检查井是城市排水系统中的重要组成部分,用于检查和维护管道的状态。在设计和建造检查井时,需要进行结构计算,以确保其能够承受预期的荷载和使用条件。本文将通过一个实例分析,介绍检查井结构计算的基本步骤和方法。
实例描述:
某城市排水系统中,需要建造一座检查井,其设计参数如下:
井深:3.5m
井径:1.2m
井盖直径:1.5m
设计荷载:汽车轮载荷,每轮荷载为80kN,轮距为1.5m,轮重均匀分布在井盖上。
材料:混凝土,强度等级为C30。
计算方法:
1. 计算井壁厚度
井壁厚度应满足以下条件:
a. 承受土压力和地下水压力的强度条件
b. 满足井内水压力的稳定条件
c. 满足井壁的稳定条件
根据以上条件,可以采用以下公式计算井壁厚度:
t = K × (P1 P2) × R / (2 × S)
其中,t为井壁厚度,K为系数,取1.5;P1为土压力,取0.5kN/m2;P2为地下水压力,取0.5kN/m2;R为井径,取1.2m;S为混凝土强度,取30MPa。
代入公式计算得:
t = 1.5 × (0.5 0.5) × 1.2 / (2 × 30) = 0.015m
因此,井壁厚度为15mm。
2. 计算井盖厚度
井盖厚度应满足以下条件:
a. 承受汽车轮载荷的强度条件
b. 满足井盖的稳定条件
根据以上条件,可以采用以下公式计算井盖厚度:
t = K × P × R / (2 × S)
其中,t为井盖厚度,K为系数,取1.5;P为汽车轮载荷,取80kN;R为井盖直径,取1.5m;S为混凝土强度,取30MPa。
代入公式计算得:
t = 1.5 × 80 × 1.5 / (2 × 30) = 1.5m
因此,井盖厚度为150mm。
3. 计算井壁和井盖的钢筋配筋
根据设计荷载和混凝土强度,可以计算出井壁和井盖的钢筋配筋。
井壁的钢筋配筋:
As = (P1 P2) × R × L / (fy × d)
其中,As为钢筋面积,P1和P2为土压力和地下水压力,R为井径,L为井深,fy为钢筋屈服强度,取360MPa,d为钢筋直径,取12mm。
代入公式计算得:
As = (0.5 0.5) × 1.2 × 3.5 / (360 × 12) = 0.002m2
因此,井壁的钢筋配筋为Φ12@200。
井盖的钢筋配筋:
As = P × R2 / (4 × fy × d)
其中,As为钢筋面积,P为汽车轮载荷,R为井盖直径,fy为钢筋屈服强度,取360MPa,d为钢筋直径,取12mm。
代入公式计算得:
As = 80 × 1.52 / (4 × 360 × 12) = 0.0007m2
因此,井盖的钢筋配筋为Φ12@200。
4. 检查井结构图
根据以上计算结果,可以绘制出检查井的结构图,如下图所示:
![检查井结构图](https://img-blog.csdnimg.cn/20211103163412968.png)
结论:
通过以上计算和分析,可以得出以下结论:
1. 检查井的井壁厚度为15mm,井盖厚度为150mm。
2. 井壁的钢筋配筋为Φ12@200,井盖的钢筋配筋为Φ12@200。
3. 检查井的结构图如上图所示。
4. 检查井的设计满足承受汽车轮载荷和地下水压力等荷载的要求,具有良好的稳定性和安全性。
总之,检查井结构计算是设计和建造检查井的重要环节,需要根据实际情况和设计要求进行细致的计算和分析,以确保检查井的结构稳定、安全可靠。