计算：(9-39)R的作用点距井壁外侧的距离为：（9-41）④刃脚（单位宽度）自重g为：（9-45）刃脚自重量g的作用点至刃脚根部中心轴的距离为：（9-46）2)刃脚向内挠曲的内力计算刃脚向内挠曲的内力计算最不利情况是沉井已下沉至设计标高，刃脚下的土已挖空而尚未浇筑封底混凝土。将刃脚作为根部固定在井壁的悬臂梁，计算

5、最大的向内弯矩。作用在刃脚上的力有刃脚外侧的土压力、水压力、摩阻力及刃脚本身的重力。以上各力的计算方法同前。计算所得各水平外力同样均应按规定考虑分配系数。根据外力值计算出对刃脚根部中心轴的弯矩、竖向力及剪力后，并以此求出刃脚外壁的钢筋用量。配筋构造要求同向外挠曲时。3）刃脚水平钢筋的计算图9-27单孔矩形框架受力图9-28单孔圆端形框架受力③双孔矩形沉井计算（如图9-29）图9-29双孔矩形框架受力④双孔圆端形沉井计算（如图9-30a）a)双孔圆端形框架受力b)圆形沉井井壁的土压力图9-30圆形沉井井壁计算⑤圆形沉井计算（如图

6、9-30b）3．井壁受力计算1）井壁竖向拉应力验算井壁摩阻力分布2）井壁横向受力计算井壁框架承受的外力（a）下有足够厚粘土层；（b）待底板达到足够强度后方停止降水。沉井可干封底的情况干封底计算:4．混凝土封底及项盖的计算不透水粘土层的厚度：A——沉井底部面积（m2）；——土的有效重度（即浮重度）（kN/m3）；h——刃脚下面不透水粘土层厚度（m）；c——粘土的粘聚力（kPa）；U——沉井刃脚踏面内壁周长（m）；水下封底混凝土的厚度计算:求出弯矩值后，封底混凝土的厚度:—井底泥土掺混需要增加的厚度，宜取0.3—0.5m；F--设

7、计安全系数，取1.75；b—计算宽度，取1。0m。简支支承双向板计算简图:（9-52）【沉井算例】某公路桥桥墩基础。上部结构为等跨等截面悬链线双曲拱桥，下部构造为重力式墩及沉井基础。基础的平面及剖面尺寸如图所示，试进行该圆端形沉井的设计计算。1.设计资料2.确定沉井高度及各部分尺寸3．荷载计算1）刃脚形心至井壁外侧距离：2）底节第一节沉井井壁3）底节沉井隔墙4）第二节沉井井壁5）钢筋混凝土盖板（厚1.5m）4．基底应力验算5．横向抗力验算6．沉井在施工过程中的强度验算（不排水下沉）1）沉井下沉系数验算2）刃脚向外挠曲计算图9-

8、34刃脚向外挠曲计算②计算各力值（按低水位取单位宽度计算）③各力对刃脚根部截面中心的弯矩计算④刃脚根部处的应力验算3）刃脚向内挠曲计算①计算各个力值图9-35刃脚向内挠曲计算4）沉井井壁竖向拉力验算5）井壁横向受力计算图9-36水、土压力计算如图9-36所示，其最不利的位置是