扶壁式挡土墙计算书.docx
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扶壁式挡土墙计算书
扶壁式挡土墙计算书
溢洪闸的上下游连接段边墙较高，采用C20扶壁式挡土墙。
墙高
自12.2～17.4m高不等，在此选用17.4m墙高为例进行计算。
其余计算方法相同，不再一一列出。
（一）基本设计资料
1．钢筋砼扶壁式挡土墙，墙高H＝17.4m，埋入土中深度h＝1.4m，
墙趾板按照无覆盖土考虑。
2．墙后回填土参数考虑墙过高，土压力过大，采用水泥土回填，
容重取用γ=1.8T/m3。
要求等值内摩擦角ψ≥55°。
等值内摩擦角是指把
粘聚力计入内摩擦角内的数值，其值可以用下式计算：
1
1
H2tg2（45
）4CAtg（45
）4C2/
tg（45
）
2
H2
2
2
式中：
ψ′，C为现场实测回填土的内摩擦角和粘聚力。
3．抗滑稳定系数KC≥1.3，倾覆稳定系数K0≥1.5，滑动摩擦系数f
＝0.4。
4．C20砼抗压强度fC＝10.0N/mm2；抗拉强度f1＝1.10N/mm2
1
II级钢筋抗拉强度［σg］＝310N/mm2。
II级钢筋弹性模量Eg＝2.0×105N/mm2
5．砼裂缝容许开展宽度δmax＝0.25mm
（二）计算方法
1．计算的一般方法
扶壁式挡圭墙由趾板、踵板、墙面板及肋四部分组成，设计时取两肋跨中到跨中或肋中到肋中为一计算单元；对于趾板和肋分别按矩形或肋形悬壁梁考虑；对于墙面板和踵板是三向固定板，属超静定结构，按简化假定的近似方法进行计算。
具体计算采用《城市道路设计手册》中挡土墙设计的有关章节提供的简化方法。
2．墙面板和踵板计算荷载
（1）墙面板
为简化计算，近似采用图1中的梯形ABCDE来代替相应的法向
应力图，外力图形中假设Pj＝1H1。
对于两肋中点的正弯矩采用跨中
2
1/2段承受最大土压力σPj（图2）；对于墙面板与肋固着端的负弯矩，采用第三个1H1段承受最大土压力σPj（图3）。
4
（2）踵板
2
考虑踵板与墙面板的固着作用，作用于踵板上的法向应力按三角
形分布计算，最大值在踵板端处等于
W（图4）。
WH1
M1
hh2.4
2
B32
式中：
M1－墙趾板固着端处的计算弯矩，（T·m）；
σ2－踵板端处的地基反力，T/m2；
γ－回填土容重，T/m3；
γh－砼容重，T/m3。
3．墙面板和踵板的弯矩计算
（1）与肋相交处的水平负弯矩
墙面板：
M
1
pjl2
12
踵板：
M
1
l
2
12
（2）肋跨中点之水平正弯矩
墙面板：
M
1
pjl2
20
踵板：
M
1
l2
20
（3）背面取垂直弯矩
墙面板最大垂直负弯矩M＝-0.03σH1·H1·l，垂直正弯矩为垂直负弯
3
矩的1/4。
4．肋上的作用荷载及其厚度计算
取跨中一段的墙面板与肋共同作用，构成一变截面的悬壁式T形
梁，其弯矩和剪力如下：
E＝γS（0.5H+h）λ
NfjHiwiii
MHi＝1Hi2
wHi
hi
6
式中：
Swi为T形梁的受压区有效翼缘宽度，
Swib
Hil；
H
b－肋宽；
l－跨间净距。
（三）尺寸及配筋计算
1．土压力计算
tg2（45
）
tg2（45
55）
0.1
2
2
H
H
1.817.4
0.1
3.31T/m2
H1
H1
1.8
16
0.1
2.88T/m2
Ex
1
H2
1
1.8
17.42
0.1
27.24T
2
2
M0
1
H3
1
1.8
0.1
17.43
158.04Tm
6
6
2．基本尺寸的确定
（1）节跨布置
4
跨间净距：
l=0.3~0.5H1=4.8~8.0m，取l=7.2m
悬壁长度l′＝0.41×7.2=2.915，取l′＝2.9m
肋厚度取b=900mm
（2）确定墙面板及底板的厚度及底板宽
墙面板厚度采用初步设计时确定的顶宽600mm，底宽1000mm；
初设底板厚度为1400mm。
Pj
1
H1
1
2.881.44T/m2
2
2
①根据墙面板的抗弯能力与外弯矩相等的原则，水平负弯矩控制：
M0
1
Pjl2
1
1.447.22
6.22Tm
12
12
采用配筋率μ＝0.5%
则α1＝0.270，λ1＝0.910，β1＝8.14，γ1＝219.8。
1M1
219.86.22106
则h0
207mm600mm40mm560mm
b[g]
1000310
故面板厚度足够。
②底板宽度的计算
KcEx
1.3
27.24
1.01.87B36m
B3
0.4
16
1.07
fH1
1.8
（考虑到地基承载力较小，故取用较大的底宽）
5
B1
1.5fM0
0.25（B2
B3）
1.50.4
158.04
KcEx
1.3
0.25（1.06.0）0.93m
27.24
取B1＝2.0m。
底板全宽为B＝B1+B2+B3＝2.0+1.0+6.0＝9.0m
③底板厚度的核算
1）按趾板弯矩核算
先计算底板的地基反力
土重及力臂：
W＝16×6×1.8＝172.8T，Z＝1.5m
自重及力臂：
W＝19×1.4+0.8167××2.5＝63.5T，Z＝1.008m
总法向力：
ΣN＝172.8+63.5＝236.3T
总弯矩：
ΣM＝172.8×1.5-1.0063×.5-158.04＝37.16T·m
故minmax
N
6M
236.3
6
37.16
BL
BL2
19
1
92
σmax=29.01T/m2σmin=23.5T/m2
即趾端处σ1=23.5T/m2踵端处σ2=29.0T/m2
则趾根部弯矩
M1
B12
31（h
）（h10
2hcp）（1
2）B1
6
B
22
3（3
23.51）
（2.51.8）（1.421.4）
（23.5129.01）2
47.36Tm
6
9
设μ＝0.3%，则γ1＝359.0
6
h0
1M
733mmh401400401360mm
b
g
2）按踵板弯矩核算
H1
hh32.4M1
1.8162.51.42.4
47.36
35.46T/m
B32
62
设μ＝0.5%，则γ1＝219.8
1
l
2
则h0
1031mm140040mm1360mm
12b[
g]
故认为底板厚度可以满足。
3．墙身稳定验算
全墙总法向力ΣM＝236.3T
总稳定力矩
My＝172.8×（1.5+3）+9
1×.4×2.5×4.5+0.816××2.5×2.5＝999.35T·m
验算抗滑安全系数KC
Nf
236.30.4
Ex
3.41.3
26.01
抗倾安全系数ZN＝MY＝999.35
＝6.3＞1.5
MH
158.04
故认为均满足要求。
4．墙体配筋及裂缝开展宽度的计算
（1）墙面板
①最大水平负弯矩及裂缝开展宽度的计算
7
M水平＝1
pjl2
1
2.881
7.22
6.22Tm
12
12
2
h0＝600-400＝560mm
[g]bh02
3101000
560
2
11045（
0.1%时）
1
6.229.8
166
1594
M
故其计算出的配筋率小于最小配筋率，故采用最小配筋率（μ＝
0.15%）配置N2。
墙高8m以上为φ12＠100，墙高8m以下为φ14＠100，
钢筋布置在面板背侧沿全长布置。
②最大水平正弯矩
M
1
pjl2
1
pjl
20
12
故依旧采用最小配筋率配筋，布设N3在面板墙胸一侧，布法同
N2。
③墙面板与肋结合处中部1m高的条带的剪力由下式计算
Q
1
pjl
1
1.447.2518T
2
2
X＝α1h0=0.159×560＝89.04mm
Z
h0
X
50
89.04
3
532.32mm
3
zl
Q
5.18
10009.8
0.95N/mm2
1.1N/mm2
bz
1000
532.32
故不需配置箍筋
④最大垂直负弯矩
M
0.03H1
lH
1
0.032.887.2
16
9.95T
m
[
g]bh02
310
1000
560
2
875.0（
0.12%时）
1
M
9.95
9.8
106
1032
1
8
故计算出的配筋率小于最小配筋率，采用最小配筋率配置N4，φ
14＠100，
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