沉井侧力和摩擦力计算.docx

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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。
一、沉井作为整体深基础的设计与计算
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。
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。
(5-2)
即:二fAja
沉井底部地基土总反力坷等于该处土的承载力容许值4与支承面积A的乘积,—
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
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“m”法中刚性桩的条件,计算其内力和井壁外侧
土抗力。
基本假定条件:
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。
沉井基础受到墩台水平力H及偏心竖向力N作
MX
一)非岩石地基上沉井基础计算
一Ne+Hl/M(5-4)
H
地血或同部▽冲刷线
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和水平力H的共同作用,转变后的水平力H距离基底的作用咼度九[图5-19b]为:
图5-19荷载作用情况
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点转动一3角(图5-20),地面下深度z处沉井基础产生的水平位移厶乂和土的横向抗力血分别为:
/T-piA;
Ax二(z-z)tano
o
p=AxC=C(z一z)tan
图5-20水平及竖直荷载作用下
的应力分布
zxzz0
2
将深度z处水平向地基系数代入上式卩宓表达式,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:
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=0,可以得到:H—Jhpbdz=H—bmtan®\hz(z—z)dz=0
0zx1100
工M=0,可以得到:Hh-ihpbzdz一pW=0o1ozx1d
对以上二式联立求解,可得:
卩bh2(4九—h)+6dW
z=1
o2pbh(3k—h)
1
6H
tan®=
Amh
12pH(2h+3h)亠tan①=~「i「或
mh(Pbh3+18Wd)
1
\