扶壁式钢筋混凝土挡土墙设计.docx

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扶壁式钢筋混凝土挡土墙设计

扶壁式挡土墙验算[执行标准：

公路]

计算项目：

扶壁挡土墙100803

计算时间：

2010-08-0310:

36:

05星期二

------------------------------------------------------------------------

原始条件:

墙身尺寸:

墙身总高:

3.200（m）

墙宽:

0.400（m）

墙趾悬挑长DL:

0.600（m）

墙踵悬挑长DL1:

1.800（m）

底板高DH:

0.400（m）

墙趾端部高DH0:

0.300（m）

扶肋间距:

1.200（m）

扶肋厚:

0.400（m）

扶壁两端墙面板悬挑长度:

0.328（m）

钢筋合力点到外皮距离:

50（mm）

墙趾埋深:

0.700（m）

物理参数:

混凝土墙体容重:

25.000（kN/m3）

混凝土强度等级:

C30

纵筋级别:

HRB335

抗剪腹筋等级:

HPB235

裂缝计算钢筋直径:

20（mm）

挡土墙类型:

一般挡土墙

墙后填土内摩擦角:

35.000（度）

墙后填土粘聚力:

0.000（kPa）

墙后填土容重:

18.000（kN/m3）

墙背与墙后填土摩擦角:

17.500（度）

地基土容重:

18.000（kN/m3）

修正后地基土容许承载力:

160.000（kPa）

地基土容许承载力提高系数:

墙趾值提高系数:

1.200

墙踵值提高系数:

1.300

平均值提高系数:

1.000

墙底摩擦系数:

0.500

地基土类型:

土质地基

地基土内摩擦角:

30.000（度）

土压力计算方法:

库仑

坡线土柱:

坡面线段数:

2

折线序号水平投影长（m）竖向投影长（m）换算土柱数

13.0000.0000

25.0000.0000

作用于墙上的附加外荷载数:

1（作用点坐标相对于墙左上角点）

荷载号XYP作用角

（m）（m）（kN）（度）

10.0000.00030.000270.000

地面横坡角度:

20.000（度）

墙顶标高:

0.000（m）

挡墙分段长度:

10.000（m）

钢筋混凝土配筋计算依据:

《混凝土结构设计规范》（GB50010--2002）

=====================================================================

第1种情况:

组合1

=============================================

组合系数:

1.000

1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√

2.填土重力分项系数=1.000√

3.填土侧压力分项系数=1.400√

4.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.400√

5.附加力分项系数=1.000√

=============================================

[土压力计算]计算高度为3.200（m）处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=30.270（度）

按假想墙背计算得到:

第1破裂角：

27.530（度）

Ea=57.603Ex=24.928Ey=51.930（kN）作用点高度Zy=1.067（m）

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：

第2破裂角=27.502（度）第1破裂角=27.490（度）

Ea=54.091Ex=24.974Ey=47.980（kN）作用点高度Zy=1.067（m）

墙身截面积=2.210（m2）重量=55.250kN

整个墙踵上的土重=43.489（kN）重心坐标（0.934,-1.794）（相对于墙面坡上角点）

墙趾板上的土重=3.780（kN）相对于趾点力臂=0.286（m））

（一）滑动稳定性验算

基底摩擦系数=0.500

滑移力=24.974（kN）抗滑力=90.250（kN）

滑移验算满足:

Kc=3.614>1.300

滑动稳定方程验算：

滑动稳定方程满足:

方程值=70.008（kN）>0.0

（二）倾覆稳定性验算

相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.112（m）

相对于墙趾点，墙踵上土重的力臂Zw1=1.534（m）

相对于墙趾点，墙趾上土重的力臂Zw2=0.286（m）

相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=2.245（m）

相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.067（m）

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩=26.639（kN-m）抗倾覆力矩=254.945（kN-m）

倾覆验算满足:

K0=9.570>1.500

倾覆稳定方程验算：

倾覆稳定方程满足:

方程值=234.881（kN-m）>0.0

（三）地基应力及偏心距验算

基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.265（m）

基底压应力:

趾部=83.133踵部=45.795（kPa）

最大应力与最小应力之比=83.133/45.795=1.815

作用于基底的合力偏心距验算满足:

e=0.135<=0.167*2.800=0.467（m）

墙趾处地基承载力验算满足:

压应力=83.133<=192.000（kPa）

墙踵处地基承载力验算满足:

压应力=45.795<=208.000（kPa）

地基平均承载力验算满足:

压应力=64.464<=160.000（kPa）

（四）墙趾板强度计算

标准值:

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.265（m）

基础底压应力:

趾点=83.133踵点=45.795（kPa）

设计值:

作用于基础底的总竖向力=199.692（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=260.730（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.094（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.306（m）

基础底压应力:

趾点=85.736踵点=56.901（kPa）

[趾板根部]

截面高度:

H'=0.400（m）

截面剪力:

Q=40.558（kN）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

截面弯矩:

M=12.374（kN-m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.03%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

截面弯矩:

M（标准值）=11.796（kN-m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.022（mm）。

（五）墙踵板强度计算

标准值:

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.265（m）

基础底压应力:

趾点=83.133踵点=45.795（kPa）

设计值:

作用于基础底的总竖向力=199.692（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=260.730（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.094（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.306（m）

基础底压应力:

趾点=85.736踵点=56.901（kPa）

截面高度:

H'=0.400（m）

踵板边缘的法向应力=61.061（kPa）

踵板边缘的法向应力标准值=50.415（kPa）

踵板与肋结合处剪力:

Q=24.425（kN/m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

跨中弯矩:

M=1.954（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

跨中弯矩:

M（标准值）=1.613（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.003（mm）。

支座弯矩:

M=3.257（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.01%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

支座弯矩:

M（标准值）=2.689（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.005（mm）。

（六）墙面板强度计算

截面厚度:

H'=0.400（m）

替代土压力图形中，面板的设计法向应力=9.561（kPa）

替代土压力图形中，面板的设计法向应力（标准值）=6.829（kPa）

[水平向强度验算]

净跨长为0.800（m）

支座处剪力:

Q=3.824（kN/m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

跨中弯矩:

M=0.306（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

跨中弯矩:

M（标准值）=0.219（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.000（mm）。

支座弯矩:

M=0.510（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

支座弯矩:

M（标准值）=0.364（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.001（mm）。

[竖向强度验算]

最大正弯矩:

M=0.321（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

最大正弯矩:

M（标准值）=0.229（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.000（mm）。

最大负弯矩:

M=1.285（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

最大负弯矩:

M（标准值）=0.918（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.002（mm）。

（七）肋板截面强度验算

[距离墙顶0.700（m）处]

截面宽度B=0.400（m）

截面高度H=0.850（m）

翼缘宽度BT=0.600（m）

翼缘高度HT=0.400（m）

截面剪力Q=2.008（kN）

截面弯矩M=0.468（kN-m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

抗弯受拉筋:

As=729（mm2）

转换为斜钢筋:

As/cosα=867（mm2）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

截面弯矩M（标准值）=0.335（kN-m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.000（mm）。

[距离墙顶1.400（m）处]

截面宽度B=0.400（m）

截面高度H=1.300（m）

翼缘宽度BT=0.800（m）

翼缘高度HT=0.400（m）

截面剪力Q=8.031（kN）

截面弯矩M=3.748（kN-m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

抗弯受拉筋:

As=1115（mm2）

转换为斜钢筋:

As/cosα=1326（mm2）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

截面弯矩M（标准值）=2.677（kN-m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.001（mm）。

[距离墙顶2.100（m）处]

截面宽度B=0.400（m）

截面高度H=1.750（m）

翼缘宽度BT=1.000（m）

翼缘高度HT=0.400（m）

截面剪力Q=18.069（kN）

截面弯矩M=12.649（kN-m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

抗弯受拉筋:

As=1501（mm2）

转换为斜钢筋:

As/cosα=1785（mm2）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

截面弯矩M（标准值）=9.035（kN-m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.002（mm）。

[距离墙顶2.800（m）处]

截面宽度B=0.400（m）

截面高度H=2.200（m）

翼缘宽度BT=1.200（m）

翼缘高度HT=0.400（m）

截面剪力Q=32.123（kN）

截面弯矩M=29.982（kN-m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

抗弯受拉筋:

As=1888（mm2）

转换为斜钢筋:

As/cosα=2244（mm2）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.01%

截面弯矩M（标准值）=21.416（kN-m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.003（mm）。

=====================================================================

第2种情况:

组合2

=============================================

组合系数:

1.000

1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√

2.填土重力分项系数=1.000√

3.填土侧压力分项系数=1.000√

4.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√

5.附加力分项系数=1.000√

=============================================

[土压力计算]计算高度为3.200（m）处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=30.270（度）

按假想墙背计算得到:

第1破裂角：

27.530（度）

Ea=57.603Ex=24.928Ey=51.930（kN）作用点高度Zy=1.067（m）

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：

第2破裂角=27.502（度）第1破裂角=27.490（度）

Ea=54.091Ex=24.974Ey=47.980（kN）作用点高度Zy=1.067（m）

墙身截面积=2.210（m2）重量=55.250kN

整个墙踵上的土重=43.489（kN）重心坐标（0.934,-1.794）（相对于墙面坡上角点）

墙趾板上的土重=3.780（kN）相对于趾点力臂=0.286（m））

（一）滑动稳定性验算

基底摩擦系数=0.500

滑移力=24.974（kN）抗滑力=90.250（kN）

滑移验算满足:

Kc=3.614>1.300

滑动稳定方程验算：

滑动稳定方程满足:

方程值=70.401（kN）>0.0

（二）倾覆稳定性验算

相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.112（m）

相对于墙趾点，墙踵上土重的力臂Zw1=1.534（m）

相对于墙趾点，墙趾上土重的力臂Zw2=0.286（m）

相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=2.245（m）

相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.067（m）

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩=26.639（kN-m）抗倾覆力矩=254.945（kN-m）

倾覆验算满足:

K0=9.570>1.500

倾覆稳定方程验算：

倾覆稳定方程满足:

方程值=202.457（kN-m）>0.0

（三）地基应力及偏心距验算

基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.265（m）

基底压应力:

趾部=83.133踵部=45.795（kPa）

最大应力与最小应力之比=83.133/45.795=1.815

作用于基底的合力偏心距验算满足:

e=0.135<=0.167*2.800=0.467（m）

墙趾处地基承载力验算满足:

压应力=83.133<=192.000（kPa）

墙踵处地基承载力验算满足:

压应力=45.795<=208.000（kPa）

地基平均承载力验算满足:

压应力=64.464<=160.000（kPa）

（四）墙趾板强度计算

标准值:

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.265（m）

基础底压应力:

趾点=83.133踵点=45.795（kPa）

设计值:

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.265（m）

基础底压应力:

趾点=83.133踵点=45.795（kPa）

[趾板根部]

截面高度:

H'=0.400（m）

截面剪力:

Q=38.450（kN）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

截面弯矩:

M=11.796（kN-m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.03%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

截面弯矩:

M（标准值）=11.796（kN-m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.022（mm）。

（五）墙踵板强度计算

标准值:

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.265（m）

基础底压应力:

趾点=83.133踵点=45.795（kPa）

设计值:

作用于基础底的总竖向力=180.500（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=228.306（kN-m）

基础底面宽度B=2.800（m）偏心距e=0.135（m）

基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.265（m）

基础底压应力:

趾点=83.133踵点=45.795（kPa）

截面高度:

H'=0.400（m）

踵板边缘的法向应力=50.415（kPa）

踵板边缘的法向应力标准值=50.415（kPa）

踵板与肋结合处剪力:

Q=20.166（kN/m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

跨中弯矩:

M=1.613（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

跨中弯矩:

M（标准值）=1.613（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.003（mm）。

支座弯矩:

M=2.689（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.01%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

支座弯矩:

M（标准值）=2.689（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.005（mm）。

（六）墙面板强度计算

截面厚度:

H'=0.400（m）

替代土压力图形中，面板的设计法向应力=6.829（kPa）

替代土压力图形中，面板的设计法向应力（标准值）=6.829（kPa）

[水平向强度验算]

净跨长为0.800（m）

支座处剪力:

Q=2.732（kN/m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

跨中弯矩:

M=0.219（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

跨中弯矩:

M（标准值）=0.219（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.000（mm）。

支座弯矩:

M=0.364（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

支座弯矩:

M（标准值）=0.364（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.001（mm）。

[竖向强度验算]

最大正弯矩:

M=0.229（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

最大正弯矩:

M（标准值）=0.229（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.000（mm）。

最大负弯矩:

M=0.918（kN-m/m）

抗弯拉筋构造配筋:

配筋率Us=0.00%

抗弯受拉筋:

As=858（mm2）

最大负弯矩:

M（标准值）=0.918（kN-m/m）

最大裂缝宽度：

δfmax=0.002（mm）。

（七）肋板截面强度验算

[距离墙顶0.700（m）处]

截面宽度B=0.400（m）

截面高度H=0.850（m）

翼缘宽度BT=0.600（m）

翼缘高度HT=0.400（m）

截面剪力Q=1.434（kN）

截面弯矩M=0.335（kN-m）

截面抗剪验算满足，不需要配抗剪腹筋

抗弯受拉筋:

As=729（mm2）