文档介绍：沉井基础设计
计算书
课题名称: 沉井基础设计
学生学号:    0901110331          
专业班级:    交通土建3班        
学生姓名:    耿天麒                
指导教师:     章国成               
课题工作时间:   2012-5-7  至    2012-5-18 
 
一、确定沉井基础结构方案
基础结构类型选择
根据工程场地《岩土工程勘察报告》可以看出,此处地层较软,宜设计成深基础结构,而又考虑到上部结构的荷载较大,而且在水下施工。综合考虑以上因素最后确定方案为沉井基础。具体尺寸如下图所示。
根据工程地质资料选择持力层
由设计资料可知,沉井高度,又沉井高出地面,所以沉井埋深。根据工程地质资料持力层为灰色粘土层,沉井刃脚根部深入灰色粘土层。
确定沉井基础的尺寸和埋深
沉井高度,又沉井高出地面,所以沉井埋深。沉井内径。底节沉井高度,外径,壁厚,刃脚踏面宽度。
二、荷载计算
上部结构荷载
活载及墩身自重产生的竖向力,;水平力为,。
沉井自重
沉井自重为各组成部分自重之和,按上述初步拟定的沉井尺寸对其各部分的体积及自重计算如下:
顶盖重
封底混凝土重,设计混凝土厚度为:,则
井孔填粘土:填料高度,故
刃脚与井壁重:
则沉井自重
三、沉井基础承载力计算
根据上部结构荷载及地基条件,进行基底应力验算、横向抗力验算。
基底应力验算
沉井自最高水位至井底的埋置深度为:
基础宽度:
底面积:
井底截面抵抗拒:
总竖向荷载:
总水平荷载:
总弯矩:
基础计算宽度:
又,故
基底边缘处得压应力可按基底位于非岩石地基上考虑,
井底地基土为粘土,根据规范可按下式计算地基容许承载力
由土层资料查得:,而查规范得:。
根据规范持力层在水位以下,粘土不透水,无论持力层以上土层是否透水,都取饱和重度,则
因荷载组合时考虑了其它可变荷载,承载力可提高25%,即基底土容许承载力为:
满足要求。
土体横向抗力验算
将上述已获得的有关计算参数代入下式,得:
再按下式可得两控制位置,与处井侧水平压力
根据地质资料,取土体的平均重度与平均抗剪强度指标为:
平均重度
平均内摩擦角
平均粘聚力
修正系数(上部结构静定),(因)
代入数据求得土体极限横向抗力为:
时,
时,
均满足要求,因此计算时可以考虑沉井侧面土的弹性抗力。
四、沉井施工过程及强度验算
沉井自重下沉验算
此时,沉井自重只包括刃脚,井壁重,即
土与井壁间平均单位面积摩阻力
沉井井壁所受总摩阻力
排水下沉时:
则应该采取加压重使其下沉。
刃脚受力验算
刃脚向外挠曲最不利的情况,按“公路桥规”建议定为刃脚下沉到中途,刃脚切入土中。
刃脚悬臂作用的分配系数为:
取。
计算各个力值(按低水位取单位宽度计算)
其中:,
根据施工情况,并从安全考虑,作用在刃脚外侧的土压力为:
取用。
刃脚摩阻力为
由表查的粘土层
故采用刃脚摩阻力为。
单位宽沉井自重为
刃脚踏面竖向反力为
刃脚斜面横向力为
式中取为土的内摩擦角,即
故
井壁自重的作用点至刃脚根部中心轴距为
刃脚踏面下反力合力
刃脚斜面上反力合力
的作用点距离井壁外侧为
各力对刃脚根部截面中心的弯矩计算
刃脚斜面水平反力引起的弯矩为
水平土压力引起的弯矩为
反力引起的弯矩为
刃脚侧面摩阻力引起的弯矩为
刃脚自重引起的弯矩为
总弯矩
刃脚根部处的应力验算
式中:
由于水平剪力很小,验算时未考虑。压应力小于
按受力条件不需设钢筋,可按构造要求配筋。
刃脚向内挠曲
1)计算各个力值
水压力及土压力
按最高水位计算单位宽度上的水、土压力为
则
对刃脚根部形心轴的弯矩为
刃脚摩阻力产生的弯矩
或
取用
刃脚自重产生的弯矩
所有各力对刃脚根部的弯矩、轴向力及剪力
刃脚根部截面应力验算
弯曲应力验算
剪应力验算
计算结果表明,刃脚外侧也只需按构造配筋。
刃脚框架计算
由于,刃脚作为水平