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