5.2 圆形竖井
5.2.1 圆形竖井计算模型应符合下列规定:
1 圆形竖井壳体插入良好地基深度大于或等于1.5倍井壁厚度或竖井井壁与底板整体浇筑可按刚接计算。
2 圆形竖井壳体插入地基深度小于1.5倍井壁厚度时可按铰接计算。
3 井筒四周压力呈不均匀分布。
4 用于施工过程验算时,沉井可不考虑底板与筒壁的整体作用,筒壁按平面圆筒计算。
5.2.2 竖井井壁厚度可按公式(5.2.2-1)至公式(5.2.2-3)初步拟定:
式中:t——井壁厚度(m);
rn——井壁内半径(m);
fs——井壁材料强度设计值(N/mm2);
fc——混凝土轴心抗压强度设计值(N/mm2);
f′y——普通钢筋抗拉强度设计值(N/mm2);
ρmin——井壁圆环截面的最小配筋率,应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010相关规定;
P——计算处作用在井壁上的设计荷载计算值(N/mm2);
Pk——计算处作用在井壁上的设计荷载标准值(N/mm2);
υk——竖井结构安全系数,可取1.35。
5.2.3 竖井井筒环向内力计算应符合下列规定:
1 受不均匀侧压力圆环内力分布如图5.2.3所示。
图5.2.3 受不均匀侧压力圆环内力分布
2 不均匀侧压力作用下,在单位圆环A和B截面内力和弯矩按公式(5.2.3-1)和公式(5.2.3-2)计算:
在A截面(α=0°时):
在B截面(α=90°时):
式中:NA,NB——A和B截面的轴向力(N);
MA,MB——A和B截面的弯矩(N·m);
r0——井壁中心半径(m);
pA,pB——最大及最小地压(kPa);
βy——不均匀侧压力系数,可根据附录A选取。
5.2.4 竖井井壁竖向计算应符合下列规定:
竖井井壁按底端刚接,顶端自由时,计算简图如图5.2.4(a)所示;竖井井壁按底端简支,顶端自由时,计算简图如图5.2.4(b)所示。井壁内力为三角形荷载作用下的竖向弯矩Mx,环向弯矩Mθ、环向力Nθ、剪力Qx,内力应按下列公式计算。
图5.2.4 井壁竖向计算简图
竖向弯矩Mx的计算见公式(5.2.4-1):
Mx=KMxpH2 (5.2.4-1)
环向弯矩Mθ的计算见公式(5.2.4-2):
环向力Nθ的计算见公式(5.2.4-3):
Nθ=KNθpR (5.2.4-3)
剪力Qx的计算见公式(5.2.4-4):
Qx=KQxpH (5.2.4-4)
式中:D——竖井的计算直径(m);
R——竖井平均半径(m);
t——竖井井壁厚度(m);
Mx——竖向弯矩(kN·m);
Mθ——环向弯矩(kN·m);
Nθ——环向力(kN);
Qx——剪力(kN);
p——井壁竖向所受地压力(kN/m);
H——竖井的深度(m);
KMx,KNθ,KQx——竖向弯矩系数、环向力系数、剪力系数。底端刚接,顶端自由时取值见本规范表C.0.1和表C.0.2;底端简支,顶端自由时取值见本规范表C.0.3和表C.0.4。
5.2.5 竖井底板的内力计算,当井壁与底板刚接时,计算简图如图5.2.5-1所示;当井壁与底板铰接时,计算简图如图
5.2.5-2所示。内力应按下列公式计算确定。径向弯矩Mr的计算见公式(5.2.5-1):
图5.2.5-1 刚接计算简图
图5.2.5-2 简支计算简图
切向弯矩Mt的计算见公式(5.2.5-2):
表5.2.5-1 计算弯距系数(刚接)
ρ | 0.0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
KMr | 0.073 | 0.071 | 0.065 | 0.056 | 0.041 | 0.024 | 0.020 | 0.002 | -0.054 | -0.088 | -0.125 |
KMt | 0.073 | 0.072 | 0.069 | 0.065 | 0.058 | 0.049 | 0.040 | 0.027 | 0.013 | -0.004 | -0.021 |
表5.2.5-2 计算弯矩系数(简支)
ρ | 0.0 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.8 | 0.9 | 1.0 |
KMr | 0.198 | 0.195 | 0.190 | 0.178 | 0.166 | 0.148 | 0.128 | 0.102 | 0.072 | 0.038 | 0.000 |
KMt | 0.198 | 0.197 | 0.194 | 0.190 | 0.183 | 0.174 | 0.164 | 0.153 | 0.139 | 0.124 | 0.104 |