沉井设计计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基础工程,*,沉井基础的设计计算与施工,沉井基础的设计计算与施工,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章,沉井基础的设计计算与施工,基础工程,1,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,2,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,3,沉井的计算包括,施工期验算,和作为,整体基础的计算,。,作为整体基础的计算：,包含两种情况，当埋深仅有数米时，计算同浅基础；当埋深较大，不能忽略沉井侧壁土体弹性抗力影响时，按刚性桩计算。,沉井（刚性桩）计算假定：,1、地基土作为弹性变形介质，水平地基系数随深度成正比增加。,2、不考虑基础与土间的粘着力和摩阻力。,3、沉井基础刚度与土刚度之比可认为是无限大。,4,当沉井基础埋置深度较大时，需要考虑基础侧面土体弹性抗力的影响。,假定沉井基础在横向外力作用下只能发生转动而无挠曲变形。因此，,按刚性桩计算内力和土抗力，,即相当于“,m,”法中,h,2.5,的情况。,5,计算假定：,1.,地基土为弹性体且,C=my,2.,不考虑基础与土之间的粘着力与摩阻力,3.,沉井基础的刚度可视为无穷大,沉井基础,刚性桩柱,视为,5.3,沉井的设计与计算,基础工程,6,5.3,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,7,5.3.1,沉井作为整体基础的设计与计算,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,8,在水平力作用下，沉井将围绕位于地面下深度,y,0,处点,A,转动,角,深度,z,处沉井水平位移,x,x=,(,y,0,y,)tan,侧面,：,y,=,xC,y,=,C,y,(,y,0,y,),沉井受到的,横向抗力,y,图,5-24,非岩石地基计算示意,基底变形,绕中心转动,角,沉井底面受到的抗力：,基础工程,9,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,10,（,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,y,0,=h,，基底嵌入处存在一水平阻力,P,土的侧向抗力：,基础工程,11,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,12,基底应力验算,横向抗力验算,整理得：,（,3,）深基础的验算,13,墩台顶面水平位移的计算方法,l,h,2,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,z,0,14,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,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,K,1,，,K,2,对其进行修正,对于嵌岩桩，,z,0,=h,K,1,，,K,2,由,h,及,/h,查表得。,基础工程,墩台顶面水平位移的计算方法,16,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,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,0.1%,0.5L,1,3,、刃脚受力计算,基础工程,34,刃脚向外挠曲的内力计算,配外侧钢筋,最不利情况：,刃脚受力分析：,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,刃脚外侧的土压力、水压力、,阻力及刃脚本身的重力,各力的计算方法同前,3,、刃脚受力计算,基础工程,35,水压力计算规定：,(a),不排水下沉,外侧水压力：,100%,；内侧水压力：取,50%,也可按施工中可能出现的水头差计算,(b),排水下沉,不透水土：静水压力*,0.7,透水土：静水压力,刃脚验算及配筋：,配外侧钢筋,0.5L,1,3,、刃脚受力计算,基础工程,36,求各力对刃脚根部中心轴的力臂，从而求得总弯矩,M,，竖向力,N,及剪力,Q,；,验算刃脚根部应力，配竖向钢筋。,最不利位置是沉井已下沉至设计标高，刃脚下土体已挖除而尚未浇筑封底混凝土，此时可将刃脚视为固定在井壁上的悬臂梁。,B,向内挠曲,37,（,3,）刃脚水平钢筋计算,最不利情况：,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,P,P,P,P,将水平力,分配系数,作为外载计算框架所受内力，再配置所需水平钢筋,图,4.26,刃脚向外挠曲计算简图,3,、刃脚受力计算,基础工程,38,双孔矩形,单孔圆端形,沉井的设计计算,39,单孔圆端形,沉井的设计计算,40,（,1,）井壁竖向拉应力验算,4,、井壁受力计算,假定井壁摩阻力沿井高成倒三角形分布,最危险截面：沉井入土深度的,1/2,处,最大竖向拉力,离刃脚底,x,处井壁的拉力为,S,x,为,S,x,基础工程,41,2,井壁横向受力验算,最不利情况：,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,验算截面：,刃脚根部,向上取高度为壁厚,的井壁作为水平框架,作用荷载：,厚度范围内的土、水压力,刃脚传来水平剪力,(,内弯时的水平外力*,),刃脚悬臂梁的固端,注：,阶梯型沉井还应验算各断面变化处最下端单位,高度的井壁强度，,进行水平钢筋设计，然后布置,在全段上。,荷载：该段范围内的土、水压力，不须考虑分配 系数,泥浆套法施工时，若泥浆压力,土、水压力，取井壁压力,=,泥浆压力,基础工程,42,（五）封底砼及顶盖计算,1,封底砼计算,荷载计算：,分两种情况,施工期：承受基底水和地基土向上反力,空心沉井使用期：承受基底反力,底板厚度计算：,受弯：视为支承于凹槽或隔墙底面和刃脚上双向板,一般情况：简支,预留钢筋连接：固定端,受剪要求,M,m,最大均布反力作用下的最大计算弯矩,基础工程,43,混凝土封底及顶盖计算：,封底混凝土计算,包括受弯和受剪计算。受弯计算时可将封底混凝土视为支撑在凹槽、隔墙地面和刃脚上的板，按周边支撑的双向板或圆板计算。抗剪计算为沿井孔周边的剪断验算。,盖板计算：,空心或松散回填，盖板支撑全部荷载，需看作双向板进行受弯受剪计算；墩身在井孔内时还需验算井壁受压；在井壁上时可只验算井壁受压。,沉井的设计计算,44,施工问题处理,沉井在下沉过程中可能出现的问题主要有两类,:,(1)下沉不均匀发生倾斜和位置偏移；,(2)下沉困难。,发生偏斜的原因大致有这几种：,(1)土质软硬不均匀;,(2)挖土不对称;,(3)刃脚处有障碍物未予清除;,(4)一侧出现流砂而未得到控制等。,45,纠偏的方法是：,(1)在沉井下沉多的一侧回填砂石，以阻止继续下沉，在高的一侧集中挖土;,(2)在高的一侧配加重物，以加速该侧下沉；如有必要，还可在沉井顶部施加水平力来帮助纠偏。,(3)如遇中心位置偏移，则应先人为造成沉井倾斜，再均匀取土，使之倾斜下沉，直到沉井中心线到达设计位置后，再行纠偏扶正。,施工问题处理,46,小节,1,、熟悉沉井基础验算的内容和方法。,47,