6.2m高衡重式挡土墙计算书

6.2m高衡重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=0.50m， 前趾宽度B2=0.40m， 衡重台宽度B3=1.00m 墙身高度H=3.80m， 上墙高度H1=1.80m， 墙趾高H2=0.80m 上墙背坡比=1:0.400，下墙背坡比=1:0.250，墙面坡比=1:0.100 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＝17.50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]＝500.00kPa，墙身材料容许剪应力[Rj]＝110.00kPa 墙身材料容许拉应力[Rl]＝150.00kPa，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＝14.04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： 程序算得上墙主动土压力系数Ka＝0.309 程序算得下墙主动土压力系数Ka＝0.199 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上墙水平土压力9.025.20-46.91上墙垂直土压力0.792.612.06墙上土重46.392.49115.53下墙水平土压力72.001.94-139.74下墙垂直土压力4.362.5210.96墙身自重274.821.53420.32墙前土压力-9.000.333.00墙前土重1.480.210.30墙前水压力-1.250.170.21扬压力-5.080.68-3.43∑70.77322.77552.39-190.08 所有垂直荷载之和∑G＝322.77kN 所有水平荷载之和∑H＝70.77kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝552.39kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-190.08kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝362.31kN·m 所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝34.70kN·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＝0.400×322.766/70.774＝1.82 Kc＝1.82≥[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＝552.386/190.081＝2.91 Ko＝2.91≥[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＝2.03m2，底板截面抵抗矩W＝0.69m3 Pmax＝322.77/2.03＋34.70/0.69＝209.52kPa Pmin＝322.77/2.03－34.70/0.69＝108.48kPa Pmax＝209.52≤[σo]＝300.00，满足要求。 Pmin＝108.48>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=0.80m。作用在根部截面的弯矩M＝14.78kN·m，剪力Q＝72.51kN截面的弯曲应力σw＝M/W＝14.78/0.11＝138.56kPa截面的剪应力σj＝Q/h＝72.51/0.80＝90.64kPa a、截面拉应力验算： σw＝138.56≤[σl]=150.00kPa，满足要求。 b、截面剪应力验算： σj＝90.64≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 6．距挡土墙底部高度Hs=0.80m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上墙水平土压力9.024.40-39.69上墙垂直土压力0.791.291.02墙上土重46.391.1854.52下墙水平土压力54.271.65-89.38下墙垂直土压力3.281.334.36墙身自重233.930.3069.12墙前土压力-0.360.070.02墙前土重0.04-0.91-0.03∑62.93284.43129.05-129.11 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝284.43kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝62.93kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-0.06kN·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＝1.83m2，计算截面抵抗矩W＝0.56m3 σmax＝155.53kPa，σmin＝155.32kPa，σj＝34.39kPa a、截面拉应力验算： σmin＝155.32>0，没有出现拉应力，满足要求。 b、截面压应力验算： σmax＝155.53≤[σy]=500.00kPa，满足要求。 c、截面剪应力验算： σj＝34.39≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 7．距挡土墙底部高度Hs=4.60m水平截面应力验算：力水平力竖向力力臂正力矩负力矩上墙水平土压力9.020.60-5.41上墙垂直土压力3.610.461.66墙上土重12.070.465.55墙身自重41.04-0.11-4.67∑9.0256.727.21-10.08 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝56.72kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝9.02kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-2.87kN·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＝1.40m2，计算截面抵抗矩W＝0.33m3 σmax＝49.29kPa，σmin＝31.74kPa，σj＝6.44kPa a、截面拉应力验算： σmin＝31.74>0，没有出现拉应力，满足要求。 b、截面压应力验算： σmax＝49.29≤[σy]=500.00kPa，满足要求。 c、截面剪应力验算： σj＝6.44≤[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： 程序算得上墙主动土压力系数Ka＝0.309 程序算得下墙主动土压力系数Ka＝0.199 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上墙水平土压力9.025.20-46.91上墙垂直土压力0.792.612.06墙上土重46.392.49115.53下墙水平土压力72.001.94-139.74下墙垂直土压力4.362.5210.96墙身自重274.821.53420.32墙前土压力-9.000.333.00墙前土重1.480.210.30墙前水压力-5.000.331.67墙前水重0.820.210.17扬压力-10.150.68-6.87∑67.02318.51554.01-193.51 所有垂直荷载之和∑G＝318.51kN 所有水平荷载之和∑H＝67.02kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝554.01kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-193.51kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝360.50kN·m 所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝37.21kN·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＝0.400×318.511/67.024＝1.90 Kc＝1.90≥[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＝554.012/193.515＝2.86 Ko＝2.86≥[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＝2.03m2，底板截面抵抗矩W＝0.69m3 Pmax＝318.51/2.03＋37.21/0.69＝211.08kPa Pmin＝318.51/2.03－37.21/0.69＝102.73kPa Pmax＝211.08≤[σo]＝300.00，满足要求。 Pmin＝102.73>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=0.80m。作用在根部截面的弯矩M＝15.21kN·m，剪力Q＝74.49kN截面的弯曲应力σw＝M/W＝15.21/0.11＝142.58kPa截面的剪应力σj＝Q/h＝74.49/0.80＝93.11kPa a、截面拉应力验算： σw＝142.58≤[σl]=150.00kPa，满足要求。 b、截面剪应力验算： σj＝93.11≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 6．距挡土墙底部高度Hs=0.80m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上墙水平土压力9.024.40-39.69上墙垂直土压力0.791.291.02墙上土重46.391.1854.52下墙水平土压力54.271.65-89.38下墙垂直土压力3.281.334.36墙身自重233.930.3069.12墙前土压力-0.360.070.02墙前土重0.04-0.91-0.03墙前水压力-0.200.070.01墙前水重0.02-0.91-0.02∑62.73284.45129.06-129.12 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝284.45kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝62.73kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-0.06kN·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＝1.83m2，计算截面抵抗矩W＝0.56m3 σmax＝155.55kPa，σmin＝155.33kPa，σj＝34.28kPa a、截面拉应力验算： σmin＝155.33>0，没有出现拉应力，满足要求。 b、截面压应力验算： σmax＝155.55≤[σy]=500.00kPa，满足要求。 c、截面剪应力验算： σj＝34.28≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 7．距挡土墙底部高度Hs=4.60m水平截面应力验算：力水平力竖向力力臂正力矩负力矩上墙水平土压力9.020.60-5.41上墙垂直土压力3.610.461.66墙上土重12.070.465.55墙身自重41.04-0.11-4.67∑9.0256.727.21-10.08 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝56.72kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝9.02kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-2.87kN·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＝1.40m2，计算截面抵抗矩W＝0.33m3 σmax＝49.29kPa，σmin＝31.74kPa，σj＝6.44kPa a、截面拉应力验算： σmin＝31.74>0，没有出现拉应力，满足要求。 b、截面压应力验算： σmax＝49.29≤[σy]=500.00kPa，满足要求。 c、截面剪应力验算： σj＝6.44≤[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： 程序算得上墙主动土压力系数Ka＝0.309 程序算得下墙主动土压力系数Ka＝0.199 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上墙水平土压力9.025.20-46.91上墙垂直土压力0.792.612.06墙上土重46.392.49115.53下墙水平土压力72.001.94-139.74下墙垂直土压力4.362.5210.96墙身自重274.821.53420.32墙前土压力-9.000.333.00墙前土重1.480.210.30∑72.02327.84552.18-186.65 所有垂直荷载之和∑G＝327.84kN 所有水平荷载之和∑H＝72.02kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝552.18kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-186.65kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝365.53kN·m 所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝32.77kN·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＝0.400×327.841/72.024＝1.82 Kc＝1.82≥[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＝552.177/186.647＝2.96 Ko＝2.96≥[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＝2.03m2，底板截面抵抗矩W＝0.69m3 Pmax＝327.84/2.03＋32.77/0.69＝209.21kPa Pmin＝327.84/2.03－32.77/0.69＝113.78kPa Pmax＝209.21≤[σo]＝300.00，满足要求。 Pmin＝113.78>-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=0.80m。作用在根部截面的弯矩M＝14.41kN·m，剪力Q＝70.80kN截面的弯曲应力σw＝M/W＝14.41/0.11＝135.11kPa截面的剪应力σj＝Q/h＝70.80/0.80＝88.51kPa a、截面拉应力验算： σw＝135.11≤[σl]=150.00kPa，满足要求。 b、截面剪应力验算： σj＝88.51≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 6．距挡土墙底部高度Hs=0.80m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上墙水平土压力9.024.40-39.69上墙垂直土压力0.791.291.02墙上土重46.391.1854.52下墙水平土压力54.271.65-89.38下墙垂直土压力3.281.334.36墙身自重233.930.3069.12墙前土压力-0.360.070.02墙前土重0.04-0.91-0.03∑62.93284.43129.05-129.11 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝284.43kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝62.93kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-0.06kN·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＝1.83m2，计算截面抵抗矩W＝0.56m3 σmax＝155.53kPa，σmin＝155.32kPa，σj＝34.39kPa a、截面拉应力验算： σmin＝155.32>0，没有出现拉应力，满足要求。 b、截面压应力验算： σmax＝155.53≤[σy]=500.00kPa，满足要求。 c、截面剪应力验算： σj＝34.39≤[σj]=110.00kPa，满足要求。 7．距挡土墙底部高度Hs=4.60m水平截面应力验算：力水平力竖向力力臂正力矩负力矩上墙水平土压力9.020.60-5.41上墙垂直土压力3.610.461.66墙上土重12.07