水工挡土墙设计例题汇总.docx

1、水工挡土墙设计例题汇总半重力式挡土墙计算书一、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(SL3792007)，以下简称规范 水工混凝土结构设计规范(SL 191-2008)，以下简称砼规 水工建筑物荷载设计规范(DL 50771997) 水工挡土墙设计(中国水利水电出版社) 2断面尺寸参数： 挡土墙断面型式为：双折轻型半重力式挡土墙。 墙顶宽度B1 = 0.50m， 墙面上部高度H = 7.00m 前趾宽度B2 = 1.20m， 后踵宽度B3 = 2.40m 前趾端部高度H2 = 1.00m， 前趾根部高度H4 = 1.00m 后踵端部高度H3 = 0.50m， 后踵

2、根部高度H5 = 1.00m 墙背坡比 = 1 : 0.000，墙面坡比 = 1 : 0.000 墙背上折线段高度H1 = 1.00 m，墙背中间折线段高度B4 = 1.56 m 3设计参数： 挡土墙的建筑物级别为3级，荷载组合为基本组合。 抗震类型：非抗震区挡土墙。 水上回填土内摩擦角 = 32.00度， 水下回填土内摩擦角 = 32.00度 回填土凝聚力C = 0.00kN/m2， 墙底与地基间摩擦系数f = 0.40 基础为非岩石地基。 填土面与水平面夹角 = 0.00度， 回填土顶面均布荷载q = 36.00kN/m 地下水位距墙底高h1 = 2.00m， 墙前水深(墙底算起)h2 =

3、 1.00m 回填土湿容重1 = 18.00kN/m3， 回填土浮容重2 = 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 = 0.050 m 地基允许承载力o = 220.00 kPa三、计算过程： 1计算公式： 郎肯土压力计算公式如下： E 0.5H2Ka Ex Ecos() Ey Esin() Ka tan2（45-/2） （规范式A.0.1-4） 式中： E为作用于墙背的土压力，作用点为距墙底1/3高处， 方向与水平面成夹角 Ka为土压力系数 程序算得水上的土压力系数Ka = 0.307 程序算得水下的土压力系数Ka = 0.307 2总水平力、总

4、竖向力及各力对前趾力矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂正力矩负力矩水平土压力E1x99.554.00-398.21水平土压力E2x66.375.00-331.84水平土压力E3x6.150.67-4.10水平土压力E4x88.491.00-88.49墙身自重G1317.762.16685.59墙后水压力Ph20.000.67-13.33墙前水压力Ph-5.000.331.67墙后水重P1v31.304.48140.33墙后土重F131.304.48140.33墙后土重F2369.183.931449.06填土表面均布荷载G2142.563.6852

5、4.62扬压力W1-56.602.83-160.18扬压力W2-28.303.77-106.79275.56807.202941.59-1102.93 所有垂直荷载之和G807.20kN 所有水平荷载之和FH275.56kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和MV2941.59kNm 所有对墙前趾的倾覆力矩之和MH-1102.93kNm 所有对墙前趾的力矩之和M1838.66kNm 3抗滑稳定验算： 抗滑稳定安全系数计算公式为： KcfG/FH 从规范中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数Kc1.25 Kc0.400807.200/275.5551.17 Kc1.17 2.0 故地基承载力不满足要求！四

6、、立墙承载力验算及配筋计算： 1计算依据： 立墙按偏心受压构件进行承载力和配筋计算： 首先按素混凝土偏心受压构件进行承载力验算，验算公式如下： KN mftbh/（6eo/h-1） 砼规 式5.2.3-3 KN fcbh/（6eo/h+1） 砼规 式5.2.3-4 如果承载力验算不满足，则进行配筋计算，公式如下： KN fcb+fyAs-sAs 砼规式6.3.2-1 KNe fcb（ho-/2）+fyAs（ho-as） 砼规式6.3.2-2 当满足下述条件时，可不配置抗剪钢筋： KV 0.7hftbho 砼规式6.5.4-1 h （800 / ho）1/4 砼规式6.5.4-2 上式中当ho

7、2000时，取ho = 2000 2A-A截面（距墙底高度h = 1.000 m）计算结果： a、总水平力、总竖向力及各力对截面中心弯矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂弯矩水平土压力E1x99.553.00-298.66水平土压力E2x66.374.00-265.47水平土压力E3x1.540.33-0.51水平土压力E4x44.250.50-22.12墙身自重G1196.32-0.34-66.64墙后水压力Ph5.000.33-1.67墙后水重P1v32.50-0.10-3.14墙后土重F132.50-0.10-3.14墙后土重F223.400.

8、122.81填土表面均布荷载G246.800.125.62216.70331.52-652.93 b、按素混凝土偏心受压构件验算截面承载力： 计算截面高度h 2060 mm，宽度b 1000 mm，计算长度lo = 7000 mm 承受弯矩M 652930562 Nmm，轴力N 331520 N b=1000mm时，从砼规表5.2.2-1查得素混凝土构件稳定系数 0.935 KN 1.30331520 430976 N fcbh 0.9357.2010002060 13867920 N 按照素混凝土轴心受压构件验算承载力满足要求。 eo M / N 652930562 / 331520 196

9、9.5 mm b=2060mm时，从砼规表5.2.2-1查得素混凝土构件稳定系数 1.000 从砼规附录C中表C1查得截面抵抗矩的塑性系数m 1.31 KN 2.00331520 663040 N mftbh/（6eo/h-1） 1.0001.310.9110002060/（61969.5/2060-1） 518765 N 按素混凝土偏心受压构件验算受拉区承载力不满足要求，须进行配筋计算！ c、抗剪验算结果： 截面高度h = 2060 mm；有效高度ho = 2010 mm；截面宽度b = 1000 mm； 截面剪力设计值V = 216701 N h = 800/min（ho，2000）1/4

10、 = （800/2000）1/4 = 0.795 KV = 1.20216701 = 260041 N 0.7hftbho = 0.70.7950.9110002010 = 1018241 N 故受剪验算满足要求！ 3B-B截面（距墙底高度h = 4.000 m）计算结果： a、总水平力、总竖向力及各力对截面中心弯矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂弯矩水平土压力E1x44.251.33-58.99水平土压力E2x44.252.00-88.49墙身自重G176.08-0.20-15.3588.4976.08-162.83 b、按素混凝土偏心受压构件验

11、算截面承载力： 计算截面高度h 1280 mm，宽度b 1000 mm，计算长度lo = 4000 mm 承受弯矩M 162834492 Nmm，轴力N 76080 N b=1000mm时，从砼规表5.2.2-1查得素混凝土构件稳定系数 1.000 KN 1.3076080 98904 N fcbh 1.0007.2010001280 9216000 N 按照素混凝土轴心受压构件验算承载力满足要求。 eo M / N 162834492 / 76080 2140.3 mm b=1280mm时，从砼规表5.2.2-1查得素混凝土构件稳定系数 1.000 从砼规附录C中表C1查得截面抵抗矩的塑性系

12、数m 1.45 KN 2.0076080 152160 N mftbh/（6eo/h-1） 1.0001.450.9110001280/（62140.3/1280-1） 186762 N 按素混凝土偏心受压构件验算受拉区承载力满足要求。 KN 1.3076080 98904 N fcbh/（6eo/h+1） 1.0007.2010001280/（62140.3/1280+1） 835336 N 按素混凝土偏心受压构件验算受压区承载力满足要求，无须进行配筋计算！ c、抗剪验算结果： 截面高度h = 1280 mm；有效高度ho = 1230 mm；截面宽度b = 1000 mm； 截面剪力设计值

13、V = 88490 N h = （800/ho）1/4 = （800/1230）1/4 = 0.898 KV = 1.2088490 = 106189 N 0.7hftbho = 0.70.8980.9110001230 = 703624 N 故受剪验算满足要求！ 4C-C截面（距墙底高度h = 7.000 m）计算结果： a、总水平力、总竖向力及各力对截面中心弯矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂弯矩水平土压力E1x2.770.33-0.92水平土压力E2x11.060.50-5.53墙身自重G112.00-0.00-0.0013.8312.00-

14、6.45 b、按素混凝土偏心受压构件验算截面承载力： 计算截面高度h 500 mm，宽度b 1000 mm，计算长度lo = 1000 mm 承受弯矩M 6452429 Nmm，轴力N 12000 N b=500mm时，从砼规表5.2.2-1查得素混凝土构件稳定系数 1.000 KN 1.3012000 15600 N fcbh 1.0007.201000500 3600000 N 按照素混凝土轴心受压构件验算承载力满足要求。 eo M / N 6452429 / 12000 537.7 mm b=500mm时，从砼规表5.2.2-1查得素混凝土构件稳定系数 1.000 从砼规附录C中表C1查

15、得截面抵抗矩的塑性系数m 1.71 KN 2.0012000 24000 N mftbh/（6eo/h-1） 1.0001.710.911000500/（6537.7/500-1） 142281 N 按素混凝土偏心受压构件验算受拉区承载力满足要求。 KN 1.3012000 15600 N fcbh/（6eo/h+1） 1.0007.201000500/（6537.7/500+1） 483064 N 按素混凝土偏心受压构件验算受压区承载力满足要求，无须进行配筋计算！ c、抗剪验算结果： 截面高度h = 500 mm；有效高度ho = 450 mm；截面宽度b = 1000 mm； 截面剪力设计

16、值V = 13827 N h = 800/max（ho，800）1/4 = （800/800）1/4 = 1.000 KV = 1.2013827 = 16592 N 0.7hftbho = 0.71.0000.911000450 = 286650 N 故受剪验算满足要求！五、后踵根部D-D截面承载力验算及配筋计算： 1计算依据： 截面按受弯构件进行承载力和配筋计算： 首先按素混凝土受弯构件进行承载力验算，验算公式如下： KN 1/6mftbh2 砼规 式5.3.2 如果承载力验算不满足，则进行配筋计算，公式如下： KM fcb（ho-/2）+fyAs（ho-as） 砼规式6.2.1-1 fc

17、b fyAs - fyAs 砼规式6.2.1-2 当满足下述条件时，可不配置抗剪钢筋： KV 0.7hftbho 砼规式6.5.4-1 h （800 / ho）1/4 砼规式6.5.4-2 上式中当ho 2000时，取ho = 2000 2总水平力、总竖向力及各力对截面弯矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂弯矩后踵自重G143.201.0746.08墙后水重P1v30.001.2838.40墙后土重F130.001.2838.40墙后土重F2259.201.20311.04填土表面均布荷载G286.401.20103.68扬压力W1-42.911.2

18、5-53.53地基反力W1-226.881.05-238.280.00179.01245.79 3按素混凝土受弯构件验算截面承载力： 截面高度h 1000mm，宽度b 1000mm，弯矩M 245794547Nmm KM 2.0245794547 491589094 Nmm 1/6mftbh2 1/61.550.91100010002 235083333 Nmm 按素混凝土受弯构件验算承载力不满足要求，须进行配筋计算！ 4抗剪验算结果： 截面高度h = 1000 mm；有效高度ho = 950 mm；截面宽度b = 1000 mm； 截面剪力设计值V = 179007 N h = （800/h

19、o）1/4 = （800/950）1/4 = 0.958 KV = 1.20179007 = 214809 N 0.7hftbho = 0.70.9580.911000950 = 579702 N 故受剪验算满足要求！ 5截面配筋及裂缝宽度计算结果： 钢筋计算面积As=1900mm2，实配As=770mm2(d14200) 抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.408 mm六、前趾根部E-E截面承载力验算及配筋计算： 1计算依据： 截面按受弯构件进行承载力和配筋计算： 首先按素混凝土受弯构件进行承载力验算，验算公式如下： KM 1/6mftbh2 砼规 式5.3.2 如果承载力验算不满足，

20、则进行配筋计算，公式如下： KM fcb（ho-/2）+fyAs（ho-as） 砼规式6.2.1-1 fcb fyAs - fyAs 砼规式6.2.1-2 当满足下述条件时，可不配置抗剪钢筋： KV 0.7hftbho 砼规式6.5.4-1 h （800 / ho）1/4 砼规式6.5.4-2 上式中当ho 2000时，取ho = 2000 2总水平力、总竖向力及各力对截面弯矩计算： 单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂弯矩前趾自重G128.800.6017.28扬压力W1-13.270.58-7.71地基反力W1-250.070.62-154.290.00-

21、234.55-144.72 3按素混凝土受弯构件验算截面承载力： 截面高度h 1000mm，宽度b 1000mm，弯矩M 144720475Nmm KM 2.0144720475 289440950 Nmm 1/6mftbh2 1/61.550.91100010002 235083333 Nmm 按素混凝土受弯构件验算承载力不满足要求，须进行配筋计算！ 4抗剪验算结果： 截面高度h = 1000 mm；有效高度ho = 950 mm；截面宽度b = 1000 mm； 截面剪力设计值V = 234545 N h = （800/ho）1/4 = （800/950）1/4 = 0.958 KV =

22、1.20234545 = 281454 N 0.7hftbho = 0.70.9580.911000950 = 579702 N 故受剪验算满足要求！ 5截面配筋及裂缝宽度计算结果： 钢筋计算面积As=1900mm2，实配As=770mm2(d14200) 抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.240 mm扶壁式挡土墙计算书一、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(SL3792007)，以下简称规范 水工混凝土结构设计规范(SL 191-2008)，以下简称砼规 水工建筑物荷载设计规范(DL 50771997) 建筑结构静力计算手册（第二版） 水工挡土墙设计(

23、中国水利水电出版社) 2断面尺寸参数： 墙顶宽度B1 = 0.60m， 墙面上部高度H = 25.00m 墙面变厚B5 = 0.00m， 墙背变厚B6 = 0.00m 前趾宽度B2 = 2.10m， 后踵宽度B3 = 13.30m 前趾端部高度H2 = 1.00m， 前趾根部高度H3 = 1.80m 后踵板高度H1 = 1.80m， 墙前填土高度H4 = 1.80m 扶臂厚度b = 1.00m， 扶臂顶部宽度B4 = 1.00m 扶臂数量n = 3个， 扶臂净距L = 6.00m 墙面板左挑L1 = 2.46m， 墙面板左挑L2 = 2.46m 3设计参数： 挡土墙的建筑物级别为2级，荷载组合

24、为基本组合。 抗震类型：非抗震区挡土墙。 水上回填土内摩擦角 = 40.00度， 水下回填土内摩擦角 = 40.00度 回填土凝聚力C = 0.00kN/m2， 墙底与地基间摩擦系数f = 0.60 基础为非岩石地基。 填土面与水平面夹角 = 10.00度， 回填土顶面均布荷载q = 0.00kN/m 地下水位距墙底高h1 = 0.00m， 墙前水深(墙底算起)h2 = 0.00m 回填土湿容重1 = 21.00kN/m3， 回填土浮容重2 = 10.00kN/m3 混凝土强度等级： C25 受力钢筋强度等级：二级，保护层厚度as = 0.050 m 扶臂箍筋强度等级：二级 地基允许承载力o = 1000.00 kPa三、计算过程： 1计算公式： 郎肯土压力计算公式如下： E 0.5H2Ka Ex Ecos() Ey Esin() Ka cos