悬臂式挡土墙计算.docx

1、悬臂式挡土墙计算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(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： 墙顶宽度B1 = 0.50m， 墙面上部高度H = 3.40m 前趾宽度B2 = 1.00m， 后踵宽度B3 = 2.00m 前趾端部高度H2 = 0.30m， 前趾根部高度H4 = 0.60m 后踵端部高度H1 = 0.30m， 后踵根部高度H

2、3 = 0.60m 墙背坡比 = 1 : 0.200，墙面坡比 = 1 : 0.000 挡土墙底板前趾高程 0.00 m，底板底部坡比 0.000 : 1 墙前填土顶面高程前地 0.80 m，墙前淤沙顶面高程沙 0.00 m 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 21.00度， 水下回填土内摩擦角 21.00度 回填土凝聚力C 10.30kN/m2 采用等代内摩擦角法计算粘性填土土压力。 地基土质为：中等坚实 挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数f 0.60 挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力c 1.40 kPa 4回填土坡面参数

3、： 回填土表面折线段数为：0段 折线起点距墙顶高差 0.00 m 填土面与水平面夹角 0.00度 5材料参数： 回填土湿容重s 18.90kN/m3，回填土浮容重f 10.00kN/m3 混凝土强度等级： C20 钢筋强度等级：二级，保护层厚度as = 0.300 m 地基允许承载力o = 100.00 kPa 6荷载计算参数： 冰层厚度Tb 0.30 m， 静冰压力系数 0.870 计算浪压力时采用的位置类型：丘陵、平原地区 风区长度D 0.000 m，墙前河（库）底坡度i 1 : 0.00 重现期为50年的年最大风速vo 0.000 m/s 多年平均的最大风速vo 0.000 m/s 冻胀

4、墙体变形系数mo 0.700，冻胀量hd 30.00 mm 地震动态分布系数为梯形分布，最大值m 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正常挡水位基本施工情况特殊 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正常挡水位3.8001.0003.800施工情况0.0000.0000.000 3计算公式： 郎肯土压力计算公式如下： E 0.5H2Ka Ex Ecos() Ey Esin() Ka coscos-（cos2-cos2）1/2/cos+（cos2-cos2）1/2 （规范式 式中： E为作用于墙背的土压力，作用点为距墙

5、底1/3高处， 方向与水平面成夹角 Ka为主动土压力系数 当墙后填土为黏性土，粘聚力C=10.30kN时： 采用等值内摩擦角法计算主动土压力。 等值内摩擦角D计算公式如下： tan(45-D/2)H2tan2(45-/2)-4HCtan(45-/2)+4C2/H21/2四、第1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： 程序算得水上的主动土压力系数Ka 0.172 程序算得水下的主动土压力系数Ka 0.472 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24.991.39-34.82垂直土压力0.002.02墙上土重11.

6、163.2536.32墙上土重134.952.98402.64墙身自重122.851.68206.47墙前土压力-3.200.270.85墙前土重3.500.431.50墙后水压力5.000.33-1.67墙后水重11.163.2536.32墙前水压力-5.000.331.67墙前水重5.500.452.50扬压力-100.321.68-168.90冻胀压力36.651.55-56.6958.44188.80688.28-262.08 所有垂直荷载之和G188.80kN 所有水平荷载之和H58.44kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和MV688.28kNm 所有对墙前趾的倾覆力矩之和MH-262.

7、08kNm 所有对墙前趾的力矩之和M426.20kNm 所有对墙底板形心的力矩之和Mo31.61kNm 2抗滑稳定验算： 抗滑稳定安全系数计算公式为： Kc （fGcA）/H （规范式 从规范中表，抗滑稳定安全系数Kc1.05 Kc （0.60188.801.404.18）/58.443 2.04 Kc2.04Kc1.05，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，抗倾覆稳定安全系数Ko1.50 抗倾覆稳定安全系数计算公式为： Ko MV / MH Ko 688.276 / 262.078 2.63 Ko2.63 Ko1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求 4地基承载力验算：

8、 地基承载力按规范中第 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 4.18 m2，底板截面抵抗矩W 2.91 m3 Pmax 188.80 / 4.18 31.61 / 2.91 56.02 kPa Pmin 188.80 / 4.18 31.61 / 2.91 34.31 kPa Pmax 56.02 1.2o 120.00，满足要求。 (PminPmax)/2 45.17 o 100.00，满足要求 Pmax/Pmin56.02/34.311.63 2.0，满足要求。 5前趾根部内力：作用在前趾根部截面

9、的弯矩M 4.93 kNm，剪力Q 39.83 kN 6后踵根部内力：作用在后踵根部截面的弯矩M 89.64 kNm，剪力Q 55.28 kN 7距挡土墙底部高度Hs = 0.60m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kNm。力水平力竖向力力臂正力矩负力矩水平土压力13.721.21-16.60垂直土压力0.000.35墙上土重0.160.560.09墙上土重21.550.367.77墙身自重71.40-0.15-10.50墙前土压力-0.200.070.01墙后水压力0.800.13-0.11墙后水重0.160.560.

10、09墙前水压力-0.800.130.11冻胀压力36.650.95-34.7050.17-53.840.0093.27 8距挡土墙底部高度Hs = 1.73m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1.850.84-1.55垂直土压力0.000.31墙上土重9.710.333.16墙身自重41.18-0.10-4.18冻胀压力28.66-0.041.0230.51-1.550.0050.89 9距挡土墙底部高度Hs = 2.87m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0.730.46-0.33垂直土压力0.000.27墙上土重2.430.290.70墙身自重1

11、7.38-0.05-0.92冻胀压力8.69-0.796.889.426.320.0019.81五、第2种荷载组合：施工情况 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 0.172 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24.431.42-34.59垂直土压力0.002.02墙上土重156.043.02471.29墙身自重122.851.68206.47墙前土压力-6.050.271.61墙前土重6.620.432.84冻胀压力36.651.55-56.6955.03285.50682.21-91.28 所有垂直

12、荷载之和G285.50kN 所有水平荷载之和H55.03kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和MV682.21kNm 所有对墙前趾的倾覆力矩之和MH-91.28kNm 所有对墙前趾的力矩之和M590.93kNm 所有对墙底板形心的力矩之和Mo-5.77kNm 2抗滑稳定验算： 抗滑稳定安全系数计算公式为： Kc （fGcA）/H （规范式 从规范中表，抗滑稳定安全系数Kc1.00 Kc （0.60285.501.404.18）/55.031 3.22 Kc3.22Kc1.00，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，抗倾覆稳定安全系数Ko1.30 抗倾覆稳定安全系数计算公式为：

13、Ko MV / MH Ko 682.208 / 91.277 7.47 Ko7.47 Ko1.30，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 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 4.18 m2，底板截面抵抗矩W 2.91 m3 Pmax 285.50 / 4.18 5.77 / 2.91 70.28 kPa Pmin 285.50 / 4.18 5.77 / 2.91 66.32 kPa Pmax 70.28 1.2o 120.00，满足要求。 (PminPmax)/2

14、68.30 o 100.00，满足要求 Pmax/Pmin70.28/66.321.06 2.5，满足要求。 5前趾根部内力：作用在前趾根部截面的弯矩M 26.20 kNm，剪力Q 51.94 kN 6后踵根部内力：作用在后踵根部截面的弯矩M 22.17 kNm，剪力Q 22.15 kN 7距挡土墙底部高度Hs = 0.60m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kNm。力水平力竖向力力臂正力矩负力矩水平土压力13.641.22-16.58垂直土压力0.000.35墙上土重21.850.367.94墙身自重71.40-0.1

15、5-10.50墙前土压力-0.380.070.03冻胀压力36.650.95-34.7049.91-53.820.0093.25 8距挡土墙底部高度Hs = 1.73m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1.850.84-1.55垂直土压力0.000.31墙上土重9.710.333.16墙身自重41.18-0.10-4.18冻胀压力28.66-0.041.0230.51-1.550.0050.89 9距挡土墙底部高度Hs = 2.87m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0.730.46-0.33垂直土压力0.000.27墙上土重2.430.290.70

16、墙身自重17.38-0.05-0.92冻胀压力8.69-0.796.889.426.320.0019.81六、抗滑稳定验算的各组合最不利结果 抗滑安全系数最不利的荷载组合为：正常挡水位 Kc2.04Kc1.05，故抗滑稳定安全系数满足要求七、抗倾覆稳定验算的各组合最不利结果 抗倾覆安全系数最不利的荷载组合为：正常挡水位 Ko2.63Ko1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求八、地基承载力验算的各组合最不利结果 地基承载力验算最不利的荷载组合为：施工情况 Pmax 70.28 kPa，Pmin 66.32 Pmax 70.28 1.2o 120.00，满足要求。 (PminPmax)/2 68.

17、30 o 100.00，满足要求 Pmax/Pmin70.28/66.321.06 2.5，满足要求。九、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 KN fcbh/（6eo/h+1） 砼规 式 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 KNe fcb（ho-/2）+fyAs（ho-as） 砼规式 当满足下述条件时，可不配置抗剪钢筋： KV 0.7hftbho 砼规式 h （800 / ho）1/4 砼

18、规式 上式中当ho 2000时，取ho = 2000 2A-A截面（距墙底高度h = 0.600 m）计算结果： a、截面内力： A-A截面承载力验算最不利的工况为： 截面之上所有垂直荷载之和N-53.84kN 截面之上所有水平荷载之和FH50.17kN 所有对截面中心的力矩之和M93.27kNm 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 1180 mm，宽度b 1000 mm，计算长度lo = 3400 mm 承受弯矩M Nmm，轴力N 53838 N b=1000mm时，从砼规表 1.000 KN 1.2553838 67298 N fcbh 1.0009.6010001

19、180 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 / 53838 1732.3 mm b=1180mm时，从砼规表 1.000 从砼规附录C中表C1查得截面抵抗矩的塑性系数m 1.48 KN 1.9053838 102293 N mftbh/（6eo/h-1） 1.0001.481.1010001180/（61732.3/1180-1） 245864 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 1.2553838 67298 N fcbh/（6eo/h+1） 1.0009.6010001180/（61732.3/1180+1） 1154917 N 按素

20、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 = 1180 mm；有效高度ho = 880 mm；截面宽度b = 1000 mm； 截面剪力设计值V = 50173 N h = （800/ho）1/4 = （800/880）1/4 = 0.976 KV = 1.1550173 = 57699 N 0.7hftbho = 0.70.9761.101000880 = 661645 N 故受剪验算满足要求！ 3B-B截面（距墙底高度h = 1.733 m）计算结果： a、截面内力： B-B截面承载力验算最不利的工况为： 截面之上所有垂直荷载之和N-1

21、.55kN 截面之上所有水平荷载之和FH30.51kN 所有对截面中心的力矩之和M50.89kNm 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 953 mm，宽度b 1000 mm，计算长度lo = 2267 mm 承受弯矩M Nmm，轴力N 1551 N b=953mm时，从砼规表 1.000 KN 1.251551 1938 N fcbh 1.0009.601000953 9152000 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 / 1551 32815.8 mm b=953mm时，从砼规表 1.000 从砼规附录C中表C1查得截面抵抗矩的塑性系数

22、m 1.57 KN 1.901551 2946 N mftbh/（6eo/h-1） 1.0001.571.101000953/（632815.8/953-1） 8025 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 1.251551 1938 N fcbh/（6eo/h+1） 1.0009.601000953/（632815.8/953+1） 44099 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 = 953 mm；有效高度ho = 653 mm；截面宽度b = 1000 mm； 截面剪力设计值V = 30512 N h

23、 = 800/max（ho，800）1/4 = （800/800）1/4 = 1.000 KV = 1.1530512 = 35089 N 0.7hftbho = 0.71.0001.101000653 = 503067 N 故受剪验算满足要求！ 4C-C截面（距墙底高度h = 2.867 m）计算结果： a、截面内力： C-C截面承载力验算最不利的工况为： 截面之上所有垂直荷载之和N6.32kN 截面之上所有水平荷载之和FH9.42kN 所有对截面中心的力矩之和M19.81kNm 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 727 mm，宽度b 1000 mm，计算长度lo

24、= 1133 mm 承受弯矩M Nmm，轴力N 6318 N b=727mm时，从砼规表 1.000 KN 1.256318 7897 N fcbh 1.0009.601000727 6976000 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 / 6318 3134.8 mm b=727mm时，从砼规表 1.000 从砼规附录C中表C1查得截面抵抗矩的塑性系数m 1.71 KN 1.906318 12004 N mftbh/（6eo/h-1） 1.0001.711.101000727/（63134.8/727-1） 54769 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 1.256318 7897 N fcbh/（6eo/h+1） 1.0009.601000727/（63134.8/727