基础工程课程设计计算书沉井基础计算书一、方案比选此次所做的是桥梁的桥墩，上部荷载较大，基础埋深比较大，采用沉井基础不仅使桥墩的整体性好，而且相对于其他的深基础也更经济，故经过比选后决定采用沉井基础。
二、持力层选择1、根据工程地质资料选择持力层；由设计资料可知，沉井高度m H 5.10=，又沉井高出地面m 5.0，所以沉井埋深m h 0.10=。
根据工程地质资料持力层为灰色粘土层，沉井刃脚根部深入灰色粘土层m 5.55.15.25.010=---。
2、确定沉井基础的尺寸和埋深；R350沉井平面布置图R300沉井高度m H 5.10=，又沉井高出地面m 5.0，所以沉井埋深m h 0.10=。
沉井内径m d 0.6=。
底节沉井高度m H 756.11=，外径m D 6.6=，壁厚mm t 5002=，刃脚踏面宽度mm a 150=；三、荷载计算1. 上部结构荷载活载及墩身自重产生的竖向力kN N 15000=，对沉井底面形心轴的力臂为0.5m ；水平力为kN H 585=，对沉井底面形心轴的力臂为18.5m 。
2. 沉井自重(伸入井壁的部分在计算井壁的自重时计算)：顶盖重1G kN G 86.7062514614.32514d 221=⨯⨯⨯=⨯⨯∙=π 封底混凝土重2G ： KN d G 89.204925)4.05.2(422=⨯+∙∙=π 井孔填粘土3G ： KN d G 99.335818)4.05.215.10(423=⨯---∙∙=π 刃脚与井壁重：KN d D d D G 19.174625)756.15.10()(425756.1)(42222214=⨯-⨯-+⨯⨯-=ππ枯水位时沉井受的浮力:KN g D D G 74.2127)756.15.45.10(4756.142215=∙∙⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⨯∙+⨯∙=ρππ 则沉井自重93.786119.174699.335889.204986.7064321=+++=+++=G G G G G四、沉井基础承载力计算根据上部结构荷载及地基条件，进行基底应力验算、横向抗力验算。
1，基底应力验算沉井自最高水位至井底的埋置深度为：m h 5.95.010=-=基础宽度：m d 0.7=底面积：22048.385.31416.3m A =⨯=井底截面抵抗拒：33367.33320.71416.332m d W =⨯==π 总竖向荷载：kN N 19.2073474.212793.186115000=-+=总水平荷载：kN H 58575510=+=总弯矩：m kN M ⋅=⨯+⨯=5.183225.185855.015000基础计算宽度：m d b 2.7)10.7(9.0)1(9.01=+⨯=+=),5.9,,10,10(95.00000m m m h mh C m C m h C C h h ====<==取β 又 m H M 32.31585/5.18322===λ，故 233198.62)5.932.313(95.020.767.33185.995.02.7)3(218m h Wd h b A =-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=-+=λβλ 基底边缘处得压应力可按基底位于非岩石地基上考虑，k P ak P a A Hd A N 50.33316.77495.098.620.7585348.3819.2073430min max =⨯⨯⨯±=±=βσσ 井底地基土为粘土，根据规范可按下式计算地基容许承载力[][])3()2(22110-+-+=h k b k γγσσ由土层资料查得：[]kPa 3600=σ，而21k k 、查规范得：5.2,021==k k 。
根据规范持力层在水位以下，粘土不透水，无论持力层以上土层是否透水，都取饱和重度，则32/47.17105.58.165.15.175.28.185.00.18m kN =⨯+⨯+⨯+⨯=γ 因荷载组合时考虑了其它可变荷载，承载力可提高25%，即基底土容许承载力为：[][][][]k P ak P a h k b k 16.74416.832)310(47.175.236025.1)3()2(25.122110>=-⨯⨯+⨯=-+-+⨯=γγσσ 满足要求。
1、土体横向抗力验算将上述已获得的有关计算参数代入下式，得：mh h b Wd h h b Z 64.6)5.932.313(5.92.795.0267.330.76)5.932.314(5.92.795.0)3(26)4(21210=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯⨯=-+-=λβλλβ 再按下式可得两控制位置3/h z =，与h z =处井侧水平压力k P a z z z Ah H h z x h 5.64)35.964.6(35.95.998.625856)(63/03=-⨯⨯⨯⨯=-==σ k P a z z z Ah H h z hx 4.159)5.964.6(5.998.625.95856)(60-=-⨯⨯⨯⨯=-==σ 根据地质资料，取土体的平均重度与平均抗剪强度指标为：平均重度3/44.175.95.58.165.15.175.28.18m kN =⨯+⨯+⨯=γ 平均内摩擦角︒=⨯+⨯+⨯=5.135.95.57.105.178.215.28.14ϕ 平均粘聚力k P a c 2.145.95.5105.1135.224=⨯+⨯+⨯= 修正系数 0.11=η（上部结构静定），0.12=η（因0=g M ）代入数据求得土体极限横向抗力为：3h z =时，[]kPakPa hx 5.640.113)2.145.13tan 35.944.17(5.13cos 40.10.13/>=+︒⨯⨯⨯︒⨯⨯=σh z =时，[]kPakPa hx 4.1590.220)2.145.13tan 5.944.17(5.13cos 40.10.1>=+︒⨯⨯⨯︒⨯⨯=σ均满足要求，因此计算时可以考虑沉井侧面土的弹性抗力。
五、沉井施工过程及强度验算1. 沉井自重下沉验算此时，沉井自重只包括刃脚，井壁重：KN d D d D D G 92.16012541)63.6(4.0)63.6(4)756.15.10()(4)5.0756.1()(45.0)35.335.333(35.0422222221212226=⨯⎥⎦⎤∙⨯--⨯---⨯-∙+-⨯-+⨯+⨯+-⎢⎣⎡⨯∙=ππππππ土与井壁间平均单位面积摩阻力 2/1.21105.5205.1225.2245.016m kN T m =⨯+⨯+⨯+⨯= 沉井井壁所受总摩阻力kN T 8.8141.21)756.10.7(1416.3=⨯⨯⨯=排水下沉时:kN T kN G 8.81492.1601=>=（满足要求）2. 刃脚受力验算刃脚向外挠曲最不利的情况，按《公桥基规》建议定为刃脚下沉到中途，刃脚切入土中0.5m 。
刃脚悬臂作用的分配系数为：0.10.20.605.05.00.61.005.01.04444>=⨯+⨯=+=L h L k α 取0.1=α。
（1）计算各个力值（按低水位取单位宽度计算）m kN c h e i i /34.26)245tan(2)245tan(002=---=ϕϕγ m kN e /75.314.22621.00.544.173=-⨯⨯= 其中：621.0)25.1345(tan 2=︒-︒，m kN c /4.22)25.1345tan(2=︒-︒ 根据施工情况，并从安全考虑，作用在刃脚外侧的土压力为：kN h e e p k e 52.145.0)75.3134.26(21)(2132=⨯+=+= 如以净水压力的70%计算：KN KN P 52.149.185.0)4.05(107.0e >=⨯+⨯⨯=取用kN p e 52.14=。
刃脚摩阻力为kN E T 4.715.0)75.3134.26(215.05.01=⨯⨯+⨯== 由表查的粘土层3/20m kN =τkn kN h T k 4.71011>=⨯=τ故采用刃脚摩阻力为kN 4.7。
单位宽沉井自重为[]kN q 73.890.25)756.15.10(3.0)5.0756.1(5.05.0)5.015.0(5.0=⨯-⨯+-⨯+⨯+⨯= 刃脚踏面竖向反力为kN R 04.505.052175.3173.89=⨯⨯⨯-= 刃脚斜面横向力为)t a n (2)t a n (221222δθδθ-+=-=b a R b V H 式中2δ取为土的内摩擦角，即 ︒==5.132ϕδ 5515.05.05.0tan =⇒-=θθ 故kN H 84.23)5.1355tan(35.015.0204.5035.0=︒-︒+⨯⨯= 井壁自重q 的作用点至刃脚根部中心轴距为m x 072.0)15.05.0(615.025.015.05.0221=+⨯-⨯+= 刃脚踏面下反力合力R R R b a a V 46.035.0215.0215.0221111=+⨯⨯=+= 刃脚斜面上反力合力R R R V 54.046.02=-=R 的作用点距离井壁外侧为m b R R R b a V a V R x 18.0)3215.0(54.0215.046.01)31(21221211=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=（2）各力对刃脚根部截面中心的弯矩计算刃脚斜面水平反力引起的弯矩为m kN M H ⋅=-⨯=05.4)33.04.0(84.23水平土压力引起的弯矩为m kN h P P P P P P M k e e e e e e P ⋅=++⨯+=59.7231)(21232332 反力R 引起的弯矩为M kN M R ⋅=-⨯=50.3)18.025.0(04.50 刃脚侧面摩阻力引起的弯矩为 m kN M T ⋅=⨯=85.125.04.7 刃脚自重引起的弯矩为m kN M g ⋅=⨯⨯⨯+⨯=29.0072.0255.0)5.015.0(5.0 总弯矩m kN M M ⋅=--++=∑=52.159.729.085.15.305.10（3）刃脚根部处的应力验算WM F N h 00±=σ 式中： ⎩⎨⎧=±==⨯⨯==⨯==-=⨯⨯+-=k P ak P a W F kN R N h 92.10792.25902.052.125.098.4502.05.05.06125.05.05.098.4506.404.50255.0)5.015.0(2120σ 由于水平剪力很小，验算时未考虑。