扶壁挡土墙计算书(详细)

扶壁式挡土墙计算书项目名称_____________日期_____________设计者_____________校对者_____________一、示意图：二、基本资料： 1．依据规范及参考书目： 《水工挡土墙设计规范》(SL379－2007)，以下简称《规范》 《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)，以下简称《砼规》 《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077－1997) 《建筑结构静力计算手册》（第二版） 《水工挡土墙设计》(中国水利水电出版社) 2．断面尺寸参数： 墙顶宽度B1=0.60m， 墙面上部高度H=25.00m 墙面变厚B5=0.00m， 墙背变厚B6=0.00m 前趾宽度B2=2.10m， 后踵宽度B3=13.30m 前趾端部高度H2=1.00m， 前趾根部高度H3=1.80m 后踵板高度H1=1.80m， 墙前填土高度H4=1.80m 扶臂厚度b=1.00m， 扶臂顶部宽度B4=1.00m 扶臂数量n=3个， 扶臂净距L=6.00m 墙面板左挑L1=2.46m， 墙面板左挑L2=2.46m 3．设计参数： 挡土墙的建筑物级别为2级，荷载组合为基本组合。 抗震类型：非抗震区挡土墙。 水上回填土内摩擦角φ=40.00度， 水下回填土内摩擦角φ'=40.00度 回填土凝聚力C=0.00kN/m2， 墙底与地基间摩擦系数f=0.60 基础为非岩石地基。 填土面与水平面夹角β=10.00度， 回填土顶面均布荷载q=0.00kN/m 地下水位距墙底高h1=0.00m， 墙前水深(墙底算起)h2=0.00m 回填土湿容重γ1=21.00kN/m3， 回填土浮容重γ2=10.00kN/m3 混凝土强度等级：C25 受力钢筋强度等级：二级，保护层厚度as=0.050m 扶臂箍筋强度等级：二级 地基允许承载力[σo]=1000.00kPa三、计算过程： 1．计算公式： 郎肯土压力计算公式如下： E＝0.5×γ×H2×Ka Ex＝E×cos(β) Ey＝E×sin(β) Ka＝cosβ×[cosβ-（cos2β-cos2φ）1/2]/[cosβ+（cos2β-cos2φ）1/2]（《规范》式A.0.1-3） 式中： E为作用于墙背的土压力，作用点为距墙底1/3高处， 方向与水平面成β夹角 Ka为土压力系数 程序算得土压力系数Ka=0.225 2．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。力水平力竖向力力臂正力矩负力矩水平土压力E1x1973.739.72-19174.93垂直土压力E1y348.0216.005568.36水平土压力E2x25.834.86-125.48垂直土压力E2y4.5516.0072.88墙身自重G11074.006.196645.30墙前水平土压力E'1x-32.350.6019.41墙后土重F17310.009.4569074.46墙前土重F117.640.7012.35∑1967.218754.2281392.76-19300.41 所有垂直荷载之和∑G＝8754.22kN 所有水平荷载之和∑FH＝1967.21kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝81392.76kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-19300.41kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝62092.35kN·m 3．抗滑稳定验算： 抗滑稳定安全系数计算公式为： Kc＝f×∑G/∑FH 从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.30 Kc＝0.600×8754.218/1967.213＝2.67 Kc＝2.67≥[Kc]＝1.30，故抗滑稳定安全系数满足要求 4．抗倾覆稳定验算： 从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得，抗倾覆稳定安全系数[Ko]＝1.50 抗倾覆稳定安全系数计算公式为： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝81392.761/19300.412＝4.22 Ko＝4.22≥[Ko]＝1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求 5．地基承载力验算： 地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。 基底应力计算公式为： Pmax＝∑G/B×（1+6×e/B） Pmin＝∑G/B×（1-6×e/B） 偏心距e＝B/2-∑M/∑G ＝16.00/2-62092.35/8754.22=0.907m Pmax＝8754.22/16.00×（1+6×0.907/16.00）＝733.26kPa Pmin＝8754.22/16.00×（1-6×0.907/16.00）＝361.01kPa Pmax＝733.26≤1.2[σo]＝1.2×1000.00＝1200.00，满足要求。 (Pmin＋Pmax)/2＝547.14≤[σo]＝1000.00，满足要求 η＝Pmax/Pmin＝733.26/361.01＝2.03>2.0 故地基承载力不满足要求！四、墙面板结构计算： 1．计算依据： a、作用在墙面板上的荷载为三角形或梯形； b、在距底板高度1.5Lx范围内，按三面固定一面简支双向板计算内力； c、在距底板高度1.5Lx以上，水平方向取单宽截条按连续梁计算内力； d、截面按受弯构件进行配筋计算，公式如下： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼规》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼规》式6.2.1-2 2．内力计算： 墙面板Lx=6.00m，Ly=9.00m，从静力计算手册查得： 均布荷载作用下，墙面板弯矩系数为： Kx=0.0384， Ky=0.0113， Kxo=-0.0794 Kyo=-0.0569， Kox=0.0433， Kxzo=-0.0616 三角形荷载作用下，墙面板弯矩系数为： K'x=0.0184， K'y=0.0071， K'xo=-0.0387 K'yo=-0.0421， K'ox=0.0065， K'xzo=-0.0015 面板梯形荷载大值为q=117.97kN，小值q'=75.50kN 将均布荷载q1=75.50kN/m与三角形荷载q2=0.00kN/m产生的弯矩叠加得： Mx=Kx×q1×Lx2+K'x×q2×Lx2 =0.0384×75.50×6.002+0.0184×42.47×6.002=132.50kN·m My=Ky×q1×Lx2+K'y×q2×Lx2 =0.0113×75.50×6.002+0.0071×42.47×6.002=41.57kN·m Mxo=Kxo×q1×Lx2+K'xo×q2×Lx2 =-0.0794×75.50×6.002+（-0.0387）×42.47×6.002=-274.98kN·m Myo=Kyo×q1×Lx2+K'yo×q2×Lx2 =-0.0569×75.50×6.002+（-0.0421）×42.47×6.002=-219.02kN·m Mox=Kox×q1×Lx2+K'ox×q2×Lx2 =0.0433×75.50×6.002+（0.0065）×42.47×6.002=127.63kN·m Mxzo=Kxzo×q1×Lx2+K'xzo×q2×Lx2 =-0.0616×75.50×6.002+（-0.0015）×42.47×6.002=-169.72kN·m 3．纵向支座（负弯矩）强度及配筋计算： 截面高度h=600mm，弯矩M=-274.98kN·m 钢筋计算面积As'=2101mm2，实配As=2244mm2(D20@140) 抗裂验算不满足要求，裂缝宽度δmax=0.314mm 4．纵向跨中（正弯矩）强度及配筋计算： 截面高度h=600mm，弯矩M=132.50kN·m 钢筋计算面积As'=986mm2，实配As=1058mm2(D16@190) 抗裂验算满足要求，裂缝宽度δmax=0.300mm 5．竖向支座（负弯矩）强度及配筋计算： 截面高度h=600mm，弯矩M=-219.02kN·m 钢筋计算面积As'=1656mm2，实配As=1745mm2(D20@180) 抗裂验算不满足要求，裂缝宽度δmax=0.321mm 6．竖向跨中（正弯矩）强度及配筋计算： 截面高度h=600mm，弯矩M=41.57kN·m 钢筋计算面积As'=825mm2，实配As=874mm2(D16@230) 抗裂验算满足要求，裂缝宽度δmax=0.114mm五、前趾根部截面承载力验算及配筋计算： 1．计算依据： 截面按受弯构件进行承载力和配筋计算： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼规》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼规》式6.2.1-2 2．总水平力、总竖向力及各力对截面弯矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。力水平力竖向力力臂弯矩前趾自重G173.500.9569.83墙前土重F117.641.4024.70地基反力W1-1488.561.06-1580.94∑0.00-1397.42-1486.42 3．截面配筋及裂缝宽度计算结果： 截面高度h=1800mm，弯矩M=-1486.42kN·m 钢筋计算面积As'=3485mm2，实配As=3491mm2(D20@90) 抗裂验算不满足要求，裂缝宽度δmax=0.323mm六、踵板结构计算： 1．计算依据和假定： a、将作用在踵板上的荷载转化为三角形或梯形； b、在距墙面板1.5Lx范围内，按三面固定一面简支双向板计算内力； c、在距墙面板1.5Lx以外，纵向取单宽截条按连续梁计算内力； d、截面按受弯构件进行配筋计算，公式如下： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼规》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼规》式6.2.1-2 2．作用在踵板上的荷载计算： 内侧土重W1'=525.00kN； 外侧土重W1=574.25kN 踵板自重W2=525.00×574=0.00kN 作用在踵板上侧土压力产生的竖向荷载W3=EB×sin（β）/B3 =289.64×sin（10.0°）/13.30=3.78kN 作用在踵板端部土压力产生的竖向荷载W4=2Eh×sin（β）/B3 =2.0×239.91×sin（10.0°）/13.30=6.26kN 前趾弯矩产生的竖向荷载W5=2.4×M/B32 =2.4×-1486.42/13.302=20.17kN 内侧基底反力σ1=670.45kN； 外侧基底反力σ2=361.01kN 作用在踵板内侧总荷载∑W'=W1'+W2+W3+W6+W7-σ3-σ1 =525.00+45.00+3.78+0.00+0.00-0.00-670.45 =-96.67kN 作用在踵板外侧总荷载∑W=W1+W2+W3+W4+W5+W6+W7-σ4-σ2 =574.25+45.00+3.78+6.26+20.17+0.00+0.00-0.00-361.01 =239.20kN 3．内力计算： 踵板Lx=6.00m，Ly=9.00m，从静力计算手册查得： 均布荷载作用下，墙面板弯矩系数为： Kx=0.0384， Ky=0.0113， Kxo=-0.0794 Kyo=-0.0569， Kox=0.0433， Kxzo=-0.0616 三角形荷载作用下，墙面板弯矩系数为： K'x=0.0184， K'y=0.0071， K'xo=-0.0387 K'yo=-0.0421， K'ox=0.0065， K'xzo=-0.0015 踵板梯形荷载小值为q=0.00kN，大值q'=130.61kN 将均布荷载q1=130.61kN/m与三角形荷载q2=0.00kN/m产生的弯矩叠加得： Mx=Kx×q1×Lx2+K'x×q2×Lx2 =0.0384×130.61×6.002+0.0184×（-130.61）×6.002=94.04kN·m My=Ky×q1×Lx2+K'y×q2×Lx2 =0.0113×130.61×6.002+0.0071×（-130.61）×6.002=19.75kN·m Mxo=Kxo×q1×Lx2+K'xo×q2×Lx2 =-0.0794×130.61×6.002+（-0.0387）×（-130.61）×6.002=-191.37kN·m Myo=Kyo×q1×Lx2+K'yo×q2×Lx2 =-0.0569×130.61×6.002+（-0.0421）×（-130.61）×6.002=-69.59kN·m Mox=Kox×q1×Lx2+K'ox×q2×Lx2 =0.0433×130.61×6.002+（0.0065）×（-130.61）×6.002=173.04kN·m Mxzo=Kxzo×q1×Lx2+K'xzo×q2×Lx2 =-0.0616×130.61×6.002+（-0.0015）×（-130.61）×6.002=-282.59kN·m 在均布荷载q=239.20kN/m作用下，踵板端部纵向按连续梁计算得弯矩为： 左支座弯矩Ml=-651.57kN·m，跨中弯矩Mm=470.58kN·m 右支座弯矩Mr=-560.08kN·m 4．纵向支座（负弯矩）强度及配筋计算： 截面高度h=1800mm，弯矩M=-651.57kN·m 钢筋计算面积As'=2625mm2，实配As=2856mm2(D20@110) 抗裂验算满足要求，裂缝宽度δmax=0.184mm 5．纵向跨中（正弯矩）强度及配筋计算： 截面高度h=1800mm，弯矩M=470.58kN·m 钢筋计算面积As'=2625mm2，实配As=2872mm2(D16@70) 抗裂验算满足要求，裂缝宽度δmax=0.124mm 6．竖向支座（负弯矩）强度及配筋计算： 截面高度h=1800mm，弯矩M=-219.02kN·m 钢筋计算面积As'=2625mm2，实配As=2856mm2(D20@110) 抗裂验算满足要求，裂缝宽度δmax=0.062mm七、扶臂结构计算： 1．计算依据和假定： a、扶臂与部分面板组成变截面的T形梁，按悬臂梁进行受弯结构计算； b、荷载为跨中到跨中作用在墙面板及扶臂上的水平土压力和水压力； c、截面按受弯构件进行配筋计算，公式如下： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼规》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼规》式6.2.1-2 2．距挡土墙墙底高度H=1.80m水平截面强度及配筋计算： 截面高度h=13900mm，截面宽度b=1000mm 翼缘高度hf=600mm，翼缘宽度bf=7000mm T形截面所受弯矩M=111632.97kN·m 钢筋计算面积As'=33375mm2，实配As=33379mm