沉井计算书(共12页).doc

沉井基础设计计算书课题名称： 沉井基础设计 学生学号：            专业班级：    交通土建01         学生姓名：               学生成绩：                    指导教师：      苏滔              课题工作时间:     至         武汉工程大学教务处   制一、方案比选本次设计基础为公路桥桥墩基础，上部构造为等跨等截面梁式桥梁式桥的结构恒载及桥墩自重都较大，结构对基础的变位敏感，而表层地基土为杂填土，其容许承载力不足，做扩大基础开挖工作量大且支撑困难：但在5.5米以下为灰色粘土层，可以作为持力层效果较好，采用沉井基础与其他深基础相比较，经济上较为合理故采用沉井基础二、持力层选择1、 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2、 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；三、 荷载计算1. 上部结构荷载 活载及墩身自重产生的竖向力，对沉井底面形心轴的力臂为0.5m；水平力为，对沉井底面形心轴的力臂为18.5m。

2. 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 四、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1、 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2、 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 五、 沉井施工过程及强度验算1. 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:（满足要求）2. 刃脚受力验算 刃脚向外挠曲最不利的情况，按《公桥基规》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，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 （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 （3） 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4） 刃脚向内挠曲 1）计算各个力值①　 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 ②　 刃脚摩阻力产生的弯矩 或 取用 ③　 刃脚自重产生的弯矩 ④　 所有各力对刃脚根部的弯矩、轴向力及剪力 2） 刃脚根部截面应力验算①　 弯曲应力验算 ②　 剪应力验算 计算结果表明，刃脚外侧也只需按构造配筋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3、沉井井壁竖向拉力验算； 井壁受拉面积为 混凝土所收的拉应力为 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。

4、 沉井井壁横向受力验算； 1）考虑最高水位时，单位宽度井壁上的水压力 2）单位宽度井壁上的土压力 刃脚及刃脚根部以上井壁范围的外力 3） 圆形沉井所受的力 无内隔墙的圆形沉井只受轴力，弯矩和剪力均为零 按纯混凝土的应力验算 只需按构造要求布置钢筋5、沉井竖向挠屈验算单位宽井壁重 因井壁不对称，故需先求出井壁截面形心轴的位置 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 。