悬臂式挡土墙计算书.docx
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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_____________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》
《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008），以下简称《砼规》
《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=0.30m，墙面上部高度H=7.20m
前趾宽度B2=1.00m，后踵宽度B3=5.20m
前趾端部高度H2=0.80m，前趾根部高度H4=0.80m
后踵端部高度H1=0.40m，后踵根部高度H3=0.80m
墙背坡比=1:
0.069，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
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
混凝土强度等级：
C15
钢筋强度等级：
一级，保护层厚度as=0.050m
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：
郎肯土压力计算公式如下：
E＝0.5×γ×H2×Ka
Ex＝E×cos（β）
Ey＝E×sin（β）
Ka＝cosβ×[cosβ-（cos2β-cos2φ）1/2]/[cosβ+（cos2β-cos2φ）1/2]（《规范》式A.0.1-3）
式中：
E为作用于墙背的土压力，作用点为距墙底1/3高处，
方向与水平面成β夹角
Ka为主动土压力系数
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：
程序算得主动土压力系数Ka＝0.351
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
水平土压力
191.47
2.68
-512.36
垂直土压力
0.00
1.67
墙上土重
46.97
4.58
215.22
墙上土重
730.64
4.38
3196.84
墙身自重
212.96
2.26
481.08
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
46.97
4.58
215.22
墙前水压力
-11.25
0.50
5.63
墙前水重
7.00
0.50
3.50
扬压力
-209.99
2.92
-612.44
∑
190.22
834.56
4117.70
-1130.43
所有垂直荷载之和∑G＝834.56kN
所有水平荷载之和∑H＝190.22kN
所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝4117.70kN·m
所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-1130.43kN·m
所有对墙前趾的力矩之和∑M＝2987.27kN·m
所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝66.45kN·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＝0.450×834.559/190.216＝1.97
Kc＝1.97≥[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＝4117.697/1130.429＝3.64
Ko＝3.64≥[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＝7.00m2，底板截面抵抗矩W＝8.17m3
Pmax＝834.56/7.00＋66.45/8.17＝127.37kPa
Pmin＝834.56/7.00－66.45/8.17＝111.09kPa
Pmax＝127.37≤1.2[σo]＝360.00，满足要求。
（Pmin＋Pmax）/2＝119.23≤[σo]＝300.00，满足要求
η＝Pmax/Pmin＝127.37/111.09＝1.15<1.5，满足要求。
5．前趾根部内力：
作用在前趾根部截面的弯矩M＝35.27kN·m，剪力Q＝108.66kN
6．后踵根部内力：
作用在后踵根部截面的弯矩M＝846.85kN·m，剪力Q＝161.96kN
7．距挡土墙底部高度Hs=0.80m水平截面内力：
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
水平土压力
156.44
2.39
-373.35
垂直土压力
0.00
0.23
墙上土重
0.17
0.38
0.07
墙上土重
32.68
0.23
7.58
墙身自重
98.97
-0.11
-10.49
墙后水压力
2.45
0.23
-0.57
墙后水重
0.17
0.38
0.07
墙前水压力
-2.45
0.23
0.57
∑
156.44
-376.13
0.00
131.99
8．距挡土墙底部高度Hs=3.20m水平截面应力内力：
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
68.90
1.59
-109.56
垂直土压力
0.00
0.21
墙上土重
14.66
0.21
3.01
墙身自重
55.99
-0.07
-4.11
∑
68.90
-110.65
0.00
70.65
9．距挡土墙底部高度Hs=5.60m水平截面内力：
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
17.05
0.80
-13.64
垂直土压力
0.00
0.18
墙上土重
3.66
0.18
0.65
墙身自重
23.00
-0.04
-0.89
∑
17.05
-13.88
0.00
26.66
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：
程序算得主动土压力系数Ka＝0.351
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
水平土压力
191.47
2.68
-512.36
垂直土压力
0.00
1.67
墙上土重
46.97
4.58
215.22
墙上土重
730.64
4.38
3196.84
墙身自重
212.96
2.26
481.08
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
46.97
4.58
215.22
墙前水压力
-11.25
0.50
5.63
墙前水重
7.00
0.50
3.50
扬压力
-209.99
2.92
-612.44
淤沙压力
-3.61
0.67
2.41
墙前沙重
3.40
0.50
1.70
∑
186.61
837.96
4121.80
-1130.43
所有垂直荷载之和∑G＝837.96kN
所有水平荷载之
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