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6.3 矩形沉井

6.3.1 矩形沉井施工阶段的井壁竖向受力计算,须按沉井在施工过程中的传力体系合理确定计算图式,随后配置水平和竖直方向的两种钢筋。由于沉井形状各异,施工的具体技术措施亦不尽相同,因此应根据具体情况进行分析计算。
    对采用承垫木支承的矩形沉井,施工中实际的支承位置是复杂的,因此,对小型矩形沉井可按最不利的支承情况进行计算。对大型矩形沉井,若在一个方向上只考虑两点作为不利支承则与实际情况出入较大,布点时还应考虑砂垫层厚度和持力土层的地基极限承载力。

6.3.3 矩形沉井在下沉过程中刃脚受力较为复杂。刃脚刚切入土中时受到向外的弯曲作用,挖空刃脚下的土后,刃脚又受到外部的水土压力作用而向内弯曲。根据结构分析,可以认为刃脚把一部分力以悬臂梁作用传到刃脚根部,另一部分由本身作为一个水平闭合框架而负担。因此,可以把刃脚看成在平面上是一个水平闭合框架,在竖向是一个固定在井壁上的悬臂梁。水平荷载的分配系数要根据悬臂和水平框架两者的变位关系确定。

6.3.4 矩形沉井作为顶管工作井时,顶推力作用下的壁板计算应考虑壁板后土抗力的作用。本条是近年来的经验总结,设计人员可以根据条文中的荷载分布简图进行土抗力的近似计算。
    现对顶力作用下土抗力的公式推导如下:
    单根顶管通常处于单格井结构平面中心的位置,土体抗力在水平方向均匀分布,沿高度方向三角形分布(图6.3.4-4)。
    根据力的平衡原理,顶力应与土抗力平衡,两个合力作用点相同,土抗力作用高度H=3hf

    式中:qmax——土体对井壁的最大抗力(kN/m2);
          Pt——顶管对井壁的总顶力设计值(kN)。

6.3.5 对于顶管位不在结构平面中心的双格井,顶力作用引起的两个方向土抗力的公式可推导如下(图2、图3):
    根据图示压力分布,假定L=3l:
    沿井高线性变化如下列公式:



图2 双井一格顶进时土抗力水平分布


图3 土抗力三角形分布透视