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悬臂式挡土墙计算书

悬臂式挡土墙计算书

项目名称__________________________

设计_____________校对_____________审核_____________

计算时间2017年11月3日（星期五）18:

21

图1　墙体计算模型和地基图

一、设计数据和设计依据

1.基本参数

挡土墙类型:

一般地区挡土墙

墙顶标高:

1.100m

墙前填土面标高:

0.000m

2.土压力计算参数

土压力计算方法:

库伦土压力

主动土压力增大系数:

λE=1.0

3.安全系数

抗滑移稳定安全系数:

KC=1.30

抗倾覆稳定安全系数:

K0=1.60

4.裂缝控制

控制裂缝宽度:

否

5.墙身截面尺寸

墙身高:

H=2.100m

墙顶宽:

b=0.250m

墙面倾斜坡度:

1:

m1=1:

0.0000

墙背倾斜坡度:

1:

m2=1:

0.0000

墙趾板长度:

B1=0.500m

墙踵板长度:

B3=0.500m

墙趾板端部高:

h1=0.400m

墙趾板根部高:

h2=0.400m

墙踵板端部高:

h3=0.400m

墙踵板根部高:

h4=0.400m

墙底倾斜斜度:

m3=0.000

加腋类型:

两侧加腋

墙面腋宽:

y1=0.000m

墙面腋高:

y2=0.000m

墙背腋宽:

y3=0.000m

墙背腋高:

y4=0.000m

6.墙身材料参数

混凝土重度:

γc=25.00KN/m3

混凝土强度等级:

C30

墙背与土体间摩擦角:

δ=17.50°

土对挡土墙基底的摩擦系数:

μ=0.600

钢筋合力点至截面近边距离:

as=35mm

纵向钢筋级别:

HRB400

纵向钢筋类别:

带肋钢筋

箍筋级别:

HRB400

7.墙后填土表面参数

表1　墙后填土表面参数

坡线编号

与水平面夹角

（°）

坡线水平投影长

（m）

坡线长

（m）

换算土柱数

1

0.00

2.00

2.00

0.00

表2　换算土柱参数

土柱编号

距坡线端部距离

（m）

土柱高度

（m）

土柱水平投影长

（m）

8.墙后填土性能参数

表3　墙后填土性能参数

层号

土层名称

层厚

（m）

层底标高

（m）

重度γ

（kN/m3）

粘聚力c

（kPa）

内摩擦角φ

（°）

1

中砂

7.000

-5.900

18.00

2.00

35.00

9.地基土参数

地基土修正容许承载力:

fa=260.00kPa

基底压力及偏心距验算:

按基底斜面长计算

10.附加外力参数

是否计算附加外力:

否

11.基础参数

基础类型:

天然地基

12.设计参考资料

《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

《水工挡土墙设计规范》（TB10025-2006J127-2006）

《支挡结构设计手册》（第二版）,尉希成等.北京:

中国建筑工业出版社，2004.

《特种结构设计》,莫骄.北京:

中国计划出版社.

《公路支挡结构》,凌天清等.北京:

人民交通出版社,2006.

二、整体稳定性计算

1.土压力计算

计算高度:

Hc=2.100m.

土压力计算方法:

库伦土压力,计算墙背为墙踵底部和墙顶墙背侧顶点连线的假想墙背.

墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力:

假想墙背与竖直面的夹角α0=13.392°,第一破裂角α1=29.133°;

土压力大小Ea=10.09kN;

水平向分力Eax=6.70kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=0.702m;

竖直向分力Eay=7.55kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=1.083m.

2.滑移稳定性验算

（1）作用在挡土墙上的各力系

表4　作用在挡土墙上的各力系

名称和符号

大小

kN/m

Fx

（kN/m）

Fy

（kN/m）

Zx

（m）

Zy

（m）

墙体自重Gc

23.13

0.00

23.13

0.625

0.682

墙后土重Gr

6.19

0.00

6.19

0.885

0.967

墙前土重Gf

5.40

0.00

5.40

0.250

0.700

注[1]Fx——水平方向分力,水平向左取正（余下全文相同）

Fy——竖直方向分力,竖直向下取正（余下全文相同）

Zx——作用点距墙趾点的水平距离（余下全文相同）

Zy——作用点距墙趾点的竖直距离（余下全文相同）

（2）抗滑移稳定性系数

基底摩擦系数为f=0.600,底板坡度m3=0.000.

按挡土墙荷载组合系数表取最不利组合计算,最不利组合号为[1]:

平行于基底的抗滑移力为

平行于基底的滑移力为

抗滑移稳定性系数

满足验算要求.

3.倾覆稳定性验算

验算墙体绕墙趾旋转的倾覆稳定性,最不利组合号为[1]:

倾覆力矩

抗倾覆力矩

抗倾覆稳定性系数

满足验算要求.

三、基底应力和偏心距验算

基底应力和偏心距验算方法:

按基底斜面长计算.

表5　荷载标准组合下作用于基底的力

组合号

总法向力F

（kN）

总弯矩M

（kN·m）

Zn

（m）

2

42.265

24.75

0.586

注[2]Zn——基础底面合力作用点距离墙趾点的距离

表6　基底应力及偏心距计算结果

组合

e

（m）

验算结果

Pk

（kPa）

验算结果

Pmax

（kPa）

验算结果

Pmin

（kPa）

零应力面积比

2

0.039

e≤[e]

33.81

pk≤fa

40.22

pmax≤1.2fa

27.40

0.000

fa=260.00kPa.

注[3]e——基底偏心距;

[e]——基底容许偏心距;

Pk——基底平均应力;

fa——修正后的地基承载力特征值;

Pmax——基底最大应力;

Pmin——基底最小应力;

B——基底面的计算长度.

四、截面配筋和裂缝计算

受弯构件最小配筋率

;

抗剪箍筋最小配箍率

.

1.趾板根部1-1截面计算

（1）截面内力

表7　截面1-1竖向外力

名称和符号

大小

（kN）

Fy

（kN）

Zx

（m）

Zy

（m）

趾板自重Gc

5.00

5.00

0.250

0.200

覆土自重Gs

5.40

5.40

0.250

0.700

表8　截面1-1各内力项和组合号对应的基底反力

内力项

组合号

PBn

PBnx（kN）

PBny（kN）

ZBnx

ZBny

M1=2.989kN·m

4

0.00

-25.42

0.244

0.000

Mq=2.214kN·m

5

0.00

-18.83

0.244

0.000

V=11.378kN

4

0.00

-25.42

0.244

0.000

注[4]M1——最大正弯矩设计值（使板底受拉为正弯矩）;

M2——最大负弯矩设计值;

Mq——弯矩准永久组合值;

V——最大剪力设计值;

PBn——基底反力,根据墙上部荷载效应取相应组合值计算.

（2）配筋计算

截面计算高度:

h=400mm;

下部抗弯纵筋计算面积:

取As1=800.00mm2

选配钢筋:

14@180;

实配面积:

855.21mm2;

上部抗弯纵筋计算面积:

取As2=800.00mm2

选配钢筋:

14@180;

实配面积:

855.21mm2;

抗剪配筋计算配筋率:

无需配置抗剪钢筋;

裂缝宽度:

ωmax=0.003mm.

2.踵板根部1'-1'截面计算

（1）土压力计算

计算高度:

Hc=1.700m.

土压力计算方法:

库伦土压力,计算墙背为墙踵顶部和墙顶墙背侧顶点连线的假想墙背.

墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力:

假想墙背与竖直面的夹角α0=16.390°,第一破裂角α1=28.564°;

土压力大小Ea=6.90kN;

水平向分力Eax=4.31kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=0.965m;

竖直向分力Eay=5.39kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=1.084m.

（2）截面内力

表9　截面1'-1'竖向外力

名称和符号

大小

（kN）

Fy

（kN）

Zx

（m）

Zy

（m）

踵板自重Gc

5.00

5.00

1.000

0.200

覆土自重Gs

7.65

7.65

0.917

0.967

表10　截面1'-1'各内力项和组合号对应的土压力和基底反力

内力项

组合

外力项

大小（kN）

Fx（kN）

Fy（kN）

Zx（m）

Zy（m）

Mq=-0.015kN·mM2=-0.021kN·m

54

PBnPBn

14.9820.23

0.000.00

-14.98-20.23

0.9930.993

0.0000.000

EyEy

2.522.52

0.000.00

2.522.52

1.1861.186

0.6170.617

V=0.250kN

4

PBn

20.23

0.00

-20.23

0.993

0.000

Ey

2.52

0.00

2.52

1.186

0.617

注[5]M1——最大正弯矩设计值（使板顶部受拉为正弯矩）;

PBn——基底反力,根据墙上部荷载效应取相应组合值计算;

Ey——土压力值,近似认为土压力沿计算高度线性分布,按组合效应取值.

（3）配筋计算

截面计算高度:

h=400mm;

上部抗弯纵筋计算面积:

取As1=800.00mm2

选配钢筋:

14@180;

实配面积:

855.21mm2;

下部抗弯纵筋计算面积:

取As2=800.00mm2

选配钢筋:

14@180;

实配面积:

855.21mm2;

抗剪配筋计算配筋率:

无需配置抗剪钢筋;

裂缝宽度:

ωmax=0.000mm.

3.立板水平截面1"-1"截面计算

（1）立板土压力计算

计算高度:

Hc=0.567m.

土压力计算方法:

库伦土压力,计算墙背为立板计算截面以上的真实墙背.

墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力:

假想墙背与竖直面的夹角α0=0.000°,第一破裂角α1=27.806°;

土压力大小Ea=0.04kN;

水平向分力Eax=0.04kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=1.783m;

竖直向分力Eay=0.01kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=0.750m.

（2）截面内力

表11　截面1"-1"水平向外力

名称和符号

大小

Fx

Zx

Zy

表12　截面1"-1"各内力项和组合号对应的水平地震作用

内力项

组合

外力项

大小（kN）

Fx（kN）

Fy（kN）

Zx（m）

Zy（m）

M1=0.014kN·m

4

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.817

Mq=0.010kN·m

5

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.817

V=0.055kN

4

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.817

注[6]PS——考虑地震作用下的墙身的水平地震作用.

（3）配筋计算

截面计算高度:

h=250mm;

墙背抗弯纵筋计算面积:

取As1=500.00mm2

选配钢筋:

12@200;

实配面积:

565.49mm2;

墙面抗弯纵筋计算面积:

取As2=500.00mm2

选配钢筋:

12@200;

实配面积:

565.49mm2;

抗剪配筋计算配筋率:

无需配置抗剪钢筋;

裂缝宽度:

ωmax=0.000mm.

4.立板水平截面2"-2"截面计算

（1）立板土压力计算

计算高度:

Hc=1.133m.

土压力计算方法:

库伦土压力,计算墙背为立板计算截面以上的真实墙背.

墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力:

墙背与竖直面的夹角α0=0.000°,第一破裂角α1=28.568°;

土压力大小Ea=1.10kN;

水平向分力Eax=1.05kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=1.383m;

竖直向分力Eay=0.33kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=0.750m.

（2）截面内力

表13　截面2"-2"水平向外力

名称和符号

大小

Fx

Zx

Zy

表14　截面2"-2"各内力项和组合号对应的水平地震作用

内力项

组合

外力项

大小（kN）

Fx（kN）

Fy（kN）

Zx（m）

Zy（m）

M1=0.590kN·m

4

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.533

Mq=0.437kN·m

5

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.533

V=1.416kN

4

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.533

（3）配筋计算

截面计算高度:

h=250mm;

墙背抗弯纵筋计算面积:

取As1=500.00mm2

选配钢筋:

12@200;

实配面积:

565.49mm2;

墙面抗弯纵筋计算面积:

取As2=500.00mm2

选配钢筋:

12@200;

实配面积:

565.49mm2;

抗剪配筋计算配筋率:

无需配置抗剪钢筋;

裂缝宽度:

ωmax=0.001mm.

5.立板水平截面3"-3"截面计算

（1）立板土压力计算

计算高度:

Hc=1.700m.

土压力计算方法:

库伦土压力,计算墙背为立板计算截面以上的真实墙背.

墙背俯斜,需判断是否存在第二破裂面,计算后发现第二破裂面不存在.第一破裂面土压力:

墙背与竖直面的夹角α0=0.000°,第一破裂角α1=28.969°;

土压力大小Ea=3.58kN;

水平向分力Eax=3.41kN,距墙趾顶点的竖直距离Zay=0.995m;

竖直向分力Eay=1.08kN,距墙趾顶点的水平距离Zax=0.750m.

（2）截面内力

表15　截面3"-3"水平向外力

名称和符号

大小

Fx

Zx

Zy

表16　截面3"-3"各内力项和组合号对应的水平地震作用

内力项

组合

外力项

大小（kN）

Fx（kN）

Fy（kN）

Zx（m）

Zy（m）

M1=2.741kN·m

4

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.250

Mq=2.030kN·m

5

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.250

V=4.605kN

4

PS

0.00

0.00

0.00

0.625

1.250

（3）配筋计算

截面计算高度:

h=250mm;

墙背抗弯纵筋计算面积:

取As1=500.00mm2

选配钢筋:

12@200;

实配面积:

565.49mm2;

墙面抗弯纵筋计算面积:

取As2=500.00mm2

选配钢筋:

12@200;

实配面积:

565.49mm2;

抗剪配筋计算配筋率:

无需配置抗剪钢筋;

裂缝宽度:

ωmax=0.006mm.

6.悬臂式挡土墙配筋方案

表17　悬臂式挡土墙配筋方案

位置

类型

计算面积

（mm2/m）

主筋直径

（mm）

主筋间距

（mm）

实配面积

（mm2/m）

裂缝宽度

（mm）

墙立壁

墙背纵向钢筋

35.484

12

200

565.49

0.006

墙背水平钢筋

——

10

200

392.70

——

墙面纵向钢筋

0.000

12

200

565.49

0.000

墙面水平钢筋

——

10

200

392.70

——

墙趾板

底面纵向钢筋

22.764

14

180

855.21

0.003

底面水平钢筋

——

14

250

615.75

——

顶面纵向钢筋

0.000

14

180

855.21

0.000

顶面水平钢筋

——

14

250

615.75

——

墙踵板

顶面纵向钢筋

0.000

14

180

855.21

0.000

顶面水平钢筋

——

14

250

615.75

——

底面纵向钢筋

0.157

14

180

855.21

0.000

底面水平钢筋

——

14

250

615.75

——

五、墙体配筋图

悬臂式挡土墙配筋图如图2.

图2　悬臂式挡土墙配筋图

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