文档介绍：第四节一沉井侧力和摩擦力计算
沉井的设计与计算内容：包括沉井作为整体深基础计算和施工过程中沉井结构强度计算。
沉井设计与计算前，必须掌握如下有关资料：
上部或下部结构尺寸要求和设计荷载；
水文和地质资料
拟采用的施工方法。
第四节一沉井侧力和摩擦力计算
沉井的设计与计算内容：包括沉井作为整体深基础计算和施工过程中沉井结构强度计算。
沉井设计与计算前，必须掌握如下有关资料：
上部或下部结构尺寸要求和设计荷载；
水文和地质资料
拟采用的施工方法。
1=1
设计程序：沉井作为整体深基础设计主要是根据上部结构特点、荷载大小以及水文、地质情况，结合沉井的构造要求及施工方法，拟定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后进行沉井基础的计算。
沉井计算分为两种情况：
沉井基础埋置深度在局部冲刷线以下仅数米时：可按浅基础设计计算规定，不考虑沉井周围土体对沉井的约束作用，按浅基础设计计算。
1=1
当沉井埋置较深时：需要考虑基础井壁外侧土体横向弹性抗力的影响按刚性桩计算内力和土抗力，同时应考虑井壁外侧接触面摩阻力，进行地基基础的承载力、变形和稳定性分析与验算。
沉井底部地基土总反力鸟等于该处土的承载力容许值4与支承面积人的乘积，即R. = faA (5-2)
沉井侧壁与土接触面提供的抗力，可假定井壁外侧与土的摩阻力沿深度呈梯形分布，距地面5m范围内按三角形分布，5m以下为常数，如图5-18所示，故总摩阻力为：
图5-18井侧摩阻力分布假定
R = U (h - )q (5-3) f
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沉井基础作为整体深基础时，沉井深基础可以视为刚性
桩柱，即相当于“皿”法中刚性桩的条件，计算其内力和井壁外侧土抗力。
地基土作为弹性变形介质，水平向地基系数随深度成正比例增加；
不考虑基础与土之间的粘着力和摩阻力；
沉井基础的刚度与土的刚度之比可认为是无限大。
|>= N + H = £ M (54
H~H~
地面或局部
▽冲刷线
（一）非岩石地基上沉井基础计算
沉井基础受到墩台水平力H及偏心竖向力N作
用时［图5-19a）］,为了计算方便，可以将上述外力简化为
中心荷载N/口水平力"的共同作用，转变后的水平力丑距离
基底的作用高度人［图5-19b ］为:
图5-19荷载作用情况
1=1
首先，考虑沉井在水平力 H作用下的情况。由于水平力的作用，沉井将围绕位于地面下z0 深度处A点转动一o角（图 5-20），地面下深度z处沉井基础产生的水平位移Ax和土的横向抗力“空分别为：
H
— A
想 .一一.
p =AxC = C (z — z) tan
zx z z 0
图5-20 水平及竖直荷载作用下
的应力分布
Ax = (z - z) tan o
将深度z处水平向地基系数代入上式”表达式，可以得到: zx
(5-5)
由上式可见，沉井井壁外侧土的横向抗力沿深度为二次抛物线变化。
沉井基础底面处的压应力计算，考虑基底水平面
上竖向地基系数c0不变，故其压应力图形与基础竖向位移图相似，有：
p d = C。％ = C0 2 tan ①
2
(5-6)
在上述公式中，有两个未知数Z0和3求解，可建立如下两个平衡方程式。 °
*X=。，可以得到：h-jhp bdz = H -bmtan« \hz(z -z)dz = 0
0 zx 1 1 0 0
z M = 0 ,可以得到：Hh -j h p b zdz 一 p W = 0
o 1 0 zx 1 d
2
对以上二式联立求解，可得：
P bh 2(41- h) + 6dW
z — 1 八 -
0 2p bh(3 入-h)
1
6 H tan © —
Amh
tan ©- 12 PH (2 h +*,、或
mh (P bh 3 + 18W^)
1
将上述冬和tanw表达式代入式(5・5)和式(5-6)，得到：
(5-7)
p =6H z (z — z)
zx A 0 (5-8)
当有竖向荷载N及水平力反同时作用时，则基底平面边缘处的压力为
3dH
(5-9)
P =—
d K
2
1=1
离地面或局部冲刷线以下深度义处基础截面上的弯矩为:
=N * 3 Hd
max A Ap
M = H(^m—1 h + z)-j z p b1(z0 一 z)dz
=H (k — h + z) 一瞥 j 3 (z 一 z)
2hA o
1 ■刃脚竖向受力分析
图5-23刃脚向外挠曲受力分析
(1)刃脚向外挠曲的内力计算最不利位置：当沉井下沉过程中刃脚内侧切入土中深