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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：d10mm,采用热扎钢筋HRB335；fy=300N/mm2,3、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
2、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18.214.1816120二、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
3、=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25KN/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=25-20 KN/m
4、2。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=1.091.05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
5、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/H2，按深梁进行设计，根据混凝土结构设计规范，计算如下：因为L10H，内力臂：z1=0.6 L10=0.6*9
6、=5.4m刃脚底部：M中=289.4KN.m,As= M中/fyz1=289400/300*5.4=178.6mm2井墙顶部：M支=807.7KN.m,As= M支/fyz1=807700/300*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CC截面弯矩的计算及配筋计算时，刃脚自重及
7、井壁摩阻力略去不计。MC=1/2*1.27*128.7*0.62+1/2*1.27*(136.5-128.7)*0.62*2/3=30.6KN.m选择钢筋截面：M=30.6KN.m，h0=555mm,b=1000mm,s=M/1fcbh02=30600000/(1.0*11.9*1000*555*555)=0.00835=0.0084AS=188mm2AS,min=0.2%*400*1000=800mm2, 选用1016。2、刃脚内侧竖向钢筋计算按第二种情况沉井已部分入土，刃脚内侧入土中60cm进行验算，计算简图如下：按=300（取砂垫层内摩擦角）A=60cm,h=30cm,c=30cm,=a
8、rctan a/b= arctan600/300=630(1) 水平作用力H的计算(2) 井壁单宽重量设计值：gs=204.15KN/m(3) 土反力：R= gs=V1+V2=204.15 KN/mR=c+1/2b, =2r/(b+2c)V2=1/2b=1/2*2*204.15*0.3/(0.3+2*0.3)=68.05 KN/mH= V2tan(-)=68.05*tan(63-30)=44.16 KN/m(2)内力计算及配筋1）刃脚跟部CC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=2/3aH=2/3*0.6*44.16=17.66 KN.m选择钢筋截面：M=17.66
9、KN.m, h0=555mm,b=1000mm,s=M/1fcbh02=17660000/(1.0*11.9*1000*555*555)=0.00482=0.00483AS=108mm2AS,min=0.2%*600*1000=1200mm2,按构造配筋，AS=1200mm2,选用814。2）、槽下口DD截面弯矩计算及配筋MD=(2a/3+0.9)H=(2./*0.6+0.9)*44.16=57.41 KN.m选择钢筋截面：MD =57.41KN.m，h0=355mm,b=1000mm,s=M/1fcbh02=57430000/(1.0*11.9*1000*555*355)=0.0383查表得
10、 =0.039AS=565mm2AS,min=0.2%*400*1000=800mm2,按构造配筋，AS=800mm2,选用614。刃脚配筋见图。六、井壁水平框架的内力计算及配筋（封底前）采用弯矩分配法进行计算1、框架分配系数 在计算框架分配系数时，单位刚度i按净跨计，由于各跨梁的材料相同，各截面的h相等，故用相对值计算：i=640*840/LSBA=i BA=640*840/320=1680,SBC=SCB=4 i BC=4*640*840/840=2560,SCD=i CD=640*840/320=1680分配系数：BA=1680/（1680+2560）=0.396,BC=2560/（16
11、80+2560）=0.604,CB=2560/（1680+2560）=0.604, CD=18600/（1680+2560）=0.396CBC=0.5,井壁水平框架计算图弯矩分配系数图注:A,D分别为AB,CD的中点2、弯矩分配固端弯矩（当q=10KN/m时）：MBA=10*3.22/3=34.1KN.m, MCB=10*8.42/12=58.8KN.m,跨中弯矩（当q=10KN/m时）：M AB= MDC=10*6.42/8=51.2KN.m,MBC中=10*8.42/8=88.2 KN.m,当q=10KN/m时,弯矩分配及弯矩图如下：不同部位的弯矩见表。标高-5.0m，qs=1.27*58
12、.5=74.3 KN/m标高-9.1m，qs=1.27*111.8=142.0 KN/m刃脚顶面以上1.5t=0.9m,标高-9.5-10.4m,qs=1.27*(117+128.7)/2+(128.7+136.5)/2*0.6=257 KN/m + 34.1 -58.8 58.8 -34.1 +9.78 +14.92 -14.92 -9.78 -7.46 +7.46 + 2.95 +4.51 -4.51 -2.95 -2.25 +2.25 +0.892 +1.316 -1.316 -0.892 -0.68 +0.68 +0.27 +0.41 -0.41 -0.27 -0.21 +0.21 +0.08 +0.12 -0.12 -0.08 -0.06 +0.06 +0.025 +0.037 -0.037 -0.025 -0.019 +0.019 +0.01 +0.01 -0.01 -0.01 +48.11 -48.11 +48.11 -48.11井壁水平框架弯矩表（设计值）序号框架位置标高（m）荷
