悬臂式挡土墙计算书

悬臂式挡土墙计算书项目名称__________________________设计_____________校对_____________审核_____________计算时间2020年6月17日（星期三）9:22图1墙体计算模型和地基图一、设计数据和设计依据 1.基本参数 挡土墙类型: 一般地区挡土墙 墙顶标高: 0.000m 墙前填土面标高: -2.900m 2.土压力计算参数 土压力计算方法: 库伦土压力 主动土压力增大系数: λE=1.0 3.安全系数 抗滑移稳定安全系数: KC=1.30 抗倾覆稳定安全系数: K0=1.60 4.裂缝控制 控制裂缝宽度: 是 裂缝宽度限值: ωlim=0.20mm 5.墙身截面尺寸 墙身高: H=4.000m 墙顶宽: b=0.200m 墙面倾斜坡度: 1:m1=1:0.0300 墙背倾斜坡度: 1:m2=1:0.0000 墙趾板长度: B1=0.500m 墙踵板长度: B3=1.000m 墙趾板端部高: h1=0.300m 墙趾板根部高: h2=0.300m 墙踵板端部高: h3=0.300m 墙踵板根部高: h4=0.300m 墙底倾斜斜度: m3=0.100 加腋类型: 墙背加腋 墙背腋宽: y3=0.400m 墙背腋高: y4=0.400m 6.墙身材料参数 混凝土重度: γc=25.00kN/m3 混凝土强度等级: C35 墙背与土体间摩擦角: δ=17.50° 土对挡土墙基底的摩擦系数: μ=0.300 钢筋合力点至截面近边距离: as=35mm 纵向钢筋级别: HRB400 纵向钢筋类别: 带肋钢筋 箍筋级别: HRB400 7.墙后填土表面参数表1墙后填土表面参数坡线编号与水平面夹角(°)坡线水平投影长(m)坡线长(m)换算土柱数10.003.003.001.00表2换算土柱参数土柱编号距坡线端部距离(m)土柱高度(m)土柱水平投影长(m)1-10.000.501.00 8.墙后填土性能参数表3墙后填土性能参数层号土层名称层厚(m)层底标高(m)重度γ(kN/m3)粘聚力c(kPa)内摩擦角φ(°)1中砂6.000-6.00018.002.0035.00 9.地基土参数 地基土修正容许承载力: fa=100.00kPa 基底压力及偏心距验算: 按基底斜面长计算 10.附加外力参数 是否计算附加外力: 否 11.基础参数 基础类型: 天然地基 12.设计参考资料 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015年版) 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011） 《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007） 《支挡结构设计手册》（第二版）,尉希成等.北京:中国建筑工业出版社，2004. 《特种结构设计》,莫骄.北京:中国计划出版社. 《公路支挡结构》,凌天清等.北京:人民交通出版社,2006.二、整体稳定性计算 1.土压力计算 计算高度:Hc=4.221m. 土压力计算方法:库伦土压力,计算墙背为墙踵底部和墙顶墙背侧顶点连线的假想墙背. 墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力: 假想墙背与竖直面的夹角α0=18.348°,第一破裂角α1=27.198°; 土压力大小Ea=64.17kN; 水平向分力Eax=38.31kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=1.308m; 竖直向分力Eay=51.49kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=1.705m. 2.滑移稳定性验算 (1) 作用在挡土墙上的各力系表4作用在挡土墙上的各力系名称和符号大小kN/mFx(kN/m)Fy(kN/m)Zx(m)Zy(m)墙体自重Gc40.900.0040.900.8551.185墙后土重Gr44.140.0044.141.2451.436墙前土重Gf7.620.007.620.2590.691 注[1] Fx ——水平方向分力,水平向左取正(余下全文相同) Fy ——竖直方向分力,竖直向下取正(余下全文相同) Zx ——作用点距墙趾点的水平距离(余下全文相同) Zy ——作用点距墙趾点的竖直距离(余下全文相同) (2) 抗滑移稳定性系数 基底摩擦系数为f=0.300,底板坡度m3=0.100. 按挡土墙荷载组合系数表取最不利组合计算,最不利组合号为[1]: 平行于基底的抗滑移力为EQRT=44.172kN 平行于基底的滑移力为EQST=23.776kN 抗滑移稳定性系数EQKc=\f(RT,ST)=\f(44.172,23.776)=1.858≥1.300=[Kc], 满足验算要求. 3.倾覆稳定性验算 验算墙体绕墙趾旋转的倾覆稳定性,最不利组合号为[1]: 倾覆力矩EQMy=50.121kN·m 抗倾覆力矩EQM0=179.664kN·m 抗倾覆稳定性系数EQK0=\f(M0,My)=\f(179.664,50.121)=3.585≥1.600=[K0] 满足验算要求.三、基底应力和偏心距验算 基底应力和偏心距验算方法:按基底斜面长计算.表5荷载标准组合下作用于基底的力组合号总法向力F(kN)总弯矩M(kN·m)Zn(m)2147.240129.540.880 注[2] Zn ——基础底面合力作用点距离墙趾点的距离表6基底应力及偏心距计算结果组合e(m)验算结果Pk(kPa)验算结果Pmax(kPa)验算结果Pmin(kPa)零应力面积比20.232e≤[e]66.22pk≤fa107.67pmax≤1.2fa24.770.000EQ[e]=\f(B,4)=\f(2.224,4)=0.56m,fa=100.00kPa. 注[3] e ——基底偏心距; [e] ——基底容许偏心距; Pk ——基底平均应力; fa ——修正后的地基承载力特征值; Pmax ——基底最大应力; Pmin ——基底最小应力; B ——基底面的计算长度.四、截面配筋和裂缝计算 受弯构件最小配筋率EQρmin=max\b(\l(0.45\f(ft,fy),0.20%))=0.200%; 抗剪箍筋最小配箍率EQρsv,min=0.24\f(ft,fyv)=0.105%. 1.趾板根部1-1截面计算 (1) 截面内力表7截面1-1竖向外力名称和符号大小(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)趾板自重Gc3.753.750.2500.125覆土自重Gs7.437.430.2530.687表8截面1-1各内力项和组合号对应的基底反力内力项组合号PBnPBnx(kN)PBny(kN)ZBnxZBnyM1=13.540kN·m46.64-66.350.2420.024Mq=10.030kN·m54.91-49.150.2420.024V=51.266kN46.64-66.350.2420.024 注[4] M1 ——最大正弯矩设计值(使板底受拉为正弯矩); M2 ——最大负弯矩设计值; Mq ——弯矩准永久组合值; V ——最大剪力设计值; PBn ——基底反力,根据墙上部荷载效应取相应组合值计算. (2) 配筋计算 截面计算高度:h=300mm; 下部抗弯纵筋计算面积:EQAs1cosη1=142.85mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As1=602.99mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 上部抗弯纵筋计算面积:EQAs2cosη2=0.00mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As2=602.99mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 抗剪配筋计算配筋率:无需配置抗剪钢筋; 裂缝宽度:ωmax=0.020mm<0.200mm=ωlim. 2.踵板根部1'-1'截面计算 (1) 土压力计算 计算高度:Hc=3.921m. 土压力计算方法:库伦土压力,计算墙背为墙踵顶部和墙顶墙背侧顶点连线的假想墙背. 墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力: 假想墙背与竖直面的夹角α0=19.648°,第一破裂角α1=26.884°; 土压力大小Ea=57.86kN; 水平向分力Eax=33.48kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=1.510m; 竖直向分力Eay=47.19kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=1.702m. (2) 截面内力表9截面1'-1'竖向外力名称和符号大小(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)踵板自重Gc7.507.501.713-0.021覆土自重Gs24.3124.311.5461.046表10截面1'-1'各内力项和组合号对应的土压力和基底反力内力项组合外力项大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=12.264kN·m4PBn59.025.87-58.731.6410.163Ey19.370.0019.372.0410.559Mq=9.085kN·m5PBn43.724.35-43.501.6410.163Ey19.370.0019.372.0410.559V=10.361kN4PBn59.025.87-58.731.6410.163Ey19.370.0019.372.0410.559 注[5] M1 ——最大正弯矩设计值(使板顶部受拉为正弯矩); PBn ——基底反力,根据墙上部荷载效应取相应组合值计算; Ey ——土压力值,近似认为土压力沿计算高度线性分布,按组合效应取值. (3) 配筋计算 截面计算高度:h=300mm; 上部抗弯纵筋计算面积:EQAs1cosη1=129.32mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As1=602.99mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 下部抗弯纵筋计算面积:EQAs2cosη2=0.00mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As2=602.99mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 抗剪配筋计算配筋率:无需配置抗剪钢筋; 裂缝宽度:ωmax=0.018mm<0.200mm=ωlim. 3.踵板根部2'-2'截面计算 (1) 截面内力表11截面2'-2'竖向外力名称和符号大小(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)踵板自重Gc10.3010.301.524-0.005覆土自重Gs47.6447.641.2791.432表12截面2'-2'各内力项和组合号对应的土压力和基底反力内力项组合外力项大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=23.401kN·m4PBn96.879.64-96.391.3930.139Ey25.320.0025.321.9820.725Mq=17.334kN·m5PBn71.757.14-71.401.3930.139Ey25.320.0025.321.9820.725V=16.019kN4PBn96.879.64-96.391.3930.139Ey25.320.0025.321.9820.725 (2) 配筋计算 截面计算高度:h=260mm; 上部抗弯纵筋计算面积:EQAs1cosη1=293.24mm2<520.00mm2=ρminbh, 取As1=522.59mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 下部抗弯纵筋计算面积:EQAs2cosη2=0.00mm2<520.00mm2=ρminbh, 取As2=522.59mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 抗剪配筋计算配筋率:无需配置抗剪钢筋; 裂缝宽度:ωmax=0.041mm<0.200mm=ωlim. 4.立板水平截面1"-1"截面计算 (1) 立板土压力计算 计算高度:Hc=1.250m. 土压力计算方法:库伦土压力,计算墙背为立板计算截面以上的真实墙背. 墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力: 假想墙背与竖直面的夹角α0=0.000°,第一破裂角α1=29.210°; 土压力大小Ea=3.31kN; 水平向分力Eax=3.16kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=3.440m; 竖直向分力Eay=1.00kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=0.813m. (2) 截面内力表13截面1"-1"水平向外力名称和符号大小FxZxZy表14截面1"-1"各内力项和组合号对应的水平地震作用内力项组合外力项大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=2.945kN·m4PS0.000.000.000.7033.357Mq=2.181kN·m5PS0.000.000.000.7033.357V=4.266kN4PS0.000.000.000.7033.357 注[6] PS ——考虑地震作用下的墙身的水平地震作用. (3) 配筋计算 截面计算高度:h=238mm; 墙背抗弯纵筋计算面积:EQAs1cosη1=40.49mm2<475.00mm2=ρminbh, 取As1=475.00mm2 选配钢筋:12@160; 实配面积:706.86mm2; 墙面抗弯纵筋计算面积:EQAs2cosη2=0.00mm2<475.00mm2=ρminbh, 取As2=475.21mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 抗剪配筋计算配筋率:无需配置抗剪钢筋; 裂缝宽度:ωmax=0.005mm<0.200mm=ωlim. 5.立板水平截面2"-2"截面计算 (1) 立板土压力计算 计算高度:Hc=2.500m. 土压力计算方法:库伦土压力,计算墙背为立板计算截面以上的真实墙背. 墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力: 墙背与竖直面的夹角α0=0.000°,第一破裂角α1=25.751°; 土压力大小Ea=13.79kN; 水平向分力Eax=13.15kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=2.573m; 竖直向分力Eay=4.15kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=0.813m. (2) 截面内力表15截面2"-2"水平向外力名称和符号大小FxZxZy表16截面2"-2"各内力项和组合号对应的水平地震作用内力项组合外力项大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=19.044kN·m4PS0.000.000.000.6932.684Mq=14.107kN·m5PS0.000.000.000.6932.684V=17.750kN4PS0.000.000.000.6932.684 (3) 配筋计算 截面计算高度:h=275mm; 墙背抗弯纵筋计算面积:EQAs1cosη1=222.65mm2<550.00mm2=ρminbh, 取As1=550.00mm2 选配钢筋:12@160; 实配面积:706.86mm2; 墙面抗弯纵筋计算面积:EQAs2cosη2=0.00mm2<550.00mm2=ρminbh, 取As2=550.25mm2 选配钢筋:12@180; 实配面积:628.32mm2; 抗剪配筋计算配筋率:无需配置抗剪钢筋; 裂缝宽度:ωmax=0.027mm<0.200mm=ωlim. 6.立板水平截面3"-3"截面计算 (1) 立板土压力计算 计算高度:Hc=3.750m. 土压力计算方法:库伦土压力,计算墙背为立板计算截面以上的真实墙背. 墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力: 墙背与竖直面的夹角α0=0.000°,第一破裂角α1=27.372°; 土压力大小Ea=28.48kN; 水平向分力Eax=27.16kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=1.731m; 竖直向分力Eay=8.56kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=0.813m. (2) 截面内力表17截面3"-3"水平向外力名称和符号大小FxZxZy表18截面3"-3"各内力项和组合号对应的水平地震作用内力项组合外力项大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=54.294kN·m4PS0.000.000.000.6821.988Mq