沉井基础设计

详见图4-30） 《基础工程》课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ----沉井基础设计&道路软基处理 班　　级：道桥0803班 学 号: u200815056 姓　　名： 马富山 指导教师： 罗晓辉 完成时间：2011年6月 目录 ★《基础工程》课程设计任务书 ★沉井基础设计计算书 一、设计内容 二、设计资料 （一）地质与水文资料 （二）各层土的物理性质及力学指标 （ 三）沉井高度 （ 四）沉井平面尺寸 三、荷载计算 四、整体基础验算 五、沉井基础结构计算 六、浮运沉井计算 ★道路软基处理计算书 一、设计资料 二、软基加固 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 三、一般设计 四、初拟加载计划图 五、沉降计算 六、沉降随时间的变化图 ★附图—沉井剖面图，刃脚、井壁配筋图（打印机出图+手绘） 课程设计任务书 设计题目：沉井基础 一、设计资料 1.​ 地质与水文资料 图1.水文及地基土层分布 表1 各层土的物理性质及力学指标 土层名称 含水量 w (%) 重度 γ (kN/m3) 液限 wL (%) 塑限 wP (%) 内聚力 c (kPa) 内摩擦角 φ （度） 砂砾石层 饱和 22.0 0 40 淤泥 48.2 17.5 38.2 18.4 10 8 密实砂卵石层 饱和 22.0 0 40 2.​ 墩底标高：90.9m 3.​ 墩底尺寸：3.5m（纵桥向）7.0m 4.​ 上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力桥梁，荷载为纵桥向控制设计。 5.​ 墩底荷载： 纵桥向为恒载及一孔活载时 ΣN=6800（kN） ΣH=360（制动力及风力） ΣM=4700kNm（竖直反力偏心距、制动力及风力引起） 恒载及二孔活载时 ΣN=8000 kN 二、设计任务 （时间：1周） 沉井基础，试确定沉井的高度、平面尺寸、刃脚和井壁的配筋、混凝土标号，绘制 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 图（正面、侧面和平面尺寸，刃脚和井壁的配筋图）。 设计题目：道路软基处理 1.​ 设计资料：某饱和软土地段路基工程，软土厚度10m，下卧为坚硬的黏性土（可视为不可压缩的不透水层），拟采用袋装沙井处理。软土重度17kN/m3，压缩模量 ，渗透系数 ，固结系数 ；沙井直径 ，沙井井料和涂抹层的渗透系数分别为 和 ；涂抹比S=2。路堤顶宽16m，底宽40m，高8m，重度18kN/m3。 2.​ 设计任务：填土达到设计标高时的固结度为80%以上，给出加载计划图，沉降随时间的变化图，计算工后沉降。 沉井基础设计计算书 一、设计内容 沉井基础，上部为等跨30m的钢筋混凝土预应力桥梁，荷载为纵桥向控制，墩底尺寸：3.5m（纵桥向）×7.0m。 二、设计资料 （一）地质与水文资料 （二）各层土的物理性质及力学指标 土层名称 含水量w (%) 重度γ (kN/m3) 液限wL (%) 塑限wP (%) 内聚力c (kPa) 内摩擦角φ （度） 砂砾石层 饱和 22.0 0 40 淤泥 48.2 17.5 38.2 18.4 10 8 密实砂卵石层 饱和 22.0 0 40 （ 三）沉井高度 沉井顶面标高为墩底标高为90.9m,最低水位标高91.4m；潮水位95.5m；河床高程为90.6m;最大冲刷线86.2m 。 1.按水文条件 最大冲刷线深度为hm=90.6-86.2=4.4m,而大中桥基础埋置深度应 2.0m，故沉井所需高度为 H=90.9-9.06+4.4+2=6.7m 但本次设计沉井底位于淤泥层,这容易形成软弱夹层，对沉井与上部结构安全不利。 2．按土质条件 沉井应穿过0.8m厚的淤泥层进入密实的砂卵石层，并考虑有2.0m的安全高度，则 H=90.9-83.6+2=9.3m 3.按地基承载力：沉井底面位于密实的沙卵石层为宜。 根据以上分析，拟采用沉井高度H=9.0m,沉井顶面高程定位标高90.9m，沉井底面标高81.9m。因考虑到潮水位高，第一节沉井高度不宜太小，故第一节沉井高为7.5m,第二节高为1.5m，第一节沉井顶面高程为89.4m. Z　ａｗｓ　　　　ａ，ｍ （四）沉井平面尺寸 考虑到桥墩形式，为了更好的适应桥墩平面形状，以及模板制作、安装简单，故采用两端半圆形中间矩形的钢筋混凝土沉井。该沉井平面形式功能介于圆形沉井与矩形沉井之间，较接近于矩形沉井，可分段预制再拼装，对外界环境适应性好，故用的较多。 井壁厚度第一节拟取为1.1米，第二节厚度为0.55米，隔墙厚度为0.8米。 详细尺寸如大图图1. 刃脚踏面宽度采用0.15m，刃脚高度为1.0m，刃脚内倾角： 三、荷载计算 （一）沉井自重 沉井自重为各组成部分自重之和，按上述初步拟定的几何尺寸对其各部分的体积及自重计算如下。 1.刃脚 重度： 刃脚截面面积： 形心至井壁外侧的距离为（图1-1）： 刃脚体积： 刃脚重力： 2.底节第一节沉井井壁 3.底节沉井隔墙 4.第二节沉井井壁 5.钢筋混凝土盖板（厚1.5m） 6.井孔填砂卵石重 考虑自井底以上3.6m范围内以水下混凝土封底，以上用砂卵石填孔，填孔高度3.9m。 7.封底混凝土 沉井总重为： 8.低水位时沉井的浮力 故考虑浮力时沉井的自重为 （二）各力汇总 地基进行竖向承载力验算时，传到基地的作用效应按正常使用极限状态的短期效应组合采用。 各力汇总表 力的名称 竖向力（KN） 水平力（KN） 弯矩（KN.m） 恒载及一孔活载 恒载及二孔活载 沉井自重力 11207.72 沉井浮力 4756.17 合 力 21251.55 （三）沉井自重下沉验算 沉井自重 G=(刃脚重+底节沉井重+底节隔墙重+顶节沉井重) =427.67+4598.74+408.29+533.80=5968.50KN 沉井浮力 =(17.11+187.70+16.67+21.97) 10=2434.50KN 土与沉井壁平均单位摩阻力 = 井周所受摩阻力为： 排水下沉时G>T（未考虑围堰重）。排水下沉时，考虑沉井顶部围堰（高出潮水位）重预计为600KN，则： 沉井自稍大于摩阻力，在施工中，下沉如有困难，可采取部分排水方法也可采取加压重或其他措施。 四、整体基础验算 （一）基地应力验算 沉井自最大冲刷线至井底的埋置深度为： 考虑井壁侧面土的弹性抗力： 式中： 其中： 沉井底面处地基承载力容许值为: 按地质资料，基底土属于中等密实的砂、卵石类土层，根据桥规地基承载力容许值表综合考虑后，取， =600kPa， =4， =6，土重度 = =12.00Kn/ （考虑浮力后的近似值）。由于考虑地基承受作用短期效应组合，承载力提高25%。 因沉井埋入深度只有4.30m，如不考虑井壁侧面上的弹性抗力作用，则： 均满足要求。 （二）、横向抗力验算 地面下深度z处井壁承受的侧土横向抗力 已知：H=360KN,A=137.01 ，h=4.30m。 当z= h= m时，则： 当z=h=4.3m时，则： 沉井井壁侧土极限横向抗力为： 时 时 已知： = ，c=0， =0.7， = （由力的汇总表可知 =0）。将这些值代入上边两式: 时 Z=h时 均满足要求，计算时可考虑沉井侧面土的弹性抗力。 五、沉井基础结构计算 （一）刃脚受力计算 基础结构设计时按承载能力极限状态要求采取作用效应的基本组合进行验算。结构重要性系数取1.0，作用效应组合式、各效应的分项系数及效应组合系数均按《公路桥涵设计通用 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》（JTG D60——2004）有关 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 采用。 1.刃脚向外挠曲 刃脚向外挠曲最不利情况，本例经分析及计算，按《公路基规》（JTG D63-2007）建议定位刃脚下沉到中途，高程为90.6-8.7+4.35=86.25m，刃脚切入土中1m，第二节沉井已接上，如图所示。 刃脚悬臂作用的分配系数为： 取 =1.0。 （1）​ 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，刃脚外侧水压力以50%计算，作用在刃脚外侧的水压力和土压力为： 如以静水压力的70%计算，即： 取 刃脚摩阻力为： 由相关参考资料查得 沙砾石层 故采用刃脚摩阻力为5.00kN 单位宽度沉井自重力（不考虑沉井浮力和隔墙重）为： 刃脚斜面竖向反力为（图1-2）： 刃脚斜面横向力为： 式中 为土的内摩擦角， 。故 图1-2 刃脚斜面竖向反力计算图示m 井壁自重力q的作用点至刃脚根部中心轴距离为： 刃脚踏面下反力合力 刃脚斜面上反力合力 R的作用点距离井壁外侧为： （2）​ 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： 水平水压力和土压力所引起的弯矩为： 反力R引起的弯矩为： 刃脚侧面摩擦力引起的弯矩为： 刃脚自重所引起的弯矩为 总弯矩 （3）刃脚根部强度验算 已知 钢筋保护层厚度取 ，故不需考虑偏心距增大系数。 ，故按小偏心受压计算。 远离纵向力一侧的钢筋按最小配筋率确定所需钢筋面积： 代入方程： 求解得：x=782mm 则： 故可按截面部分受压的小偏心受压构件计算。 远离纵向力的一侧的钢筋应力： （拉应力） 则受压较大一侧钢筋面积为： 选配 由于水平剪力较小，验算时未考虑。 2. 刃脚向内挠曲（图1-3） 1）计算各个力值 （1）水压力及土压力 按潮水位计算单位宽度上的水、土压力为： 即 p力对刃脚根部形心轴的弯矩为： （2）刃脚摩阻力产生的弯矩为： 或 取 （3）刃脚自重所产生的弯矩： （4）所有各力对刃脚根部的弯矩、轴力及剪力 2）刃脚根部截面承载能力验算 （1）抗弯承载能力验算 钢筋保护层厚度取，a=50mm, 为充分利用混凝土的抗压强度，令 所需受压钢筋面积 = 故仅需按照构造要求配筋。所需钢筋面积为 选配 ， 所需受拉钢筋面积为： 此时， 取 得： 对受压钢筋的合力作用点取矩可得： 故仅需按构造要求配置受拉钢筋。选配 ， 。 （2）斜截面抗剪承载能力验算 故仅需按构造要求配置箍筋。 （3）刃脚框架计算 由于 ，刃脚作为水平框架承受的水平力很小，故不需验算，可按构造布置钢筋。如需验算时，与井壁水平框架计算方法相同。 （二）沉井井壁竖向抗拉承载力验算 （未考虑浮力） 井壁受拉面积为： 混凝土轴心抗拉承载能力验算： 井壁内可按构造布置竖向钢筋。实际上根据土质情况井壁不可能产生大的拉应力。 （三）井壁横向受力计算（图1-4） 其最不利的位置是在沉井沉至设计高程，这时刃脚根部以上一段井壁承受的外力最大。它不仅承受本身范围内的水平力，还要承受刃脚作为悬臂传来的剪力。 考虑刃脚悬臂作用传来的荷载，其分配系数 。 （1）​ 考虑潮水位时，单位宽度井壁上的水压力为： （2）​ 单位宽度井壁上的土压力为： 刃脚及刃脚根部以上1.1m井壁范围内的外力： （3）​ 圆端形沉井各部所受的力为： ； 根据以上计算，井壁最不利的受力位置在隔墙处，其弯矩 ，轴向力 。 （4）​ 配筋计算 钢筋保护层厚度取 ， 为充分利用混凝土的抗压强度，令 则 所需受压钢筋面积为： 故仅需按照构造要求配置受压钢筋。所需的钢筋面积为： 选配 ， 所需受拉钢筋面积为： 取 对受压钢筋的合力作用点取矩可得： 故仅需要按照构造要求配置受拉钢筋。选配 ， （四）第一节沉井竖向挠曲验算（图1-5） 因为井壁截面不对称，故需先求出井壁截面形心轴的位置 单位宽井壁自重力： 当沉井的长宽比大于1.5，设两支点的距离为0.7l（l为长边长度），使其支点和跨中弯矩大致相等，则支点处的弯矩（图4-37）为： 井端上端的弯曲拉应力 以上结果计算安全。 按最不利情况计算，即假定长边中点搁住或者长边两端点搁住。 当长边中点搁住时，最危险截面在离隔墙中点轴0.8m处，该处的弯矩为： 竖向挠曲应力为： 当长边两端点搁住时，沉井支点反力为： 离隔墙中心0.8m处的弯矩为： 井壁下端挠曲应力为： 由此可知，第一节沉井在各种情况下，上下端竖向挠曲应力均小于混凝土容许限值。 六、浮运沉井计算 取第一节沉井进行计算，假设其为带临时底板的浮运沉井。 沉井排水体积为 沉井吃水深 无法浮出水面，假设不成立。故采用滑道法将沉井安置到预定位置，显然，滑道法施工过 程中稳定性满足要求。同时，应采用滑道法施工且预计沉井安置位置水深4.9m，小于第一 节沉井高度8m,故浮运沉井露出水面最小高度验算不必进行。