5.2m高重力式挡土墙计算书

5.2m高重力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》 《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077－1997) 《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＝0.80m， 前趾宽度B2＝0.50m， 后踵宽度B3＝0.00m 墙身高度H＝4.70m， 墙上直段高H1＝0.00m， 墙趾高H2＝0.50m 墙踵高H3＝0.00m，墙背坡比＝1:0.000，墙面坡比＝1:0.300 挡土墙底板前趾高程＝0.00m，底板底部坡比＝0.000:1 墙前填土顶面高程▽前地＝1.00m，墙前淤沙顶面高程▽沙＝0.00m 3．设计参数： 挡土墙的建筑物级别为4级。 抗震类型：非抗震区挡土墙。 水上回填土内摩擦角φ＝32.00度， 水下回填土内摩擦角φ'＝28.00度 墙背与填土摩擦角δ＝30.00度 回填土凝聚力C＝0.00kN/m2 地基土质为：硬质岩石 墙底与地基间摩擦系数f＝0.40 4．回填土坡面参数： 回填土表面折线段数为：0段 折线起点距墙顶高差＝0.00m 填土面与水平面夹角β＝5.00度 5．材料参数： 回填土湿容重γs＝18.00kN/m3，回填土浮容重γf＝10.00kN/m3 墙身材料容重γq＝24.00kN/m3 墙身材料容许压应力[Ra]＝2000.00kPa，墙身材料容许剪应力[Rj]＝110.00kPa 墙身材料容许拉应力[Rl]＝2600.00kPa，地基允许承载力[σo]＝300.00kPa 6．荷载计算参数： 冰层厚度Tb＝0.40m， 静冰压力系数＝0.870 计算浪压力时采用的位置类型：丘陵、平原地区 风区长度D＝0.000m，墙前河（库）底坡度i＝1:100.00 重现期为50年的年最大风速vo＝24.000m/s 多年平均的最大风速vo'＝12.000m/s 冻胀墙体变形系数mo＝0.700，冻胀量Δhd＝30.00mm 地震动态分布系数为梯形分布，最大值αm＝2.00三、计算参数： 1．荷载组合：组合名称类型扬压淤沙浪压冰压冻胀地震完建情况基本√×××××设计洪水位基本√√√×××施工情况特殊×××××× 2．荷载组合下水位及附加荷载信息：组合名称墙前水位墙后水位附加荷载附载编号墙前水深完建情况0.5000.000√0.500设计洪水位1.0000.000√0.500施工情况0.0000.000√0.000 3．计算公式： 程序采用库伦主动土压力公式计算土压力，计算公式如下： E＝0.5×γ×H2×Ka Ex＝E×cos(ε＋δ) Ey＝E×sin(ε＋δ) Ka＝cos2(φ－ε)/cos2ε/cos(ε＋δ) /{1+[sin(φ＋δ)sin(φ－β)/cos(ε＋δ)/cos(ε－β)]0.5}2（《规范》式A.0.1-2） 式中： E为作用于墙背的主动土压力，作用点为距墙底1/3高处， 方向与水平面成(ε＋δ)夹角 Ka为主动土压力系数 ε为墙背与铅直面的夹角，ε＝0.00度四、第1种荷载组合：完建情况 1．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算： 程序算得主动土压力系数Ka＝0.294 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61.891.73-107.28垂直土压力35.732.7196.84墙身自重202.281.81367.03墙前土压力-9.000.333.00墙前土重5.170.291.50墙前水压力-1.250.170.21扬压力-6.780.90-6.12∑51.64236.42468.57-113.40 所有垂直荷载之和∑G＝236.42kN 所有水平荷载之和∑H＝51.64kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝468.57kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-113.40kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝355.18kN·m 所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝34.83kN·m 2．抗滑稳定验算： 抗滑稳定安全系数计算公式为： Kc＝f×∑G/∑H（规范式6.3.5-1） 从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.20 Kc＝0.400×236.417/51.641＝1.83 Kc＝1.83≥[Kc]＝1.20，故抗滑稳定安全系数满足要求 3．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]＝1.40 抗倾覆稳定安全系数计算公式为： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝468.574/113.397＝4.13 Ko＝4.13≥[Ko]＝1.40，故抗倾覆稳定安全系数满足要求 4．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。 按照规范式6.3.3，基底应力计算公式为： Pmax＝∑G/A＋∑M/W Pmin＝∑G/A－∑M/W 挡土墙底板面积A＝2.71m2，底板截面抵抗矩W＝1.22m3 Pmax＝236.42/2.71＋34.83/1.22＝115.70kPa Pmin＝236.42/2.71－34.83/1.22＝58.78kPa Pmax＝115.70≤[σo]＝300.00，满足要求。 Pmin＝58.78>0，不出现拉应力，满足要求。 5．前趾根部截面应力验算：前趾根部截面高度h=0.50m。作用在根部截面的弯矩M＝11.99kN·m，剪力Q＝46.99kN截面的弯曲应力σw＝M/W＝11.99/0.04＝287.66kPa截面的剪应力σj＝Q/h＝46.99/0.50＝93.98kPa a、截面拉应力验算： σw＝287.66≤[σl]=2600.00kPa，满足要求。 b、截面剪应力验算： σj＝93.98≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 6．距挡土墙底部高度Hs=0.50m水平截面应力验算： 总水平力、总竖向力及各力对截面形心的力矩计算： 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50.561.57-79.21垂直土压力29.191.1132.26墙身自重169.760.3050.50墙前土压力-2.250.170.37墙前土重0.67-1.06-0.71∑48.31199.6383.13-79.92 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝199.63kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝48.31kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝3.21kN·m 按照规范式C.1.2-2，截面应力计算公式为： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪应力τ＝H/Ao（规范式C.1.2-3） 计算截面积Ao＝2.21m2，计算截面抵抗矩W＝0.81m3 σmax＝94.27kPa，σmin＝86.39kPa，σj＝21.86kPa a、截面拉应力验算： σmin＝86.39>0，没有出现拉应力，满足要求。 b、截面压应力验算： σmax＝94.27≤[σy]=2000.00kPa，满足要求。 c、截面剪应力验算： σj＝21.86≤[σj]=110.00kPa，满足要求。五、第2种荷载组合：设计洪水位 1．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算： 程序算得主动土压力系数Ka＝0.294 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61.891.73-107.28垂直土压力35.732.7196.84墙身自重202.281.81367.03墙前土压力-9.000.333.00墙前土重5.170.291.50墙前水压力-5.000.331.67墙前水重2.880.290.83扬压力-13.550.90-12.24∑47.89232.52470.86-119.52 所有垂直荷载之和∑G＝232.52kN 所有水平荷载之和∑H＝47.89kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝470.86kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-119.52kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝351.35kN·m 所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝36.29kN·m 2．抗滑稳定验算： 抗滑稳定安全系数计算公式为： Kc＝f×∑G/∑H（规范式6.3.5-1） 从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.20 Kc＝0.400×232.517/47.891＝1.94 Kc＝1.94≥[Kc]＝1.20，故抗滑稳定安全系数满足要求 3．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]＝1.40 抗倾覆稳定安全系数计算公式为： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝470.863/119.517＝3.94 Ko＝3.94≥[Ko]＝1.40，故抗倾覆稳定安全系数满足要求 4．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。 按照规范式6.3.3，基底应力计算公式为： Pmax＝∑G/A＋∑M/W Pmin＝∑G/A－∑M/W 挡土墙底板面积A＝2.71m2，底板截面抵抗矩W＝1.22m3 Pmax＝232.52/2.71＋36.29/1.22＝115.44kPa Pmin＝232.52/2.71－36.29/1.22＝56.15kPa Pmax＝115.44≤[σo]＝300.00，满足要求。 Pmin＝56.15>0，不出现拉应力，满足要求。 5．前趾根部截面应力验算：前趾根部截面高度h=0.50m。作用在根部截面的弯矩M＝12.40kN·m，剪力Q＝48.53kN截面的弯曲应力σw＝M/W＝12.40/0.04＝297.55kPa截面的剪应力σj＝Q/h＝48.53/0.50＝97.05kPa a、截面拉应力验算： σw＝297.55≤[σl]=2600.00kPa，满足要求。 b、截面剪应力验算： σj＝97.05≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 6．距挡土墙底部高度Hs=0.50m水平截面应力验算： 总水平力、总竖向力及各力对截面形心的力矩计算： 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50.561.57-79.21垂直土压力29.191.1132.26墙身自重169.760.3050.50墙前土压力-2.250.170.37墙前土重0.67-1.06-0.71墙前水压力-1.250.170.21墙前水重0.37-1.06-0.40∑47.06200.0183.34-80.32 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝200.01kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝47.06kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝3.02kN·m 按照规范式C.1.2-2，截面应力计算公式为： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪应力τ＝H/Ao（规范式C.1.2-3） 计算截面积Ao＝2.21m2，计算截面抵抗矩W＝0.81m3 σmax＝94.21kPa，σmin＝86.79kPa，σj＝21.29kPa a、截面拉应力验算： σmin＝86.79>0，没有出现拉应力，满足要求。 b、截面压应力验算： σmax＝94.21≤[σy]=2000.00kPa，满足要求。 c、截面剪应力验算： σj＝21.29≤[σj]=110.00kPa，满足要求。六、第3种荷载组合：施工情况 1．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算： 程序算得主动土压力系数Ka＝0.294 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61.891.73-107.28垂直土压力35.732.7196.84墙身自重202.281.81367.03墙前土压力-9.000.333.00墙前土重5.170.291.50∑52.89243.19468.37-107.28 所有垂直荷载之和∑G＝243.19kN 所有水平荷载之和∑H＝52.89kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝468.37kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-107.28kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝361.09kN·m 所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝31.56kN·m 2．抗滑稳定验算： 抗滑稳定安全系数计算公式为： Kc＝f×∑G/∑H（规范式6.3.5-1） 从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.05 Kc＝0.400×243.192/52.891＝1.84 Kc＝1.84≥[Kc]＝1.05，故抗滑稳定安全系数满足要求 3．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]＝1.30 抗倾覆稳定安全系数计算公式为： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝468.365/107.277＝4.37 Ko＝4.37≥[Ko]＝1.30，故抗倾覆稳定安全系数满足要求 4．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。 按照规范式6.3.3，基底应力计算公式为： Pmax＝∑G/A＋∑M/W Pmin＝∑G/A－∑M/W 挡土墙底板面积A＝2.71m2，底板截面抵抗矩W＝1.22m3 Pmax＝243.19/2.71＋31.56/1.22＝115.53kPa Pmin＝243.19/2.71－31.56/1.22＝63.95kPa Pmax＝115.53≤[σo]＝300.00，满足要求。 Pmin＝63.95>-100（拉应力），满足要求。 5．前趾根部截面应力验算：前趾根部截面高度h=0.50m。作用在根部截面的弯矩M＝11.42kN·m，剪力Q＝44.88kN截面的弯曲应力σw＝M/W＝11.42/0.04＝274.06kPa截面的剪应力σj＝Q/h＝44.88/0.50＝89.77kPa a、截面拉应力验算： σw＝274.06≤[σl]=2600.00kPa，满足要求。 b、截面剪应力验算： σj＝89.77≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 6．距挡土墙底部高度Hs=0.50m水平截面应力验算： 总水平力、总竖向力及各力对截面形心的力矩计算： 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50.561.57-79.21垂直土压力29.191.1132.26墙身自重169.760.3050.50墙前土压力-2.250.170.37墙前土重0.67-1.06-0.71∑48.31199.6383.13-79.92 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝199.63kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝48.31kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝3.21kN·m 按照规范式C.1.2-2，截面应力计算公式为： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪应力τ＝