顶管计算书(精编文档).doc

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目 录

顶管顶力、工作井及接收井计算书 ....................................................... 1 第一章 顶管顶力计算书 ............................................................................ 1 一、结构计算依据 ................................................................................. 1 二、1000直径管涵顶力计算 .............................................................. 1 三、1200直径管涵顶力计算(参数取值采用1000直径管涵顶力计算) ....................................................................................................... 4 第二章 工作井及接收井计算 ................................................................... 5 一、设计条件 .......................................................................................... 5 二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算 .......................... 7 三、抗浮验算 ........................................................................................ 12 四、地基承载力验算 ........................................................................... 13

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顶管顶力、工作井及接收井计算书

第一章 顶管顶力计算书

一、结构计算依据

1.1.国家现行的建筑结构设计规范、规程行业标准以及广东省及肇庆市建筑行业强制性标准规范、规程（给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268-2008）。

1.2.工程性质为管线构筑物，兴建地点肇庆市端州区城西，管道埋深3.028～7.426米。 1.3钢筋及砼强度等级取值： （1） 钢筋

HPB300级钢筋强度设计值fy=fy′=270N/ mm2 HRB400级钢筋强度设计值fy=fy′=360N/ mm2 （2） 三级混凝土管fc=23.1N/ mm2 1.4本工程地下水埋深为0.3～4.5m。

二、1000直径管涵顶力计算 2.1.推力计算 管径D1=1.0m 综合摩擦阻力根据

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取 fk=6 kPa

管外周长 S=3.14d=3.14×1.2= 3.768m 顶入管总长度L=70m 管壁厚t=0.1m 土的重度s18kN/m3

管道覆土层厚度Hs=3.2m 顶管机迎面阻力NF管线总顶力计算:F06+65.1=1647.66kN

42DgsHs3.141.22183.265.1kN 4πD1LfkNF=3.14×1.2×70×

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钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:

Fdk0.51230.91.050.853.14fcAp0.523.1(1200210002) Qd51.30.7943120215.6N3120.2kN

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F01.31647.661.32141.958kN＜Fdk3120.2kN

满足要求

三、1200直径管涵顶力计算(参数取值采用1000直径管涵顶力计算)

3.1.推力计算 管径D1=1.2m 综合摩擦阻力 fk=6 kPa

管外周长 S=3.14D=3.14×1.44= 4.5216m 顶入管总长度L=85m 管壁厚t=0.12m 土的重度s18kN/m3

管道覆土层厚度Hs=7.426m 顶管机迎面阻力NF管线总顶力计算:F02523.596kN

钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:

Fdk0.542DgsHs3.141.442187.426217.58kN 4πD1LfkNF=3.14×1.44×85×6+217.58=

1230.91.050.853.14fcAp0.523.1(1440212002) Qd51.30.7944493110.5N4493.11kNF01.32523.5961.33280.68kN＜Fdk4493.11kN

满足要求

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第二章 工作井及接收井计算

一、设计条件 1.1工程概况

本计算书为肇庆市端州区蓝带公司污水管网建设工程顶管工作井、接收井结构设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法，即先进行四周外侧及井底的水泥搅拌桩施工,桩身达到设计强度后,再开挖基坑施工护壁成井。基坑每开挖1m深度土，现浇一节1m圆形护壁。

本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计。已知：工作井设计地面标高：7.50m，工作井井底标高：为-1.50m，接收井设计地面标高：9.18m，工作井井底标高：为-1.82m。

拟定工作井尺寸：t=0.3m，R=3.5m，D=7.6m，H=9.0m 拟定接收井尺寸：t=0.3m，R=2.0m，D=4.6m，H=11.0m 1.2井身材料

混凝土：采用C25，fc11.9N/mm2，ft1.27N/mm2。钢筋：

钢筋直径d<10mm时，采用HPB300钢筋，fy270N/mm2；d≥10mm时，采用热轧钢筋HBR400，fy360N/mm2。 1.3地质资料

地质资料如下表1所示，地下水位高度为1.2m，即工作井井

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外水位高度为6.3m，接收井井外水位高度为7.98m。 表1 土的物理力学指标 岩土名称 标高 （m） 天然容粘聚力内摩擦重 承载力征 c 角 （KN/mm值qp (kPa) (kPa) （°） ） 3粉质黏土8.39~ 6.99 1 粉质黏土6.99 ~ 1.59 2 粉质黏土1.59 ~ 3 -0.11 粉质黏土-0.11 ~ 4 -4.21 17.5 17.5 18.4 17.6 20.0 20.0 17.6 22.0 10.0 12.0 9.0 12.0 130 140 100 150

图1-1 工作井、接收井示意图

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二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算

将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取井壁底部1米一段进行环向计算，不考虑四周搅拌桩支护的作用。 2.1工作井井壁内力计算及配筋 2.1.1按承载能力极限状态进行计算 2.1.1.1外力计算

（1）水土压力计算（考虑地下水作用）

井外侧地面堆载按qd15KN/m2考虑。

根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第6.2.3条，并假设同一标高的水平截条上沿井壁互成90°的两点土的内摩擦角相差±5°，计算区域井壁A、B点外侧水平向水土压力：

图2-1 土压力分布示意图

井壁外侧水平向土压力采用郎金主动土压力计算值，地下水

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位以下土采用浮容重。计算公式如下：

EA(qdz)tg(452o52)2ctg(45o52)

EB(qdz)tg(452o52)2ctg(45o52)

式中：qd—地面上堆载，取qd15KN/m2。

—土的容重加权平均值，地下水位以下土采用浮容重，那么有

1.217.50.2(17.510)5.4(17.510)1.7(18.410)4.1(17.610)1.45.41.74.1 = 8.61kN/m2

—土内摩擦角加权平均值，

1.4105.4121.794.11211.38

1.45.41.74.1c—土的粘聚力加权平均值，

c1.4205.4201.717.64.12220.33kPa

1.45.41.74.1 z—所计算点离填土面的深度（m）。

11.38511.385)220.33tg(45)21.34kPa2211.38511.385EB(158.619)tg2(45)220.33tg(45)37.7kPa22井壁侧向水压力采用全部静水压力，即Pwwz，w为水的容重，EA(158.619)tg2(45取

10KN/mm3。则Pw10(91.2)78 kPa

则工作井井壁外侧水平向的水土压力为：

PA1.27(EAPW)1.27(21.3478)126.17kPa【最新整理，下载后即可编辑】

PB1.27(EBPW)1.27(37.778)146.94kPa

计算系数为：PB146.94P110.1646

A126.172.1.1.2井壁环向截面内力计算

截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）：

MA0.14488PAr2c0.1488126.173.6520.164641.17kNmMB0..1366P2Brc0.1366146.943.6520.164644.02kNm

截面上压力：

NAPArc(10.7854)126.173.65(10.78540.1646)520.06kNNBPBrc(10.5)146.943.65(10.50.1646)580.47kN

图2-2 截面弯矩分布图

2.1.1.3结构配筋计算

按压弯构件进行强度配筋计算：

①保护层厚度为40mm，设as50mmh0tas30050mm250mm

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，

②C25混凝土，HRB400钢筋，查表得b③初始偏心距e0

0.52

④偏心距增大系数 1M41.170.079m79mm N520.06附加偏心距efmax(t,20)20mm

30eie0ef792099mm

0.5fcA0.511.910003003.43＞1，取3N520.0610l21.150.010，取1.0

h1l0故1121.04

1400ei/h0h1.0

⑤确定混凝土受压区高度x 先按大偏心受压求：

ei1.0499102.96mmxN52006043.7mm ＜bh00.52250130mm1fcb111.91000，且

2as100mm

属于大偏心受压构件。

h300as102.9650202.96mm 22Nes1.0520.06103202.96AsAs1466mm2

fsd(h0as)360(25050)esei ＞0.2%1000300600mm2

即按实际计算钢筋配置，内外钢筋选用HRB400φ18@200，顶环采用φ22加筋，实际配筋面积为As1652.1mm2;纵向按构造钢筋配置，选用φ16@200。

2.1.2按正常使用极限状态进行计算 2.1.2.1内力计算

PAPB126.1799.35kPa 1.27146.94115.7kPa 1.27【最新整理，下载后即可编辑】

PB115.7110.1646PA99.35

截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）：

MA0.14488PArc20.148899.353.6520.164632.42kNm MB0..1366PBrc20.1366115.73.6520.164634.66kNm

截面上压力：

NAPArc(10.7854)99.353.65(10.78540.1646)409.51kN NBPBrc(10.5)115.73.65(10.50.1646)457.06kN

2.1.2.2结构配筋计算

按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度0.3mm。由《混凝土结构设计规范》第8.1.2条：

maxdeqacr1.9c0.08

Esteskacr2.1

①混凝土采用C25，fck16.7，ftk1.78

钢筋采用HRB400，Es2.0105N/mm2 ②Ate0.51000300150000mm2 teAs1652.10.011014＞0.01，取Ate1500000.011014

③偏心受压构件，求sk

e0M32.4279mm N409.511l0s11.04＜14，取

1400ei/h0h1.0

ese0ys179(15050)179mm

22h0250z0.870.12h00.870.12250158.98mme179【最新整理，下载后即可编辑】

偏心受压构件

N(ez)409510(179158.98)31.21N/mm2 Asz1652.1158.98f1.782.26＜0.4，取④1.10.65tk1.10.65tesk0.01101431.21 sk0.4

⑤max0.048mm＜0.3mm

故内外钢筋选用φ18@200。工作井井壁配筋图见2-2所示。

2.2接收井井壁内力计算及配筋

同上“工作井井壁内力计算及配筋”计算方法相同，内力及配筋结构如下表2所示。纵向按构造钢筋配置，选用φ16@200。 设计控制弯设计控制压力 极限状态 矩 钢筋选用 N(KN) M(KNm) 承载能力极限-13.37 284.49 φ18@200 状态 正常使用极限-10.53 223.85 φ18@200 状态

三、抗浮验算

3.1工作井抗浮验算 3.1.1工作井自重

封底后，工作井抗浮验算时，工作井重除井壁重量外，背墙、井底底板及垫层重。钢筋混凝土底板容重按26KN/mm3计，垫层填料按容重按18KN/mm3，素砼容重按24KN/mm3

井壁重：G13.143.823.522691609.1244kN 背墙重：G215.3126398.06kN

底板重：G33.143.52260.2200.018kN

垫层重：G43.143.52240.53.143.521811153.95kN 总重：GG1G2G3G43361.1524kN

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3.1.2浮力

b2浮力为：Ffw,k3.143.8107.23264.6kN 3.1.3抗浮安全系数（不考虑井壁反摩阻力）

kfwG3361.15241.03＞1.0，抗浮能力满足要求。 bFfw,k3264.63.2接收井抗浮验算 同上“工作井抗浮验算”计算方法，抗浮安全系数kfw1.02＞1.0。 抗浮能力满足要求。

四、地基承载力验算 4.1工作井地基承载力验算

工作井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为150kPa，考虑地面和井底堆载作用，按qd15KN/m2计。则有：

q3361.15241589.13＜150kPa，地基承载力满足要求。

3.143.824.2接收井地基承载力验算

接收井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为150kPa，考虑地面和井底堆载作用，按qd15KN/m2计。则有：q83.09＜150kPa，地基承载力满足要求。

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