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1、顶管工作井初衬计算书一、 初衬施工工况顶管工作井采用倒挂井壁的方法施工。工作井平面内净空尺寸共分为5种，经综合比较选取两种最不利工况进行核算，一种平面尺寸6mx5m，深8m。另一种平面尺寸4mx4m，深10m。初衬混凝土标号为C20，喷锚厚度为250mm，格栅尺寸为170mmx170mm，格栅主筋采用418，格栅间距为600mm。从地勘中可以看出，长韩路以西（起点到京良路桩号K10+530附近），自然地面下约15m（包括现状京良路高填方段）范围内主要赋存1层地下水，地下水类型为潜水，钻探期间量测到的水位标高约为35.0043.80m（埋深约2.109.00m）。长韩路以东（京良路桩号K10+5
2、30本工程终点）地面下15m深度范围主要内赋存1层地下水，地下水类型为潜水。对于地下水应采取适当的降排水措施，确保工作井和顶管在无水状态下施工。二、 计算及所用程序：采用SAP84（6.5版本）有限元计算程序初衬结构为临时结构，但考虑其破坏的严重程度，故重要性系数1.0；初衬结构设计根据地质条件、埋深、荷载等条件计算，并参照类似工程经验，结合类比法综合确定。初衬计算采用荷载结构模型进行计算；初衬与围岩的相互作用，采用符合文克尔假定的弹性支承来体现围岩的弹性抗力，本次计算中采用只能承受压力（受拉自动失效）的弹簧模拟围岩的作用.初衬结构设计按临时构件计算，未考虑地震荷载影响三、荷载计算（一）6mx
3、5m工况1、 初衬荷载：静荷载和活荷载的分项系数均取1.0，安全系数取1.1。初衬底板位置处开挖深度为h=8.0m。静荷载由侧向土压力产生：E土=8.0x(18/3)x1.0=48 活荷载由地面超载产生：E活=20/3=6.7作用在每2榀格栅上的荷载：=48X0.6X2=58 =6.7X0.6X2=8 2、由于地勘未给出土层的基床反力系数，根据经验，无水状态下的粉质粘土和砂质粉土等土层，其基床反力系数的最小值不小于20。每个单元的弹簧反力系数：中间单元0.625X1.2X20X1000=15000KN/m 边单元：0.3125X1.2X1000=7500KN/m3、计算模型：按封闭框架梁模式计
4、算，考虑顶管施工方便，在顶管工作井四角设型钢支撑，每2榀格栅设一道（216a对扣），单根长L=1.414米。荷载图示如下：（二）4mx4m工况2、 初衬荷载：静荷载和活荷载的分项系数均取1.0，安全系数取1.1。初衬底板位置处开挖深度为h=10.0m。静荷载由侧向土压力产生：E土=10.0x(18/3)x1.0=60 活荷载由地面超载产生：E活=20/3=6.7作用在每2榀格栅上的荷载：=60X0.6X2=72 =6.7X0.6X2=8 2、由于地勘未给出土层的基床反力系数，根据经验，无水状态下的粉质粘土和砂质粉土等土层，其基床反力系数的最小值不小于20。每个单元的弹簧反力系数：中间单元0.4
5、25X1.2X20X1000=10200KN/m 边单元：0.2175X1.2X1000=5100KN/m3、计算模型：按封闭框架梁模式计算，考虑顶管施工方便，在顶管工作井四角设型钢支撑，每2榀格栅设一道（216a对扣），单根长L=1.414米。荷载图示如下：三、结构内力计算：(一) 6mx5m工况 弯矩图轴力图剪力图内力计算结果：最不利单元号： 9截面： B= 1.200 0.000 0.000 D= 0.250 0.000 0.000 混凝土： C20.00, Fc= 9600.0, Ft= 1100.0钢筋： fy=310000.0, fy=310000.0, fvy=210000.0,
6、 as=0.035, as=0.035框架单元配筋及内力 *断面位置 配筋量 配筋率 工况 轴力 剪力(1-2) 弯矩(1-2) 剪力(1-3) 弯矩(1-3)- M CM2,CM i KN KN KN-M KN KN-M - 0.00 下筋 0.00 0.00% 1 -129.77 31.17 -57.34 0.00 上筋 10.28 0.40% 1 -129.77 31.17 -57.34 0.00 箍距 20.00 0.04% 1 -129.77 31.17 -57.34 0.31 下筋 0.00 0.00% 1 -129.77 46.64 -45.18 0.31 上筋 8.10 0.3
7、1% 1 -129.77 46.64 -45.18 0.31 箍距 20.00 0.04% 1 -129.77 46.64 -45.18 0.63 下筋 0.00 0.00% 1 -129.77 62.11 -28.19 0.63 上筋 5.05 0.20% 1 -129.77 62.11 -28.19 0.63 箍距 20.00 0.04% 1 -129.77 62.11 -28.19从以上计算中可以看出，主筋钢筋面积为。实际设计时取8根18(两榀格栅共8根主筋)，。钢支撑单元：构件号 构件类型 检验项目 数值 检验结果 应力比 荷载组合号 位置- 42 偏心受力构件 强度正应力 132.4
8、1 强度: 满足要求 0.616 内力组合 1 0.00 稳定正应力 138.84 整体稳定: 满足要求 0.646 内力组合 1 0.00 2轴长细比 35.13 长细比: 满足要求 0.234 内力无关 位置无关 3轴长细比 27.22 长细比: 满足要求 0.181 内力无关 位置无关 翼缘宽厚比 12.60 局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关- 43 偏心受力构件 强度正应力 101.34 强度: 满足要求 0.471 内力组合 1 1.77 稳定正应力 106.56 整体稳定: 满足要求
9、0.496 内力组合 1 1.77 2轴长细比 36.32 长细比: 满足要求 0.242 内力无关 位置无关 3轴长细比 28.14 长细比: 满足要求 0.188 内力无关 位置无关 翼缘宽厚比 12.60 局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关- 44 偏心受力构件 强度正应力 103.16 强度: 满足要求 0.480 内力组合 1 1.77 稳定正应力 108.47 整体稳定: 满足要求 0.505 内力组合 1 1.77 2轴长细比 36.32 长细比: 满足要求 0.242 内力无关 位置
10、无关 3轴长细比 28.14 长细比: 满足要求 0.188 内力无关 位置无关 翼缘宽厚比 12.60 局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关- 45 偏心受力构件 强度正应力 124.85 强度: 满足要求 0.581 内力组合 1 0.00 稳定正应力 131.36 整体稳定: 满足要求 0.611 内力组合 1 0.00 2轴长细比 36.32 长细比: 满足要求 0.242 内力无关 位置无关 3轴长细比 28.14 长细比: 满足要求 0.188 内力无关 位置无关 翼缘宽厚比 12.60
11、局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关-(一) 4mx4m工况弯矩图轴力图剪力图内力计算结果：最不利单元号： 5单元号： 5截面： B= 1.200 0.000 0.000 D= 0.250 0.000 0.000 混凝土： C20.00, Fc= 9600.0, Ft= 1100.0钢筋： fy=310000.0, fy=310000.0, fvy=210000.0, as=0.035, as=0.035* 框架单元配筋及内力 断面位置 配筋量 配筋率 工况 轴力 剪力(1-2) 弯矩(1-2) 剪力
12、(1-3) 弯矩(1-3)- M CM2,CM i KN KN KN-M KN KN-M - 0.00 下筋 0.00 0.00% 1 -68.80 -56.81 -1.96 0.00 上筋 4.12 0.16% 1 -68.80 -56.81 -1.96 0.00 箍距 20.00 0.04% 1 -68.80 -56.81 -1.96 0.21 下筋 0.00 0.00% 1 -68.80 -73.81 -15.83 0.21 上筋 4.12 0.16% 1 -68.80 -73.81 -15.83 0.21 箍距 20.00 0.04% 1 -68.80 -73.81 -15.83 0.
13、43 下筋 0.00 0.00% 1 -68.80 -90.81 -33.33 0.43 上筋 6.57 0.23% 1 -68.80 -90.81 -33.33 0.43 箍距 20.00 0.04% 1 -68.80 -90.81 -33.33从以上计算中可以看出，主筋钢筋面积为。实际设计时取8根18，。钢支撑单元：构件号 构件类型 检验项目 数值 检验结果 应力比 荷载组合号 位置-41 偏心受力构件 强度正应力 41.89 强度: 安全 0.195 内力组合 1 0.00 稳定正应力 44.40 整体稳定: 安全 0.206 内力组合 1 0.00 2轴长细比 37.05 长细比: 满
14、足要求 0.247 内力无关 位置无关 3轴长细比 28.70 长细比: 满足要求 0.191 内力无关 位置无关 翼缘宽厚比 12.60 局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关- 42 偏心受力构件 强度正应力 43.79 强度:安全 0.204 内力组合 1 0.00 稳定正应力 46.29 整体稳定: 安全 0.215 内力组合 1 0.00 2轴长细比 37.05 长细比: 满足要求 0.247 内力无关 位置无关 3轴长细比 28.70 长细比: 满足要求 0.191 内力无关 位置无关 翼缘
15、宽厚比 12.60 局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关- 43 偏心受力构件 强度正应力 44.59 强度: 安全 0.207 内力组合 1 2.13 稳定正应力 47.51 整体稳定: 安全 0.221 内力组合 1 2.13 2轴长细比 43.66 长细比: 满足要求 0.291 内力无关 位置无关 3轴长细比 33.83 长细比: 满足要求 0.226 内力无关 位置无关 翼缘宽厚比 12.60 局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关- 44 偏心受力构件 强度正应力 40.75 强度: 安全 0.190 内力组合 1 0.00 稳定正应力 43.35 整体稳定: 安全 0.202 内力组合 1 0.00 2轴长细比 37.05 长细比: 满足要求 0.247 内力无关 位置无关 3轴长细比 28.70 长细比: 满足要求 0.191 内力无关 位置无关 翼缘宽厚比 12.60 局部稳定: 满足要求 0.315 内力无关 位置无关 腹板高厚比 21.54 局部稳定: 满足要求 0.538 内力无关 位置无关- 10