悬臂式挡土墙设计全解

1、悬臂式挡土墙工程实例 成都市三环路与铁路立交工程设计路段为K23+385.728K23+486.726右幅快车道；已知，填方最大高度5米，地基承载力设计值s=150kpa,墙身设计高度H=4m；填土标准重度g=18KN/m3，填土表面均布荷载q=10KN/m2,填土内摩擦角=35。,底板与地基摩擦系数f=0.3,墙身采用C20混凝土，HRB335钢筋。一、 截面选择选择悬臂式挡土墙。尺寸按悬臂式挡土墙规定初步拟定，如图所示根据规范要求H1=H=400mm, H2=H-H1=3600mm, H0=810mm,b=250mm,B=0.8H=3200mm；地面活荷载q的作用，采用换算立柱高： B3的

2、初步估算： B1 =B-B3-B2=3200-2230-470=500mm 二、 荷载计算1.土压力计算由于地面水平，墙背竖直且光滑，土压力计算选用朗金理论公式计算：地面处水平压力：sA=gH。*Ka=180.271=2.71 kpa悬臂底B点水平压力：sB=g(H。+H2) Ka =18(+3.6)0.271=20.27 kpa 底板c点水平压力：sc =g(H。+ H2 + H1 )Ka =18(+3.6+0.4)0.271=22.22 kpa 土压力及合力作用点位置：Ea1=sA H2 =2.713.6=9.76 KN/m；Za1= + H1 =2.2 mEa2=(sB-sA)H=（20

3、.27-2.71）3.6=31.61 KN/m；Za2= H2 + H1 =1.6 mEa3= (sc -sA)H= (22.22-2.71)4=39.02 KN/m；Za3= （H1 + H2）=1.333 m2竖向荷载计算（1）立臂自重力钢筋混凝土标准容重k 25kN/m3，其自重力G1k=(3.6+0.81)25=39.69 KN/m X1=0.5+0.224.410.50.22+0.254.41(0.22+0.125)(0.50.224.41+0.254.41) =0.7844 m（2）底板自重力G2k=(0.5+0.47+2.23) 0.425=32 KN/mX2=1.6 m（3）地

4、面均布活载及填土的自重力G3k=(q+H2)B1 =(10+183.6) 2.23=166.81 KN/m X3=0.5+0.47+=2.085 m三、抗倾覆稳定验算稳定力矩=39.690.7844+321.6+166.812.085=430.13 KN*m/m倾覆力矩 Mqk=Ea1*Za1+Ea3*Za3=9.672.2+39.021.333=73.49 KN*m/m 故稳定四、抗滑稳定验算竖向力之和Gk=Gik=39.69+32+166.81=238.50 KN/m抗滑力Ff=Gk*f=238.500.3=71.55 KN/m滑移力E= Ea1+ Ea3=9.76+39.02=48.78

5、 KN/m 故稳定五、地基承载力验算地基承载力采用设计荷载，分项系数：地面活荷载r11.30；土荷载r21.20；自重r31.20。基础底面偏心距e0，先计算总竖向力到墙趾的距离：MH =1.3Ea1*Za1+1.Ea3*Za3=1.39.762.2+1.239.02 1.333e0=90.33 KN/mGk=1.2 (39.69+32+18 3.6 2.23 2.085) =288.42 KN/mMv=1.2 (39.690.7844+321.6+183.62.232.085)+1.3（102.232.085）=520.79 KN*m/m偏心距e=1.49 m =-e=-1.49=0.11

6、m=0.53 m地基压力smax =(1+6)=108.72 kpasmin =(1-6)=71.54 kpasmax =108.72 s=150 kpa故地基承载力满足要求.六、结构设计立臂与底板均采用C20混凝土和HRB335级钢筋，查表得fcd 9.2 Mpa，ftd 1.06 Mpa，ftk=1.54 Mpa, Ec=2.55104 Mpa, fsd 280 Mpa，f1sd=280 Mpa , Es 2105 Mpa（1） 立臂设计底截面设计弯矩 M=1.39.76+1.231.61=68.36 KN*m/m 标准弯矩 Mk=9.76+31.61=55.50 KN*m/m 有效高度

7、h0=250-30=220 mm由fcd*b*X= fsd*As得X=0.03As其中混凝土保护层厚度C=30 mmM= fsd* As*(250-30-)代入化简得：0.0152 A2s-220 As+=0即As=13257 mm2（舍），As=1217 mm2取f16165钢筋，As=1219 mm2 裂缝验算= 最大裂缝宽度不满足，改用f16125钢筋，As=1609 mm2故裂缝宽度满足要求墙踵板根部D点设计弯矩： 墙趾板根部B点设计弯矩：标准弯矩计算，由前面计算可知，标准荷载作用时： 此时地基压力： 墙踵板强度设计：混凝土保护层厚度C=30 mm，有效高度h0=400-30=370 mm,b=1000 mm 同理受压区高度X=0.03As = fsd* As*(370- ) 代入化简得：0.015 A2s-3