水泥土墙计算书.docx

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水泥土墙计算书

计算依据：

1《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012

2、《建筑施工计算手册》江正荣编著

3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著

4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著

5、《地基与基础》第三版

、参数信息

水泥土墙

1基本参数

基坑开挖深度h（m）

3.9

水泥土墙体平均重度Ys（kN/m3）

水泥土墙开挖龄期抗压强度设计值

11.15

水泥土墙厚度B（m）

3.3

fcs（N/mm）

嵌固深度ld（m）

基坑外侧水位到坑顶的距离ha（m）

3.5

基坑内侧水位到坑顶的距离hp（m）

支护桩在坑底处的水平位移量u（mm）

基坑底面至软弱下卧层顶面之间的距

地下水渗透稳定性验算

坑底突涌稳定性

离D0（m）

承压水含水层顶面至坑底的土层厚度

3.5

承压水含水层顶面的压力水头高度

D（m）

hw（m）

2、土层参数

序号

土名称

土厚度h（m）

土重度

Y（kN/n3）

黏聚力c（kpa）

内摩擦角©（°

饱和土重度

pat（kN/m）

水土合算

碎石土

否

粘性土

是

3、荷载参数

类型

荷载q（kpa）

距支护边缘的水平

距离a（m）

垂直基坑边的分布

宽度b（m）

平行基坑边的分布

长度l（m）

作用深度d（m）

满布荷载

条形局部荷载

3.5

4、计算系数

结构重要性系数Y

综合分项系数Y

1.25

圆弧滑动稳定安全系数Ks

1.3

抗滑移安全系数Ksl

1.2

抗倾覆安全系数Kov

1.3

抗隆起安全系数Kb

1.4

经验系数nb

0.8

突涌稳定安全系数Kh

1.2

墙体材料的抗剪断系数卩

0.5

、土压力计算

1主动土压力计算

1）主动土压力系数

Kai=tan2（45°血/2）=tan2（45-15/2）=0.589;

Ka2=tan2（45°02）=tan2（45-15/2）=0.589;

Ka3=tan2（45°胆/2）=tan2（45-20/2）=0.49;

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：

0-3.5m

Hi'=[UY+Xqi]/Y[0+3]/18=0.167m

Paki上=YiHi'Kai-2ciKai0-5=18X）.167&589-210X）.5890'5=-13.579kN/m2

Paki下=Y（h什Hi'）Kai-2ciKai0.5=18X（3.5+0.167）0^89-2WX）.589D'5=23.528kN/m2第2层土：

3.5-4m

H2'=[Eihi+Eqi]/sat2=[63+3]/20=3.3m

Pak2上=Ysat2H2'Ka2-2c2Ka20-5=20X3.3E.589-210X}.589°.5=23.525kN/m2

Pak2下=Ysat2（h2+H2'）Ka2-2c2Ka20.5=20X0.5+3.3）0X89-2X）X）.589°5=29.415kN/m2第3层土：

4-9.9m

H3'=[Zh2+Eqi+Eqibi/（bi+2ai）]/sap=[73+3+1.167]/21=3.675m

Pak3上

=[sat3H3'-w（Eh2-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+w（Eh2-ha）=[2iX3.675-i0（X4-3.5）]0.X49-28XX0.490.5+i0X（4-3.5）=29.i66kN/m2

Pak3下

=[sat3（H3'+h3）-w（Eh3-ha）]Ka3-2c3Ka30.5+w（Eh2-ha）=[2iX（3.675+5.9）-i0（9X.9-3.5）]0.4X9-28XX0.490.5+i0X（9.9-3.5）=ii9.967kN/m2

3）水平荷载

临界深度：

Z0=Paki下hi/（Paki上+Paki下）=23.528X5/（13.579+23.528）=2.219m

第1层土

Eaki=0.5Paki下Z0X1=0.5X3.528X219X=26.104kN;

aai=Z0/3+Eh2=2.2i9/3+6.4=7.i4m;

第2层土

Eak2=h2（Pa2上+Pa2下）为/2=0.5（23.525+29.415）1/2=13.235kN;

aa2=h2（2Pa2上+Pa2下）/（3Pa2上+3Pa2

下）+Xh=0.5€）23.525+29.415）/（323.525+329.415）+5.9=6.141m；

第3层土

Eak3=h3（Pa3上+Pa3下）>1/2=5.9（29.166+119.967）1/2=439.942kN;

aa3=h3（2Pa3上+Pa3下）/（3Pa3上+3Pa3

下）=5.9（2>29.166+119.967）/（329J66+3>119.967）=2.351m；

土压力合力：

Eak=艺Eki=26.104+13.235+439.942=479.281kN

合力作用点：

aa=艺（fi£aki）/Eak=（7.1426.104+6.14113.235+2.351439.942）/479.281=2.716m;

2、被动土压力计算

1）被动土压力系数

Kp1=tan2（45°+1/2）=tan2（45+15/2）=1.698;

Kp2=tan2（45°+2/2）=tan2（45+20/2）=2.04;

Kp3=tan2（45°+3/2）=tan2（45+20/2）=2.04;

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：

3.9-4m

H1'=[Z0Y]/Y[0]/18=0m

Ppk1上=YH1'Kp1+2c1Kp10.5=18>0X1.698+2>0>.6980.5=26.061kN/m2

Ppk1下=Y（hi+H1'）Kp1+2c1Kp10.5=18><0.1+0）1698+210R.6980.5=29.118kN/m2第2层土：

4-6.9m

H2'=[刃Y"Y[1.8]/19=0.095m

Ppk2上=YH2'Kp2+2c2Kp20.5=19X0.0952.04+28>2.040.5=26.535kN/m2

Ppk2下=Y（hi+H2'）Kp2+2c2Kp20.5=19N2.9+0.095）2.04+28>2.040.5=138.939kN/m2第3层土：

6.9-9.9m

H3'=[E2Y]/Y3=[56.9]/2仁2.71m

Ppk3上

=[Yt3H3'-Y（Xhhp）]Kp3+2c3Kp30.5+Y（Eh-hp）=[212.71-10（3-3）]204+28X2.040.5+10><3-3）=138.949kN/m2

Ppk3下

=[Yat3（H3'+h3）-y（Xhhp）]Kp3+2c3Kp30.5+Y（Eh-hp）=[21（2.71+3）-10（6-3）]204+28X2.0

40.5+1Ox（6-3）=236.269kN/m2

3）水平荷载

第1层土

Epki=lXhi（Ppi上+Ppi下）/2=1区1€6.061+29.118）/2=2.759kN;

a^i=hi（2Ppi上+Ppi下）/（3Ppi上+3Ppi

下）+Xh=0.1€）26.061+29.118）/（326.061+329.118）+5.9=5.949m；

第2层土

Epk2=1xh2（Pp2上+Pp2下）/2=1&9）（26.535+138.939）/2=239.937kN;

a^2=h2（2Pp2上+Pp2下）/（3Pp2上+3Pp2

下）+Xh=2.9）

（2）26.535+138.939）/（326.535+3138.939）+3=4.122m；

第3层土

Epk3=1Xh3（Pp3上+Pp3下）/2=13）N138.949+236.269）/2=562.827kN;

a^3=h3（2Pp3上+Pp3下）/（3Pp3上+3Pp3

下）=3（2138.949+236.269）/（3138.949+3236.269）=1.37m;

土压力合力：

Epk=艺Eki=2.759+239.937+562.827=805.523kN

合力作用点：

ao=艺pEpki）/Epk=（5.9492（759+4.122239.937+1.37562.827）/805.523=2.205m

3、基坑内侧土反力计算

1）主动土压力系数

Kp1=tan2（45°+1/2）=tan2（45+15/2）=1.698;

Kp2=tan2（45°+2/2）=tan2（45+20/2）=2.04;

Kp3=tan2（45°+3/2）=tan2（45+20/2）=2.04;

2）土压力、地下水产生的水平荷载

第1层土：

3.9-4m

H1'=[Z0Y"Y[0]/18=0m

Psk1上

=（0.2#-©1+c1）X0（1-Xh/|d）ub+YH1'Ka1=（0.2152-15+10）0）；1-0/6）0.012/0.012+180）

1.698=0kN/m2

Psk1下

=（0.2是如+ci）Eh（1-Ehi/ld）ub+Y（h什Hi'）Kai=（0.2朽2-15+10）区1总-0.1/6）0.012/0.012+18^0+0.1）1698=6.99kN/m2

第2层土：

4-6.9m

H2'=[刃Y]/2=[1.8]/19=0.095m

Psk2上

=（0.2彳-竝+C2）Eh（1-Eh1/ld）ub+u2H2'Ka2=（0.2202-20+8）0C1（1-0.1/6）0.012/0.012+19X0.095X2.04=10.369kN/m2

Psk2下

=（0.2毓松+C2）E2（1-Ehid）ub+Y（h2+H2'）Ka2=（0.2202-20+8）3人1-3/6）0.012/0.012+19XJ0.095+2.9）2.04=218.086kN/m2

第3层土：

6.9-9.9m

H3'=[E2h2]/Y3=[56.9]/2仁2.71m

Psk3上

=（0.232-^3+c3）Efe（1-Eh2/ld）ub+Uyat3H3'-y（Eh-hp）]Kp3+y（Eh-hp）=（0.2202-20+8）3X（1-3/6）1>2/12+[212（71-10（3-3）]204+10（3-3）=218.096kN/m2

Psk3下

=（0.232-4s+c3）E3（1-Eh3/ld）ub+uyat3（H3'+h3）-y（E3-hp）]Kp3+y（Eh-hp）=（0.2202-20+8）X6X（1-6/6）1X2/12+[21X（2.71+3）-10（6X-3）]2X.04+10X（6-3）=213.416kN/m2

3）水平荷载

第1层土

Psk1=b0h1（Ps1上+Ps1下）/2=1X.1（0+6.99）/2=0.35kN;

3s1=h1（2Ps1上+Ps1下）/（3Ps1上+3Ps1下）+1212=0.1X（2X0+6.99）/（30+3X6.99）+5.9=5.933m；第2层土

Psk2=b0h2（Ps2上+Ps2下）/2=12.9（10.369+218.086）/2=331.26kN;

as2=h2（2Ps2上+Ps2下）/（3Ps2上+3Ps2

下）+21=2.9>10.369+218.086）/（310.369+3218.086）+3=4.011m；

第3层土

Psk3=b0h3（Ps3上+Ps3下）/2=13>（218.096+213.416）/2=647.268kN;

as3=h3（2Ps3上+Ps3下）/（3Ps3上+3Ps3

下）=3>（2>218.096+213.416）/（3218.096+3>213.416）=1.505m；

土压力合力：

Ppk二艺pki=0.35+331.26+647.268=978.878kN;

合力作用点：

as=艺（0Pski）/Ppk=（5.933>35+4.011>1.26+1.505647.268）/978.878=2.355m

三、稳定性验算

1、滑移稳定性验算

滑移稳定性验算示意图

如上图所示，水泥土墙的滑移稳定性应按下式验算:

满足要求!

倾覆稳定性验算示意图

如上图所示，水泥土墙的倾覆稳定性应按下式验算：

（Epkap+（G-pmB）aG）/（Eakaa）=（805.5232205+（653.4-47X3.3）X1.65）/（479.281X2.716）=1.996Kov=1.3

满足要求!

3、整体滑动稳定性验算

整体滑动稳定性验算示意图

Ksi=E{Clj+[（qjbj+AG）cosjgalj]tanj}/刀（b+AGj）sin9

cj、审一第j土条滑弧面处土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（°bj―第j土条的宽度（m）;

9—第j土条滑弧面中点处的法线与垂直面的夹角（）；

lj—第j土条的滑弧段长度（m），取lj=bj/cosj9

qj―用在第j土条上的附加分布荷载标准值（kPa）;

AGj—第j土条的自重（kN），按天然重度计算；

uj―^第j土条在滑弧面上的孔隙水压力（kPa），采用落底式截水帷幕时，对地下水位以下的砂土、碎石土、粉土，在基坑外侧，可取Uj=Yhwaj，在基坑内侧，可取Uj=Yhwpj；滑弧面在地下水位以上或对地下水位以下的粘性土，取Uj=0；

Y—下水重度（kN/m3）；hwaj―坑外侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；hwpj坑内侧第j土条滑弧面中点的压力水头（m）；

min{Ks1，Ks2，，Ksi，}=1.879>K1.3

满足要求！

4、抗隆起稳定性验算

1）水泥土墙底面处的抗隆起验算

ydi〔h+1d）+qo

VVVVVVVVYvn/

水泥土墙底面处的抗隆起验算示意图—如上图所示，抗隆起稳定性按下式计算：

Y仁艺Y/（h+ld）=196.9/（3.9+6）=19.889kN/m

卩2=艺加/ld=119.9/6=19.983kN/m

（m2ldNq+cNc）/（m1（h+ld）+q0）=（19.9836^3.399+8>14.834）/（19.889X（3.9+6）+3.707）=4.416

Kb=1.4

满足要求！

2）软弱层土的抗隆起验算

Yii（h+Do）十qo

yazDoi—i—―|—|—―I—p-i—

■ILU■J*■」「；"■」，.■■!

F4■』•.?

•J■-ILJ■1•■」F.>■JJ，

软弱层土的抗隆起验算示意图如上图所示，抗隆起稳定性按下式计算：

Y仁艺Y/（h+D0）=196.9/（3.9+6）=19.889kN/m

卩2=艺ryhi/Do=119.9/6=19.983kN/m

（m2D0Nq+cNc）/（mXh+D0）+q0）=（19.9836^6.399+8>14.834）/（19.889（3.0+6）+3.707）=4.416

>Kb=1.4

满足要求！

5、渗透稳定性验算

渗透稳定性验算示意图

承压水作用下的坑底突涌稳定性验算：

D丫/（hyw）=2Dh7（hw甲）=（0.1W+3.4X9）/（410）=1.66

D丫/（h^v）=1.66为=1.2

满足要求！

四、正截面承载力验算

取单位长度水泥土墙进行计算

1、截面弯矩计算

439.94KN13.24kN26.1kN

■>i

647.27KN

b⑴1

331・2GkN

990C

计算简图（kN）

弯矩图（kNm）

Mk=995.254kN.m

M=yoYMk=1X1.25g95.254=1244.068kN.m

14Z67

147.67

3399

3Q&14

06.1

-29227

■292.27

-499.G

499.5

剪力图（kN）

Vk=499.6kN

2、正截面应力计算

1）拉应力

6M/B2-Ysz=6X1244.068/3.32-20X.9=0.487N/mm2<0.15S=1.672N/mm2

满足要求！

2）压应力

6M/B2+yyYsz=6x1244.068/3.$+1X1.2510>9.9=0.933N/mm2Wf=11.15N/mm2满足要求！

3）剪应力

（Eaki-yQ-Epki）/B=（479.281-0.56514-805.523）/3.3=-0.198N/mm2Wf/6=1.858N/mm2

满足要求！

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