衡重式挡土墙计算书.docx
《衡重式挡土墙计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《衡重式挡土墙计算书.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
衡重式挡土墙计算书
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=0.30m，衡重台宽度B3=2.50m
墙身高度H=5.00m，上墙高度H1=4.00m，墙趾高H2=1.00m
上墙背坡比=1:
0.300，下墙背坡比=1:
0.300，墙面坡比=1:
0.000
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＝0.50m，墙前淤沙顶面高程▽沙＝1.00m
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'＝32.00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：
松软
墙底与地基间摩擦系数f＝0.45
4．回填土坡面参数：
回填土表面折线段数为：
1段
折线起点距墙顶高差＝0.00m
第一段折线水平夹角β1＝15.00度，折线水平长L1＝2.00m
第二段折线水平夹角β2＝20.00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：
淤沙浮容重γy＝17.00kN/m3，淤沙内摩擦角φs＝15.00度
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：
平原滨海地区
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'＝30.000m/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
√
×
×
×
×
×
正常挡水位
基本
√
√
√
×
×
×
设计洪水位
基本
√
√
√
×
×
×
冰冻情况
基本
√
√
×
√
√
×
施工情况
特殊
×
×
×
×
×
×
校核洪水位
特殊
√
√
√
×
×
×
地震情况
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
4.500
1.500
√
4.300
正常挡水位
4.500
1.500
√
4.300
设计洪水位
5.000
2.000
√
4.800
冰冻情况
4.500
1.500
√
4.300
施工情况
0.000
0.000
√
0.000
校核洪水位
5.800
2.400
√
5.600
地震情况
4.500
1.500
×
-
4.300
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＝16.70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＝0.351
程序算得下墙主动土压力系数Ka＝0.228
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
47.98
7.32
-351.39
上墙垂直土压力
0.00
3.28
墙上土重
258.71
2.98
771.79
下墙水平土压力
249.85
3.28
-818.43
下墙垂直土压力
3.49
3.68
12.86
墙身自重
588.00
1.77
1042.68
墙前土压力
-1.25
0.17
0.21
墙后水压力
11.25
0.50
-5.63
墙后水重
-3.37
2.85
-9.62
墙前水压力
-11.25
0.50
5.63
墙前水重
1.50
0.15
0.22
扬压力
-81.00
1.13
-91.13
∑
296.58
767.33
1833.39
-1276.18
所有垂直荷载之和∑G＝767.33kN
所有水平荷载之和∑H＝296.58kN
所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝1833.39kN·m
所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-1276.18kN·m
所有对墙前趾的力矩之和∑M＝557.20kN·m
所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝-478.69kN·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＝0.450×767.329/296.576＝1.16
Kc＝1.16<[Kc]＝1.20，故抗滑稳定安全系数不满足要求
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＝1833.388/1276.183＝1.44
Ko＝1.44≥[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＝2.70m2，底板截面抵抗矩W＝1.22m3
Pmax＝767.33/2.70＋478.69/1.22＝678.18kPa
Pmin＝767.33/2.70－478.69/1.22＝-109.79kPa
Pmax＝678.18>1.2[σo]＝360.00
故地基承载力不满足要求！
（Pmin＋Pmax）/2＝284.20≤[σo]＝300.00，满足要求
5．前趾根部截面应力验算：
前趾根部截面高度h=1.00m。
作用在根部截面的弯矩M＝26.75kN·m，剪力Q＝185.62kN
截面的弯曲应力σw＝M/W＝26.75/0.17＝160.48kPa
截面的剪应力σj＝Q/h＝185.62/1.00＝185.62kPa
a、截面拉应力验算：
σw＝160.48>[σl]=150.00kPa。
故截面拉应力验算不满足要求！
b、截面剪应力验算：
σj＝185.62>[σj]=110.00kPa。
故截面剪应力验算不满足要求！
6．距挡土墙底部高度Hs=1.00m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
47.98
6.32
-303.41
上墙垂直土压力
0.00
1.63
墙上土重
258.71
1.33
344.92
下墙水平土压力
205.41
2.88
-590.99
下墙垂直土压力
2.87
2.21
6.35
墙身自重
519.60
0.17
87.78
墙后水压力
1.25
0.17
-0.21
墙后水重
-0.37
1.40
-0.52
墙前水压力
-1.25
0.17
0.21
∑
253.39
780.81
439.26
-895.13
截面以上所有垂直荷载之和∑G＝780.81kN
截面以上所有水平荷载之和∑H＝253.39kN
对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-455.87kN·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＝2.70m2，计算截面抵抗矩W＝1.22m3
σmax＝664.39kPa，σmin＝-86.02kPa，σj＝93.85kPa
a、截面拉应力验算：
|σmin|＝86.02≤[σl]=150.00kPa，满足要求。
b、截面压应力验算：
σmax＝664.39>[σy]=500.00kPa。
故截面压应力验算不满足要求！
c、截面剪应力验算：
σj＝93.85≤[σj]=110.00kPa，满足要求。
7．距挡土墙底部高度Hs=6.00m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
47.98
1.32
-63.51
上墙垂直土压力
14.39
0.45
6.52
墙上土重
46.67
0.45
21.00
墙身自重
105.60
-0.25
-25.92
∑
47.98
166.67
27.52
-89.43
截面以上所有垂直荷载之和∑G＝166.67kN
截面以上所有水平荷载之和∑H＝47.98kN
对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-61.91kN·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＝1.70m2，计算截面抵抗矩W＝0.48m3
σmax＝226.57kPa，σmin＝-30.49kPa，σj＝28.22kPa
a、截面拉应力验算：
|σmin|＝30.49≤[σl]=150.00kPa，满足要求。
b、截面压应力验算：
σmax＝226.57≤[σy]=500.00kPa，满足要求。
c、截面剪应力验算：
σj＝28.22≤[σj]=110.00kPa，满足要求。
五、第2种荷载组合：
正常挡水位
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＝0.351
程序算得下墙主动土压力系数Ka＝0.228
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
47.98
7.32
-351.39
上墙垂直土压力
0.00
3.28
墙上土重
258.71
2.98
771.79
下墙水平土压力
249.85
3.28
-818.43
下墙垂直土压力
3.49
3.68
12.86
墙身自重
588.00
1.77
1042.68
墙前土压力
-1.25
0.17
0.21
墙后水压力
11.25
0.50
-5.63
墙后水重
-3.37
2.85
-9.62
墙前水压力
-11.25
0.50
5.63
墙前水重
1.50
0.15
0.22
扬压力
-81.00
1.13
-91.13
淤沙压力
-3.61
0.67
2.41
∑
292.97
767.33
1835.79
-1276.18
所有垂直荷载之和∑G＝767.33kN
所有水平荷载之和∑H＝292.97kN
所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝1835.79kN·m
所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-1276.18kN·m
所有对墙前趾的力矩之和∑M＝559.61kN·m
所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝-476.28kN·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＝0.450×767.329/292.967＝1.18
Kc＝1.18<[Kc]＝1.20，故抗滑稳定安全系数不满足要求
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＝1835.794/1276.183＝1.44
Ko＝1.44≥[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＝2.70m2，底板截面抵抗矩W＝1.22m3
Pmax＝767.33/2.70＋476.28/1.22＝676.20kPa
Pmin＝767.33/2.70－476.28/1.22＝-107.81kPa
Pmax＝676.20>1.2[σo]＝360.00
故地基承载力不满足要求！
（Pmin＋Pmax）/2＝284.20≤[σo]＝300.00，满足要求
5．前趾根部截面应力验算：
前趾根部截面高度h=1.00m。
作用在根部截面的弯矩M＝26.66kN·m，剪力Q＝185.09kN
截面的弯曲应力σw＝M/W＝26.66/0.17＝159.99kPa
截面的剪应力σj＝Q/h＝185.09/1.00＝185.09kPa
a、截面拉应力验算：
σw＝159.99>[σl]=150.00kPa。
故截面拉应力验算不满足要求！
b、截面剪应力验算：
σj＝185.09>[σj]=110.00kPa。
故截面剪应力验算不满足要求！
6．距挡土墙底部高度Hs=1.00m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
47.98
6.32
-303.41
上墙垂直土压力
0.00
1.63
墙上土重
258.71
1.33
344.92
下墙水平土压力
205.41
2.88
-590.99
下墙垂直土压力
2.87
2.21
6.35
墙身自重
519.60
0.17
87.78
墙后水压力
1.25
0.17
-0.21
墙后水重
-0.37
1.40
-0.52
墙前水压力
-1.25
0.17
0.21
∑
253.39
780.81
439.26
-895.13
截面以上所有垂直荷载之和∑G＝780.81kN
截面以上所有水平荷载之和∑H＝253.39kN
对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-455.87kN·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＝2.70m2，计算截面抵抗矩W＝1.22m3
σmax＝664.39kPa，σmin＝-86.02kPa，σj＝93.85kPa
a、截面拉应力验算：
|σmin|＝86.02≤[σl]=150.00kPa，满足要求。
b、截面压应力验算：
σmax＝664.39>[σy]=500.00kPa。
故截面压应力验算不满足要求！
c、截面剪应力验算：
σj＝93.85≤[σj]=110.00kPa，满足要求。
7．距挡土墙底部高度Hs=6.00m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
47.98
1.32
-63.51
上墙垂直土压力
14.39
0.45
6.52
墙上土重
46.67
0.45
21.00
墙身自重
105.60
-0.25
-25.92
∑
47.98
166.67
27.52
-89.43
截面以上所有垂直荷载之和∑G＝166.67kN
截面以上所有水平荷载之和∑H＝47.98kN
对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝-61.91kN·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＝1.70m2，计算截面抵抗矩W＝0.48m3
σmax＝226.57kPa，σmin＝-30.49kPa，σj＝28.22kPa
a、截面拉应力验算：
|σmin|＝30.49≤[σl]=150.00kPa，满足要求。
b、截面压应力验算：
σmax＝226.57≤[σy]=500.00kPa，满足要求。
c、截面剪应力验算：
σj＝28.22≤[σj]=110.00kPa，满足要求。
六、第3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＝0.351
程序算得下墙主动土压力系数Ka＝0.228
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
47.98
7.32
-351.39
上墙垂直土压力
0.00
3.28
墙上土重
258.71
2.98
771.79
下墙水平土压力
248.25
3.29
-817.02
下墙垂直土压力
3.47
3.69
12.79
墙身自重
588.00
1.77
1042.68
墙前土压力
-1.25
0.17
0.21
墙后水压力
20.00
0.67
-13.33
墙后水重
-6.00
2.90
-17.40
墙前水压力
-20.00
0.67
13.33
墙前水重
3.00
0.15
0.45
扬压力
-94.50
1.16
-109.35
淤沙压力
-3.61
0.67
2.41
∑
291.37
752.68
1843.66
-1308.49
所有垂直荷载之和∑G＝752.68kN
所有水平荷载之和∑H＝291.37kN
所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝1843.66kN·m
所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-1308.49kN·m
所有对墙前趾的力矩之和∑M＝535.17kN·m
所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝-480.95kN·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＝0.450×752.681/291.373＝1.16
Kc＝1.16<[Kc]＝1.20，故抗滑稳定安全系数不满足要求
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＝1843.661/1308.494
升级会员 