毕业论文--悬臂式挡土墙设计计算.doc

目录 1 前言 1 1.1 毕业设计的目的和意义 1 1.2 挡土墙的概述 1 1.3 挡土墙的类型及适用条件 .2 1.3.1 重力式挡土墙 .2 1.3.2 悬臂式挡土墙 .2 1.4 挡土墙设计的基本要求 2 2 挡土墙设计基本资料 3 2.1 工程地质背景 3 2.2 工程地质评价与建议 3 3 悬臂式挡土墙的方案设计 3 3.1 悬臂式概述 3 3.2 悬臂式挡土墙设计步骤及内容 .4 3.3 悬臂式挡土墙设计计算 4 3.3.1 土压力计算 .5 3.3.2 墙身尺寸计算 .5 3.3.3 墙体稳定性和基底应力验算 .8 3.3.4 墙身配筋或裂缝开展宽度计算 .10 3.3.5 裂缝开展宽度计算 .12 3.3.6 斜截面抗剪强度验算 .13 3.4 悬臂式挡土墙施工工艺 14 4 重力式挡土墙的方案设计 .14 4.1 重力式挡土墙概述 14 4.2 重力式挡土墙的类型 14 4.3 重力式挡土墙构造 15 4.4 重力式挡土墙设计计算 15 4.4.1 主动土压力计算 .15 4.4.2 设计挡土墙截面 .17 4.4.3 重力式挡土墙稳定性验算 .17 4.4.4 重力式挡土墙应力验算 .18 4.5 重力式挡土墙施工工艺 19 5 挡土墙的经济技术对比分析 .19 5.1 悬臂式挡土墙的工程算量 .19 5.2 重力式挡土墙的工程算量 .19 5.3 挡土墙的经济技术对比分析 .19 6 桥梁桩基 .19 6.1 工程地质资料 19 6.2 桩基设计计算 20 6.2.1 桩基的布置 .20 6.2.2 桩基的应力计算 .22 6.3 桩基检算 27 6.4 桩身配筋设计 27 6.5 桩基施工工艺及施工注意事项 .29 7 总结与展望 .29 7.1 总结 29 7.2 展望 31 悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙设计计算 1.1 工程地质资料 公路江门段 k23+000-k23+110 地面标高：150.00m；挡墙顶面标高：155.00m 地层顺序： 1.种植土含腐殖质约 0.4m； 2.低液限粘土：可-硬塑，厚度大于 1.0m；地基容许承载力 200-250kpa; 3.泥岩全风化。呈硬塑状，厚度大于 2.3m,地基容许承载力 250kpa. 4. 硅化灰岩：弱风化层，岩质较硬，厚度大于 3.2m，地基容许承载力 800kpa -1200kpa; 1.2 设计资料 悬臂式路肩挡土墙 墙高 6m，顶宽 b=0.25m，力壁面坡坡度 1:m=1:0.05，基础埋深 h=1m。 墙背填土重度 =18kn/m 3 ，内摩擦角 =30。地基土内摩擦角 d=30， 摩擦系数 f=0.4，容许承载力 =250kpa 活荷载为公路-级，其等代土层厚度 h0=0.7m。抗滑动和抗倾覆安全系数 kc 1.3，k 0 1.5。 钢筋混凝土结构设计数据 (1)混凝土标号 c15，r=15mpa ，抗压设计强度 ra=8500kpa，弹性模量 eh=2.3107kpa，抗拉设计强度 rl=1.05mpa (2)i 级钢筋抗拉设计强度 rg=2.4105kpa，弹性模量 eg=2.1108kpa (3)裂缝容许宽度 max=0.2mm。 2.土压力计算 由朗金公式计算土压力（=0） 得全墙土压力 e 及力臂 y 为 3.0cos1coscos 222 ak kpakhhkaah 6.403.)67.0(18)(.0 3.墙身尺寸计算 3.1 底板长度 b 假设底板厚度 h3=0.5m， ，则mh5.0301 当 =18kn/m 3，f=0.40 时，查表得重度修正系数 =1.07 得踵板长度 b3 为 得踵板修正长度为 得趾板长度为 取 b1=0.4m 地板长度 mb69.314.082.53.02321 3.2 力壁厚度 力壁根部截面（h i=h1=5.5m） 得该截面的剪力 q1 为 根据桥规第 4.1.2 条，计算内力为 (1)按配筋要求确定厚度 hy knkhea19.2)672(.)2( 07.13.)870(81)1(0 202 mb53.0.2.,12 )07.13,0( 82.53.017.)06(43.)20knexbhhfkc mmb14.05.2 13 bkfhhhc 17.0)82.5.(.)16.4.(64.05)(5.0)(. 3201 mknkhmkn aiiii 67.293.0)75.(1.86)3(cos6174.5.0( 202 mknmqj 60.275.9.12. 431 取配筋率 =0.7%，有 截面有效厚度 (2)按斜裂缝限制要求确定厚度 截面有效厚度为 力壁厚度由配筋率控制，取 h0=0.48m，保护层厚度为 0.04m，则力壁厚度为 0.48+0.04=0.52ml4d，故上面所用计算公式与使 259444 10.6732.01268.0. ;/6 mkniei dimknh 55478knnni 580413.20amlfupid24.56.1 222 01.6.5.041mda)4()3( 220 dlk368kpal l3012 ).14(0)36.14(6llp 3906825 ml013498 用条件相符） 再根据下式判断是否属于弹性桩 故属弹性桩，应按弹性基础计算。 2.4 计算桩顶刚度系数 1、 2、 3、 4、 1-当承台底面沿桩轴线方向作单位位移时所引起的桩顶处的轴向力； （如图所以.未画） 2、 3-当承台底面沿桩轴线垂直方向作单位位移时所引起的桩顶处的 横向力（剪力）和弯矩；（如图所以.未画） 3、 4-当承台底面顺图示方向作单位转角时，所引起的桩顶处的横向 力（剪力）和弯矩。 （如图所以.未画） 2.4.1 求 1 已知： 故 2.4.2 求 2 由 及 查表得 yh=0.18519.25437.01l4l 则 2.4.3 求 3 5.2681.47.0al 01acel30 222022 61 /78136m )(6.9)5.(4).3( ,5.318.0tan13tan,.4 ),(,13,0.5mknlc dda mldda kpmll ；值 取 柱 桩 距柱 桩 距 ，当为 柱 桩 距 钻 孔 摩 擦 桩 mkn561 103.286.97801.205 mkneiiy h553322 553 109.0.67.0821./345. 5mei23 由 及 查表得 ym=0.35919.2l4l 则 2.4.4 求 4 由 及 查表得 m=0.95819.2ll 则 2.5 计算承台座板底面处之竖向位移 b、水平位移 及转角 2.5.1 计算 b、 2.5.2 计算给定荷载下承台座板的变位 b、a 和 又 则 2.6 计算桩顶内力 2.6.1 桩顶轴向力 ni kn553 106.439.018.2mei4 mkn554 10.289.0128.9mknnmknxnk bni /102.310.284.575.4.010.8106.4343515 2512 5532 cb 6.9335 )/1(04.)104.8(108.4106.41 22552 knmmha4 10552108.6 6.9).( rad 4 105523. 4.0)140.8(9 0kn361540103.75.2841iixn 所以 kni60max 2.6.2 桩顶弯矩 mi 2.6.3 桩顶剪力 hi 2.7 计算局部冲刷线处桩截面上的弯矩 m0 和剪力 h0 2.8 局部冲刷线处桩身水平位移 x0 和转角 0 系数 ax、b x、a 和 b 可根据 y=0（地面处 y=0）及 查表得0.4l 则 2.9 计算桩身弯矩 mkai 38 108.260.4103.5.2 454knai7.13 103.6.418.2604 4552 khmknlmii7.135.37.18301 beimaihxx02023751.,621.624xxradcmx45504550107.3 )71.(028.93)6.(82.96073 mmmy babah5.3015.3047.010 系数 am、b m值可根据 y值及 从 am、b m系数表查得。今将局部冲刷线以0.4l 下任意深度 y 处之 my值列表进行计算，详细见下表，并将整根桩上弯矩变化图 绘于下图。 my 计算表 ay y am bm 312.5am 215bm my 0 0 0 1 0 215.0 215.0 0.2 0.45 0.197 0.998 61.6 214.6 276.2 0.4 0.91 0.377 0.986 117.8 212.0 329.8 0.6 1.36 0.529 0.959 165.3 206.2 371.5 0.8 1.82 0.646 0.913 201.9 196.3 398.2 1 2.27 0.723 0.851 225.9 183.0 408.9 1.2 2.73 0.762 0.774 238.0 166.4 404.4 1.4 3.18 0.765 0.687 239.1 147.7 386.8 1.6 3.64 0.737 0.594 230.3 127.7 358 1.8 4.09 0.685 0.499 214.1 107.3 321.4 2 4.55 0.614 0.407 192.9 87.5 280.4 2.2 5 0.532 0.32 166.3 68.8 235.1 2.6 5.91 0.355 0.175 110.9 37.6 148.5 3 6.82 0.193 0.076 60.3 16.3 76.6 3.5 7.95 0.051 0.014 15.9 3.0 18.9 4 9.09 0 0 0 0 0 2.10 桩基检算 2.10.1 检算基桩的容许承载力 已知：作用于桩顶 nimax=6000kn 桩自重 （考虑了水的浮力作用） 而桩的轴向容许承载力 而 1025.861/3/dl 故， 所以 kn543)102(86.142amlfupi02221.6.4da32/,6)4()(2 2 kdlkkpa120 )60.1(06).14(8 取 m0=0.8 则 主力加附加力时候尚可提高 20% 2.10.2 桩身配筋设计 桩径 d=1600mm，桩长 l0=18m；混凝土强度的等级为 c20，纵向钢筋采用 r235 级钢筋，箍筋采用 r235 级钢筋。 类环境条件，安全等级为一级。 混凝土抗压强度设计值 fsd=9.2mpa，r235 级钢筋抗压强度设计值 ，轴心压力计算值 n= 0nd=1.118000=19800kn。mpafsd195 1）截面设计 由于长细比 ，故可以按螺旋箍筋柱设计。125.16/8/0 dl （1） 计算所需的纵向钢筋截面面积 取纵向钢筋的混凝土保护层厚度为 c=60mm，则可得到 核心面积直径 柱截面面积 核心面积 假定纵向钢筋配筋率 ，则可得到08. 现选用 2925， 。21.436mas （2） 确定箍筋的直径和间距 s 由式子 且取 nu=n=19800kn，可得到 螺旋箍筋换算截面面积 as0为 knp58210.28013204.51 knnk65434.72.81max 22209641.3mdaccor 1486)973(1748.)2222corcorcr213756. mcor )(9.00 sdsodcordud afkffn )3591.4265.0(2.49.873019.7./1./ 20 mamfssdscors 现选 12 单肢箍筋的截面积 。 这时，螺旋箍筋所需的间距为 由构造要求，间距 s 应满足 和 ，故取 s=60mm40mm。 截面设计布置如图所示（.未画） 2）截面复核