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1、旧城区城市燃气等综合管道老化更新改造工程（排水管网整治工程）结构设计计算书目录一、技术标准1二、设计依据1三、顶管工作井及接收井结构计算5一、技术标准1)设计基准期：结构为50年2)设计安全等级：二级3)抗震设防标准：抗震设防烈度为6度，抗震设防措施等级为7级4)混凝土等级：顶管C50；工作井/接收井C30；5)钢筋混凝土结构处于I类环境，最大裂缝宽度限值WmaX=O.2mm。二、设计依据1)建筑结构可靠性设计统一标准(GB50068-2018)2)建筑结构荷载规范(GB50009-2012)3)混凝土结构设计规范(GB50010-2010)(2015版)4)建筑抗震设计规范(GB500112
2、010)(2016版)5)砌体结构设计规范(GB50003-2011)6)建筑地基基础设计规范(GB500072011)7)给水排水工程构筑物结构设计规范(GB50069-2002)8)给水排水工程管道结构设计规范(GB50332-2002)9)给水排水工程埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程(CECS143：2002)10)给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECSI38：2002)11)构筑物抗震设计规范(GB50191-2012)12)工程结构通用规范(GB5500I-2021)13)建筑与市政工程抗震通用规范(GB55002-2021)14)建筑与市政地基基础通用规范(GB550
3、03-2021)15)砌体结构通用规范(GB55007-2021)16)混凝土结构通用规范(GB55008-2021)17)本项目工艺总平面布置及管道纵断面图18）业主提供的其他资料三、顶管工作井及接收井结构计算1 .设计条件1.1 工程概况本工程为旧城区城市燃气等综合管道老化更新改造工程（排水管网整治工程），位于，主要构筑物为雨水沟、雨污水管道及顶管等，建设单位为沙坪坝滨江建设开发有限公司。本工程顶管施工位于，顶管施工时会形成顶管工作井接收井基坑，工作井接收井为圆形支护井，工作井内空直径6.6m,接收井内空3m,均为临时基坑，本次设计工作井接收井基坑如下：井编号最大内空（m）基坑类型最大井深
4、（m）是否超限基坑性质WT-126.6土质4.0否临时基坑WT-133岩土混合16.4（土层12.2米）是WT-146.6岩土混合17.9（土层13.1米）是WT-153岩土混合11.05（土层7米）否WT-166.6岩土混合9.96（土层8.5米）否W-323土质7.9是1.2设计依据（1）建筑结构荷载规范：GB50009-2001（2006版）（2）建筑地基基础设计规范：GB50007-2002（3）混凝土结构设计规范：GB50010-2002（4）给水排水构筑物结构设计规范：GB50069-2002（5）给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程：CECS137：2002(6)给水排水工程顶
5、管技术规程：CECS246：20081.3材料井身混凝土：C30fc=14.30MPaft=1.43MPa封底混凝土：C30fc=14.30MPaft=1.43MPa钢筋：钢筋直径d10mm时，采用R235钢筋fy=270MPa钢筋直径21Omm时，采用HRB335钢筋fy=360MPa1. 4岩土计算参数地质资料如下表1所示，整个场地无统一地下水。表1岩土体物理力学指标建议值岩土参数土粉质粘土泥岩砂岩强风化中等风化强风化中等风化天然重度(kNm3)20.0*19.524.5*25.324.0*25.1饱和重度(kNm3)20.5*19.725.525.4抗压强度(MPa)天然6.6529.0
6、7饱和4.0922.17地基极限承载力特征值(kPa)150*350*2410400*10550内聚力(kPa)天然8*22.44282923饱和5*14.85173673内摩擦角(。)天然28*10.0829.333.7饱和25*8.0628.132.7挡墙基底摩擦系数()0.30*0.25*0.30*0.40*0.40*0.50*土体水平抗力系数的比例系数m(MNm4)18*14*岩体水平抗力系数k(MPam3)70*380*变形模量E(I04MPa)1500*2500*说明：1.带*为经验取值。2 .素填土承载力特征值应根据现场荷载试验确定。3 .场地内裂隙均为结合差的硬性结构面，抗剪强
7、度统一取值：粘聚力C取50kPa,内摩擦角4)取18oo4 .基岩岩层面抗剪强度建议值：泥岩粘聚力C取55KPa,内摩擦角小取20,砂岩粘聚力C取70kPa,内摩擦角4)取242.井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算根据给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程（CECSl37：2002）（以下简称沉井设计规程）第6.2.3条规定，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。2.1 工作井井壁内力计算及配筋1、计算及验算结果1）荷载a.土压力（根据地质纵断面取WTT4井为最不利工作井，该井土体深度13.1米，岩石4.8米深。由于岩石深度较浅，将岩石部分按照土质进行取值
8、，深度按照18米深考虑。根据地勘资料，该处土体为素填土，选取较不利值，故选择岩土体物理力学参数中饱和素填土抗剪参数，土体饱和重度取20.5KN11,饱和内摩擦角取25）,根据工程结构通用规范3.1.13条：当对结构不利时，分项系数不应小于1.4。静止土压力：底板处=YiiX（H+h）Ko=2O.5（18+1.0）0.5=194.75KNm;b.自重由程序自动计算2）混凝土龄期折减本次结构设计采用C30混凝土，工作井结构计算中考虑混凝土龄期折减，因此，在下列计算中采用C20混凝土进行计算。2、计算简图3、计算条件基本参数规范标准：结构重要性系数Y0：衬砌断面类型：每段计算的分段数：计算迭代次数：
9、抗力验证要求：碎规范GB50010-20101.10圆形1010高衬砌参数半径：3.550(In)衬砌厚度：0.500(m)围岩弹抗系数：0.001(MNm3)衬砌的弹性模量：30000.000(MPa)荷载参数底部山岩压力（侧）：195.000(kNm)底部山岩压力（中）：195.000(kNm)侧向山岩压力（上）：195.000(kNm)侧向山岩压力（下）：195.000(kNm)顶部山岩压力（侧）：195.000(kNm)顶部山岩压力（中）：195.000(kNm)内水压力水头：0.000(m)外水压力水头：0.000(m)外水压力折减系数（B）：0.400顶拱灌浆压力：0.000(kP
10、a)顶拱灌浆压力作用范围角：o.Ooo(度)其它段灌浆压力：0.000(kPa)衬砌容重：25.000(kNm3)荷载组合参数编号荷载名称是否计算分项系数1.501衬砌自重2顶岩压力1.503底岩压力1.504侧岩压力1.505内水压力1.506外水压力1.507顶部灌浆压力1.508其余灌浆压力1.50配筋参数对称配筋：混凝土等级：纵筋等级：拉结筋计算：拉结筋等级：拉结筋间距：配筋计算as：配筋调整系数：裂缝计算：最大裂缝宽度允许值:单侧拟采用纵筋直径:碎保护层厚度：4、计算结果是C20HRB400(fy=360MPa,fyk=400MPa)计算HRB335(fy=300MPa,fyk=33
11、5MPa)100(mm)60(mm)1.00计算0.40(mm)20(mm)50(mm)衬砌内外侧纵筋示意图注：纵筋面积和配筋率结果中，如果出现红色数字，则表示配筋率大于2.5机下面内力配筋结果的中内力（轴力、剪力、弯矩）未包含YO,配筋时乘以此系数。内力配筋计算计算结论:经过3次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致！轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋（配筋率）拉结筋面积截面验算NQMUVWAs(P)Av(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)（度）(kPa)(mm2)（mm2）底拱（从拱底向左等分10段）：（底拱是指从底部到水平直径最大处的一段圆弧。)0-1098.1
12、650.00043.3470.00070000.5620.00070.01000.0().23%)109.1满足1-1098.1048.89340.851-10950.48769138.7580.00469.11000.0(0.23%)109.1满足2-1097.88217.08933.559-21631.34466574.5800.00866.61000.0(0.23%)109.1满足3-1097.39423.92122.047-31779.58062371.1580.01162.41000.0(0.23%)109.1满足4-1096.46928.7787.249-41145.3215663
13、1.9830.01356.61000.0(0.23%)109.1满足5-1094.87931.132-9.582-49497.95449498.3570.01249.51000.0(0.23%)109.1满足6-1092.35230.561-26.926-56631.81241145.9140.01141.11000.0(0.23%)109.1满足7-1088.586109.1满足26.767-43.063-62371.23631780.3010.00731.81000.0(0.23%)8-1083.265109.1满足19.594-56.147-66574.89821632.1130.002
14、21.61000.0(0.23%)9-1076.077109.1满足9.034-64.283-69139.28210951.216-0.00411.01000.0(0.23%)10-1066.735109.1满足-4.763-65.618-70001.2380.599-0.0110.01000.0(0.23%)顶拱（从拱脚向拱顶等分10段）:0-1066.735-4.763-65.618-70001.2380.599-0.0110.01000.0(0.23%)109.1满足1-1055.150-18.443-58.992-69139.531-10950.101-0.0170.01000.0(0
15、.23%)109.1满足2-1041.925-28.654-45.695-66575.370-21631.237-0.0230.01000.0(0.23%)109.1满足3-1027.852-35.255-27.708-62371.883-31779.795-0.0270.01000.0(0.23%)109.1满足4-1013.719-38.268-7.045-56632.570-41145.868-0.0280.01000.0(0.23%)109.1满足5-1000.284-37.86914,336-49498.746-49498.815-0.0280.01000.0(0.23%)109.1
16、满足6-988.241-34.37834.613-41146.070-56632.938-0.0260.01000.0(0.23%)109.1满足7-978.197-28.24752.184-31780.214-62372.555-0.0210.01000.0(0.23%)109.1满足8-970.652-20.03365.728-21631.801-66576.321-0.0150.01000.0(0.23%)109.1满足9-965.973-10.38374.259-10950.725-69140.713-0.0080.01000.0(0.23%)109.1满足10-964.3880.00
17、077.1710.000-70002.5800.0000.01000.0(0.23%)109.1满足根据裂缝限制调整后的纵筋面积计算结论:经过3次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致!轴向力弯矩纵筋面积（配筋率）纵筋直径裂缝宽度拉筋应力NkMk弹侧）弹侧）Wmaxstress(kN)(kN.m)(mm2)(mm)(mm)(MPa)底拱（从拱底向左等分10段）：（底拱是指从底部到水平直径最大处的一段圆弧。）0-784.40430.9621000.0(0.23%)200.000.01-784.36029.1801000.0(0.23%)200.000.02-784.20123.9711000.
18、0(0.23%)200.000.03-783.85315.7481000.0(0.23%)200.000.04-783.1925.1781000.0(0.23%)200.000.05-782.056-6.8441000.0(0.23%)200.000.06-780.251-19.2331000.0(0.23%)200.000.07-777.561-30.7601000.0(0.23%)200.000.08-773.760-40.1051000.0(0.23%)200.000.09-768.627-45.9171000.0(0.23%)200.000.010-761.953-46.8701000
19、.0(0.23%)200.000.0顶拱（从拱脚向拱顶等分10段）：0-761.953-46.8701000.0(0.23%)200.000.01-753.679-42.1371000.0(0.23%)200.000.02-744.232-32.6391000.0(0.23%)200.000.03-734.180-19.7911000.0(0.23%)200.000.04-724.085-5.0321000.0(0.23%)200.000.05-714.48810.2401000.0(0.23%)200.000.06-705.88624.7241000.0(0.23%)200.000.07-6
20、98.71237.2751000.0(0.23%)200.000.08-693.32346.9481000.0(0.23%)200.000.09-689.98053.0421000.0(0.23%)200.000.010-688.84855.1221000.0(0.23%)200.000.0满足裂缝限制的配筋结果衬砌内侧纵筋最大面积AS=1000.0三2,外侧纵筋最大面积ASI=1000.011m2;实际内侧纵筋面积AS=2199mm2,外侧纵筋面积ASl=2199mm2;截面尺寸（抗剪）验算：满足。经计算，结构满足设计要求。2.2接收井井壁内力计算及配筋1、计算及验算结果1）荷载a.土压力（
21、根据地质纵断面取WlT6井为最不利工作井，该井土体深度12.2米，岩石4.2米深。由于岩石深度较浅，将岩石部分按照土质进行取值，深度按照17米深考虑。根据地勘资料，该处土体为素填土，选取较不利值，故选择岩土体物理力学参数中饱和素填土抗剪参数，土体饱和重度取20.5KN11饱和内摩擦角取25),根据工程结构通用规范3.1.13条：当对结构不利时，分项系数不应小于1.4。静止土压力：底板处=YSX(H+h)Ko=2O.5(17+1.0)0.5=184.5KN/m；b.自重由程序自动计算2)混凝土龄期折减本次结构设计采用C30混凝土,工作井结构计算中考虑混凝土龄期折减，因此，在下列计算中采用C20混
22、凝土进行计算。2、计算简图5(13、计算条件基本参数规范标准：结构重要性系数丫0：衬砌断面类型：碎规范GB50010-20101.10圆形每段计算的分段数：计算迭代次数：抗力验证要求：1010高衬砌参数半径：1.650(m)衬砌厚度：0.300(m)围岩弹抗系数：0.001(MNm3)衬砌的弹性模量：30000.000(MPa)荷载参数底部山岩压力（侧）：185.000(kNm)底部山岩压力（中）：185.000(kNm)侧向山岩压力（上）：185.000(kNm)侧向山岩压力（下）：185.000(kNm)顶部山岩压力（侧）：185.000(kNm)顶部山岩压力（中）：185.000(kNm
23、)内水压力水头：0.000(m)外水压力水头：0.000(m)外水压力折减系数（B）：0.400顶拱灌浆压力：0.000(kPa)顶拱灌浆压力作用范围角：o.Ooo(度)其它段灌浆压力：0.000(kPa)衬砌容重：25.000(kNm3)荷载组合参数编号荷载名称是否计算分项系数1衬砌自重1.502顶岩压力1.503底岩压力1.504侧岩压力1.505内水压力1.506外水压力1.507顶部灌浆压力1.508其余灌浆压力1.50配筋参数对称配筋：C20混凝土等级:纵筋等级：HRB400(fy=360MPa,fyk=400MPa)拉结筋计算：计算拉结筋等级：HRB335(fy=300MPa,fy
24、k=335MPa)拉结筋间距：100(mm)配筋计算as：60(mm)配筋调整系数：1.00裂缝计算：计算最大裂缝宽度允许值：0.40(mm)单侧拟采用纵筋直径：20(mm)碎保护层厚度：50(mm)4、计算结果衬砌内外侧纵筋示意图注：纵筋面积和配筋率结果中，如果出现红色数字，则表示配筋率大于2.5机下面内力配筋结果的中内力（轴力、剪力、弯矩）未包含YO,配筋时乘以此系数。内力配筋计算计算结论:经过3次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致！轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋（配筋率）拉结筋面积截面验算NQMUVWAs(P)Av(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)（度
25、）(kPa)(mm2)(mm2)底拱（从拱底向左等分10段）：（底拱是指从底部到水平直径最大处的一段圆弧。）0-468.1290.000-2.3020.000，12000.4790.00042.0600.0(0.25%)64.3满足1-468.0531.729-2.528-6570.30341483.382-0.00141.5600.0(0.25%)64.3满足2-467.8153.282-3.183-12978.82439944.832-0.00139.9600.0(0.25%)64.3满足3-467.3914.492-4.200-19067.76337422.713-0.00237.460
26、0.0(0.25%)64.3满足4-466.7395.204-5.469-24687.19333979.125-0.00334.0600.0(0.25%)64.3满足5-465.8075.288-6.843-29698.74629698.860-0.00429.7600.0(0.25%)64.3满足6-464.5294.639-8.146-33979.01924687.310-0.00624.7600.0(0.25%)64.3满足7-462.8373.187-9.178-37422.61919067.873-0.00819.1600.0(0.25%)64.3满足8-460.6570.899-9
27、.725-39944.75312978.916-0.01013.0600.0(0.25%)64.3满足9-457.920-2.222-9.571-41483.3176570.368-0.0126.6600.0(0.25%)64.3满足10-454.564-6.129-8.505-42000.4250.028-0.0140.0600.0(0.25%)64.3满足顶拱（从拱脚向拱顶等分10段）:0-454.564-6.129-8.505-42000.4250.028-0.0140.0600.0(0.25%)64.3满足1-450.58264.3满足-9.885-6.407-41483.343-65
28、70.323-0.0160.0600.0(0.25%)2-446.16164.3满足-12.557-3.475-39944.802-12978.899-0.0170.0600.0(0.25%)3-441.54164.3满足-14.1090.005-37422.685-19067.898-0.0170.0600.0(0.25%)4-436.95764.3满足-14.5563.743-33979.096-24687.388-0.0170.0600.0(0.25%)5-432.63864.3满足-13.9557.459-29698.825-29698.996-0.0160.0600.0(0.25%)
29、6-428.79064.3满足-12.40910.895-24687.267-33979.316-0.0140.0600.0(0.25%)7-425.59664.3满足-10.05713.822-19067.824-37422.952-0.0110.0600.0(0.25%)8-423.203-7.07016.053-12978.866-39945.107-0.0080.0600.0(0.25%)64.3满足9-421.722-3.64717.449-6570.325-41483.676-0.0040.0600.0(0.25%)64.3满足10-421.2210.00017.9240.000-
30、42000.7740.0000.0600.0(0.25%)64.3满足根据裂缝限制调整后的纵筋面积计算结论:经过3次计算,达到各点设定抗力条件和法向位移一致!轴向力弯矩纵筋面积（配筋率）纵筋直径裂缝宽度拉筋应力NkMk弹侧）弹侧）Wmaxstress(kN)(kN.m)(mm2)(mm)(mm)(MPa)底拱（从拱底向左等分10段）：（底拱是指从底部到水平直径最大处的一段圆弧。）0-334.378-1.644600.0(0.25。)200.000.01-334.324-1.806600.0(0.25%)200.000.02-334.154-2.274600.0(0.25%)200.000.03
31、-333.851-3.000600.0(0.25%)200.000.04-333.385-3.906600.0(0.25。)200.000.05-332.719-4.888600.0(0.25%)200.000.06-331.807-5.819600.0(0.25%)200.000.07-330.598-6.556600.0(0.25%)200.000.08-329.041-6.947600.0(0.25%)200.000.09-327.086-6.837600.0(0.25%)200.000.010-324.688-6.075600.0(0.25%)200.000.0顶拱（从拱脚向拱顶等分1
32、0段）：0-324.688-6.075600.0(0.25%)200.000.01-321.844-4.577600.0(0.25%)200.000.02-318.687-2.482600.0(0.25。)200.000.03-315.3860.003600.0(0.25%)200.000.04-312.1122.673600.0(0.25%)200.000.05-309.0275.328600.0(0.25%)200.000.06-306.2797.782600.0(0.25。)200.000.07-303.9979.873600.0(0.25%)200.000.08-302.28811.4
33、66600.0(0.25%)200.000.09-301.23012.463600.0(0.25%)200.000.010-300.87212.803600.0(0.25。)200.000.0满足裂缝限制的配筋结果衬砌内侧纵筋最大面积AS=600.Omm2,外侧纵筋最大面积ASI=600.0mm2;实际内侧纵筋面积AS=791mm2,外侧纵筋面积ASI=791mm2;截面尺寸（抗剪）验算：满足。2.3工作井使用工况计算1设计资料1.1 基本信息圆形水池形式:敞口池内液体重度10.OWm浮托力折减系数1.oO裂缝宽度限值0.20mm抗浮安全系数1.10水池的几何尺寸如下图所示:和u,储身1.2
34、荷载信息地面活荷载：20.00kN/m2活荷载组合系数:0.90荷载分项系数：自重：1.50其它恒载：1.50地下水压：1.50其它活载:1.50荷载准永久值系数：顶板活荷载：0.40地面堆积荷载：0.50地下水压:1.00温（湿）度作用：1.00活载调整系数：其它活载:1.00不考虑温度作用不考虑温度材料强度折减1.3 混凝土与土信息土天然重度:20.00kNm3土饱和重度:20.50kNm3土内摩擦角:25.0度修正后的地基承载力特征值fa=200.OOkPa混凝土等级:C30纵筋级别:HRB400混凝土重度:25.OOkN/m3配筋调整系数：1.20纵筋保护层厚度：位置顶板（mm）池壁（
35、mm）底板（mm）上侧（内侧）-4040下侧（外侧）-40402计算内容（1）荷载标准值计算（2）抗浮验算（3）地基承载力计算（4）内力及配筋计算（5）裂缝计算（6）混凝土工程量计算3荷载标准值计算底板:恒荷载：池壁自重：110.63kNm2活荷载：池壁:恒荷载：池内水压力：50.00kN/m2池外侧土压力（池底）：146.HkNZm2活荷载：地面活荷载:8.12kNm24地基承载力验算：计算基础底面的压力：池壁内壁圆面积:Aic=n产=3.143.3002=34.21m2池壁外壁圆面积:At=11（R+t）2=3.14（3.300+0.50）2=45.36m2池壁自重GS=YCXASXH=2
36、5.00X11.15X18.000=5018.69kN底板自重Gb=cXAbX525.00X45.36X0.50=567.06kN水池自重Gp=Gs+Gb=5018.69+567.06=5585.75kN池内水自重GW=PXAic=50.00X34.21=1710.60kN基础底面的压力Pk=(GP+Gw)/Ah=7296.35/45.36=160.84kPa修正后的地基承载力特征值为：200.OOkPapk=160.84kPaf产200.OOkPa地基承载力满足5抗浮验算：地下水位位于基底以下,无需验算6内力及配筋计算：(轴力:kN弯矩:kN.m面积:皿/配筋面积:Inm2id)池壁:弯矩外
37、侧受拉为正，轴力受拉为正底板:上侧受拉为正按给水排水工程结构设计手册静力计算查表池壁的约束条件：上端固定,下端固定池壁内力计算查表系数H2dt=18.00077.100X0.50=91.27256,按56查表。荷载组合：(1)闭水试验：池内有水，池外无土(2)使用时池内无水：池内无水，池外有土(3)正常使用：池内有水，池外有土闭水试验：基本组合：1.5OX池内水作用标准组合：1.00X池内水作用准永久组合：1.0OX池内水作用设计值/标准值/准永久值位置环向弯矩环向轴力0.00H-0.76/-0.54/-0.540.00/0.00/0.000.IOH0.00/0.00/0.0020.38/14
38、.55/14.550.20H-0.00/-0.00/-0.0049.20/35.14/35.140.30H0.00/0.00/0.0074.80/53.43/53.430.40H0.00/0.00/0.0099.40/71.00/71.000.50H0.00/0.00/0.00124.00/88.57/88.570.60H0.00/0.00/0.00149.10/106.50/106.500.70H0.00/0.00/0.00179.17/127.98/127.980.75H0.00/0.00/0.00196.07/140.05/140.050.80H0.76/0.54/0.54207.99/
39、148.57/148.570.85H1.51/1.08/1.08200.79/143.42/143.420.90H1.89/1.35/1.35154.82/110.58/110.580.95H-0.38/-0.27/-0.2766.85/47.75/47.751.OOII-9.07/-6.48/-6.480.00/0.00/0.00使用时池内无水：基本组合：1.50X池外土作用+1.50X地面活荷载标准组合：1.0OX池外土作用+1.0OX地面活荷载准永久组合：1.OOX池外土作用+0.50X地面活荷载设计值/标准值/准永久值位置环向弯矩环向轴力0.OOH3.80/2.72/2.150.00/0.00/0.000.IOH-0.31/-0.22/-0.11-88.
