最新5-3沉井设计计算解析教学讲义ppt.ppt

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1、5-3沉井设计计算解析主要内容5.1沉井的类型和构造5.2沉井的施工5.3沉井的设计与计算基础工程沉井计算实体基础:进行承载能力及地基变形及稳定性验算施工期挡土、挡水结构:进行截面配筋计算及抗浮稳定性验算据埋置深度按浅基础设计按深基础设计不考虑基础侧面土的横向抗力考虑基础侧面土的横向抗力5.3沉井的设计与计算5.3沉井的设计与计算使用阶段（基础）：1.承载力验算竖向承载力验算水平向承载力验算2.沉降计算3.基础结构计算井壁竖向受压井壁横向受压封底受压弯剪顶板受压弯剪施工阶段(支挡结构):自重下沉验算底节沉井挠曲验算刃脚受力计算井壁受力计算基础工程5.3.1沉井作为整体基础的设计与计

2、算沉井受力：水平力H+竖向偏心力N水平力H+竖向中心力N等效为（1）荷载简化：等效后水平力H距基底的高为：1、非岩石地基上沉井深基础的计算基础工程在水平力作用下，沉井将围绕位于地面下深度y0处点A转动ω角深度z处沉井水平位移ΔxΔx=(y0y)·tanω■侧面：σy=ΔxCy=Cy(y0y)·ω沉井受到的横向抗力σy图5-24非岩石地基计算示意■基底变形—绕中心转动ω角沉井底面受到的抗力：基础工程土的横向抗力:基底边缘压应力:离地面或最大冲刷线以下深度y处基础截面上的弯矩为基础工程（2）基底嵌入基岩内的计算方法基底无水平位移，仅绕基底中心转动，此时y0=h，基

3、底嵌入处存在一水平阻力P土的侧向抗力：基础工程基底边缘压应力：其中：地面或最大冲刷线以下任意深度y处基础截面上的弯矩为：嵌入处水平阻力P：基础工程①基底应力验算②横向抗力验算整理得：（3）深基础的验算③墩台顶面水平位移的计算方法lh2基础发生刚体转动在地面处产生的水平位移墩台随同基础一起发生刚体转动而产生的水平位移墩台本身弹性挠曲变形引起的墩台顶水平位移z0墩台顶面水平位移计算方法基础在水平力和弯矩作用下，墩台顶面产生水平位移Δ按两种情况分别计算基础位于非岩石地基基底嵌入岩层15考虑到沉井基础的实际刚度对地面位移及转角的影响，引入系数K1，K2对其进行修正对于嵌岩桩，z0=hK1，

4、K2由h及/h查表得。基础工程③墩台顶面水平位移的计算方法墩台顶面水平位移验算现行桥梁规范中规定，墩台顶面的水平位移Δ应符合下列要求：式中，L为相邻跨中最小跨的跨度(m)，当跨度L<30m时，L按30m计算。175.3.2沉井施工过程中的设计1、沉井自重下沉验算下沉系数：沉井自重土对井壁总摩阻力（1）不排水下沉时，沉井自重应扣除浮力（2）Q基础工程克服下沉困难主要可以从两方面着手：(1)增加沉井重量：提前浇筑上一节沉井；在沉井顶部加压；在保证不发生流砂的前提下，抽取井内的水，以减小浮力。（2)减小井壁的摩阻力：尽力将井壁外侧制作光滑平整；将井壁设计成台阶式；设置管道，利用高压空

5、气或水的喷射能量来减小摩擦；从管道中喷出触变泥浆，形成泥浆套。192、底节沉井的竖向挠曲验算底节沉井在垫木抽除及挖土下沉过程中，在井壁自重作用下将产生挠曲变形①排水挖土下沉能控制支承点的位置选择最有利的支点位置，使跨中弯矩=支座弯矩井壁受力：承受均匀荷载的简支梁矩形、圆端形沉井：长边，间距0.7L圆形沉井：圆周四分点（1）井壁基础工程②不排水挖土下沉支承点的位置难控制选择沉井下沉过程中最不利情况验算矩形、圆端形沉井：圆形沉井：两支点位于一直径上a、支点位于长边中点b、支点位于四个角点验算截面：长边跨中附近最小截面基础工程③隔墙G1G2+G3最不利情况:荷载:第一节隔墙自重G1+第二

6、节隔墙重G2+模板重G3下部土被挖空第二节沉井内隔墙已砌筑，但未凝固验算截面:跨中截面处理措施:配置水平钢筋第二节沉井浇注时，隔墙下填砂石并夯实基础工程3、刃脚受力计算受力复杂切土下沉：刃脚外弯挖空刃脚底部土层：刃脚内弯5.3.2沉井施工过程中的设计◆刃脚受力计算1个三维问题转为2个二维问题求解根据悬臂梁及水平框架两者的变位关系得各自的外力分配系数：L1，L2——支承于隔墙间的井壁最大和最小计算跨度；hk——刃脚斜面部分的高度。刃脚受力竖向受力（悬臂梁）横向受力（水平框架）向外挠曲向内挠曲243、刃脚受力计算（1）水平荷载的传递①当内隔墙底面高于刃脚底面不大于0.5m，或大于0.5

7、m但有垂直梗肋时a水平荷载刃脚传至井壁刃脚组成的水平框架承担悬臂作用框架作用PP+刃脚视为固定在刃脚根部的悬臂梁PPPP基础工程分配系数悬臂作用：框架作用：L1支承于隔墙间的井壁最大计算跨度L2支承于隔墙间的井壁最小计算跨度hk刃脚斜面部分的高度hk(2)当内隔墙底面高于刃脚底面大于0.5m且无垂直梗肋时全部水平荷载由悬臂作用承担。刃脚不再起水平框架的作用，但仍应按构造要求配置水平钢筋，使其能承受一定的正、负弯矩。基础工程（1）向外挠曲沉井下沉过程中，应根据