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1、目录顶管顶力、工作井及接收井计算书1第一章顶管顶力计算书1一、结构计算依据1二、 1000 直径管涵顶力计算1三、1200 直径管涵顶力计算 ( 参数取值采用1000 直径管涵顶力计算)3第二章工作井及接收井计算4一、设计条件4二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算5三、抗浮验算10四、地基承载力验算11.顶管顶力、工作井及接收井计算书第一章顶管顶力计算书一、结构计算依据1.1. 国家现行的建筑结构设计规范、 规程行业标准以及广东省及肇庆市建筑行业强制性标准规范、规程（给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008）。1.2. 工程性质为管线构筑物，兴建地点肇庆市端州区城西，管道埋深
2、3.028 7.426 米。1.3 钢筋及砼强度等级取值：（ 1） 钢筋HPB300级钢筋强度设计值2fy=fy =270N/ mmHRB400级钢筋强度设计值2fy=fy =360N/ mm2（ 2） 三级混凝土管 fc=23.1N/ mm1.4 本工程地下水埋深为0.3 4.5m。二、 1000 直径管涵顶力计算2.1. 推力计算管径 D1=1.0m综合摩擦阻力根据取 f k=6 kPa管外周长S=3.14d=3.14 1.2= 3.768m顶入管总长度 L=70m管壁厚 t=0.1m土的重度s18kN / m 3.管道覆土层厚度 Hs=3.2m顶管机迎面阻力 N FDg2s H s3.1
3、4 1.22 18 3.2 65.1kN44管线总顶力计算 : F0 D1 Lf kN F =3.14 1.2 70 6+65.1=1647.66 kN钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:Fdk 0.5 1 23f c Ap 0.50.9 1.05 0.8523.13.14(1200210002 )Qd51.3 0.7943120215.6N3120.2kN.F01.31647.661.32141.958kN Fdk3120.2kN满足要求三、 1200 直径管涵顶力计算 ( 参数取值采用 1000 直径管涵顶力计算 )3.1. 推力计算管径 D1=1.2m综合摩擦阻力 f k=6 kPa
4、管外周长S=3.14D=3.14 1.44= 4.5216m顶入管总长度 L=85m管壁厚 t=0.12m土的重度 s 18kN / m 3管道覆土层厚度 Hs=7.426m顶管机迎面阻力 N FDg2s H s3.14 1.442 18 7.426 217.58kN44管线总顶力计算 : F0 D1 Lf kN F =3.14 1.44 856+217.58= 2523.596kN钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:Fdk0.5 1 2 3f c Ap0.5 0.9 1.05 0.8523.1 3.14 (1440212002 )Qd 51.3 0.7944493110.5N4493.1
5、1kNF01.3 2523.5961.3 3280.68kN Fdk4493.11kN满足要求.第二章工作井及接收井计算一、设计条件1.1 工程概况本计算书为肇庆市端州区蓝带公司污水管网建设工程顶管工作井、 接收井结构设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法， 即先进行四周外侧及井底的水泥搅拌桩施工 , 桩身达到设计强度后 , 再开挖基坑施工护壁成井。基坑每开挖 1m深度土，现浇一节 1m圆形护壁。本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计。 已知：工作井设计地面标高： 7.50m，工作井井底标高：为 -1.50m ，接收井设计地面标高： 9.18m，工作井井底标高：为 -1.82m 。拟
6、定工作井尺寸： t=0.3m ， R=3.5m，D=7.6m，H=9.0m拟定接收井尺寸： t=0.3m ， R=2.0m，D=4.6m，H=11.0m1.2 井身材料混凝土：采用 C25， f c 11.9N / mm2 ， f t 1.27N / mm2 。钢筋：钢筋直径 d 10mm时，采用 HPB300钢筋， f y 270N / mm2 ；d10mm时，采用热轧钢筋 HBR 400， f y 360N / mm2 。1.3 地质资料地质资料如下表 1 所示，地下水位高度为 1.2m，即工作井井外水位高度为 6. 3m，接收井井外水位高度为 7.98m。表 1土的物理力学指标岩土名称标
7、高天然容重粘聚力 c内摩擦角承载力征（ m）（ KN / mm3 ）(kPa)（）值 qp (kPa)粉质黏土 18.39 6.9917.520.010.0130粉质黏土 26.99 1.5917.520.012.0140粉质黏土 31.59 -0.1118.417.69.0100粉质黏土 4-0.11 -4.2117.622.012.0150.图 1-1 工作井、接收井示意图二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算， 计算截面取井壁底部 1 米一段进行环向计算，不考虑四周搅拌桩支护的作用。2.1 工作井井壁内力计算及配筋2.1.1 按承载能力极限状态进行计算2
8、.1.1.1外力计算（ 1）水土压力计算（考虑地下水作用）井外侧地面堆载按qd15KN / m2 考虑。根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS137-2002第 6.2.3 条，并假设同一标高的水平截条上沿井壁互成90的两点土的内摩擦角相差5，计算区域井壁A、 B 点外侧水平向水土压力：.图 2-1土压力分布示意图井壁外侧水平向土压力采用郎金主动土压力计算值，地下水位以下土采用浮容重。计算公式如下：EA( qdz)tg 2 (45o5)2 ctg (45o5 )22EB( qdz)tg 2 (45o5)2 ctg (45o5)22式中： qd 地面上堆载，取 qd15KN / m2
9、 。土的容重加权平均值，地下水位以下土采用浮容重，那么有1.217.50.2(17.510)5.4(17.510)1.7(18.410)4.1(17.610)1.45.41.74.12= 8.61kN/m土内摩擦角加权平均值，1.4105.4121.794.11211.381.45.41.74.1c 土的粘聚力加权平均值，1.4205.4201.717.64.122c1.45.41.74.120.33kPaz 所计算点离填土面的深度（m）。E A (15 8.61 9)tg 2 ( 4511.38 5 ) 2 20.33 tg( 4511.38 5 ) 21.34kPa22.EB (15 8.
10、61 9)tg 2 (4511.385 )220.33 tg( 4511.38 5 ) 37.7kPa22井壁侧向水压力采用全部静水压力，即Pww z ， w 为水的容重，取10 KN / mm3 。则 Pw 10 (91.2)78 kPa则工作井井壁外侧水平向的水土压力为：PA1.27( E APW )1.27(21.3478) 126.17kPaPB1.27( EBPW )1.27(37.7 78) 146.94kPa计算系数为：PB1146.940.1646PA1126.172.1.1.2井壁环向截面内力计算截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）：M A0.14488 PA rc20.14881
11、26.173.65 20.164641.17kNmM B0.1366PB rc20.1366146.943.65 20.164644.02kNm截面上压力：N APA rc (10.7854) 126.17 3.65(10.7854 0.1646) 520.06kNN BPB rc (10.5 )146.94 3.65 (10.50.1646) 580.47kN图 2-2 截面弯矩分布图2.1.1.3结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算：.保护层厚度为 40mm，设 as50mm ， h0t as 300 50mm 250mmC25 混凝土， HRB400 钢筋，查表得 b0.52初始偏心距
12、 e0M41.170.079m79mmN520.06附加偏心距 efmax( t ,20)20mm30ei e0 ef79 20 99 mm偏心距增大系数0.5 fc A0.511.9 10003001520.06 1033.431 ，取 1.0N2 1.15 0.01 l0 ，取 1.0 h故11l 01 21.041400ei / h0hei1.0499102.96mm确定混凝土受压区高度x先按大偏心受压求：xN5200600.52 250130mm ，且 2as 100mm1 f cb111.943.7mm b h01000属于大偏心受压构件。eseih102.96300202.96mm
13、as5022AANes1.0520.06 103202.961466mm2ssf sd (h0as )360 (25050) 0.2% 1000 300 600mm 2即按实际计算钢筋配置，内外钢筋选用HRB400 18200，顶环采用 22加筋，实际配筋面积为As1652.1mm 2 ;纵向按构造钢筋配置，选用16200。2.1.2 按正常使用极限状态进行计算2.1.2.1内力计算126.17PA99.35kPa1.27146.94PB115.7kPa1.27.P B1115.70.1646PA199.35截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）：MA0.14488 P r20.148899.353.
14、65 20.164632.42kNmAcM B0.1366 PB rc20.1366115.73.65 20.164634.66kNm截面上压力：N APArc (10.7854) 99.35 3.65(10.78540.1646) 409.51kNN BPB rc (10.5 )115.7 3.65 (10.50.1646)457.06kN2.1.2.2结构配筋计算按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度 0.3mm。由混凝土结构设计规范第 8.1.2 条：ask1.9cdeqmax0.08crEsteacr2.1混凝土采用 C25， f ck16.7 ， f tk1.78钢筋采用 HRB4
15、00 ， Es2.0 105 N / mm2 Ate 0.51000300150000mm 2As1652.10.0110140.01 ，取 0.011014te150000Ate偏心受压构件，求ske0M32.4279mmN409.51s11l01.0414 ，取 1.0/ h0h1400eiese0ys179(15050) 179mmh022502z0.870.12h0250 158.98mme0.87 0.12179偏心受压构件.skN (e z)409510(179 158.98)31.21N/mm 2Asz1652.1 158.981.1ftk1.11.782.260.4 ，取 0.
16、40.650.65te sk0.01101431.21 max 0.048mm 0.3mm故内外钢筋选用 18200。工作井井壁配筋图见2-2 所示。2.2 接收井井壁内力计算及配筋同上“工作井井壁内力计算及配筋”计算方法相同，内力及配筋结构如下表 2 所示。纵向按构造钢筋配置，选用 16200。极限状态设计控制弯矩设计控制压力钢筋选用M (KN m)N (KN )承载能力极限状态-13.37284.4918200正常使用极限状态-10.53223.8518200三、抗浮验算3.1 工作井抗浮验算3.1.1 工作井自重封底后，工作井抗浮验算时，工作井重除井壁重量外，背墙、井底底板及垫层重。钢筋
17、混凝土底板容重按 26KN / mm3 计，垫层填料按容重按 18KN/mm 3，素砼容重按 24KN/mm 3井壁重： G13.143.823.522691609.1244k N背墙重： G215.3126398.06kN底板重： G33.143.52260.2200.018kN垫层重： G43.143.52240.53.14 3.52 18 1 1153.95kN总重： G G1G2G3G 43361.1524k N3.1.2 浮力浮力为： F fwb,k3.143.82107.23264.6kN3.1.3 抗浮安全系数（不考虑井壁反摩阻力）G3361.1524，抗浮能力满足要求。k fw
18、1.031.0Ffwb ,k3264.6.3.2 接收井抗浮验算同上“工作井抗浮验算”计算方法，抗浮安全系数k fw1.021.0 。抗浮能力满足要求。四、地基承载力验算4.1 工作井地基承载力验算工作井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为 150kPa，考虑地面和井底堆载作用，按 qd 15KN / m2 计。则有：3361.1524q3.143.82 15 89.13150kPa ，地基承载力满足要求。4.2 接收井地基承载力验算接收井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为150kPa，考虑地面和井底堆载作用，按qd15KN / m2 计。则有：q83.09150kPa ，地基承载力满足要求。.