衡重式挡土墙计算书.doc

衡重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》 《水工建筑物荷载设计规范》(DL 5077－1997) 《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 = 0.60m， 前趾宽度B2 = 0.40m， 衡重台宽度B3 = 2.90m 墙身高度H = 4.70m， 上墙高度H1 = 3.60m， 墙趾高H2 = 0.70m 上墙背坡比 = 1 : 0.300，下墙背坡比 = 1 : 0.750，墙面坡比 = 1 : 0.250 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 ＝ 4.00 m，墙前淤沙顶面高程▽沙 ＝ 3.00 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φ ＝ 32.00度， 水下回填土内摩擦角φ' ＝ 32.00度 墙背与填土摩擦角δ ＝ 17.50度 回填土凝聚力C ＝ 15.00kN/m2 采用等代内摩擦角法计算粘性填土土压力。

地基土质为：松软 墙底与地基间摩擦系数f ＝ 0.30 4．回填土坡面参数： 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β ＝ 0.00度 原地面线水平角θ ＝ 30.00度，原地面与填土摩擦角δr ＝ 18.00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 墙身材料容重γq ＝ 24.00kN/m3 墙身材料容许压应力[Ra] ＝ 500.00 kPa，墙身材料容许剪应力[Rj] ＝ 110.00 kPa 墙身材料容许拉应力[Rl] ＝ 150.00 kPa，地基允许承载力[σo] ＝ 350.00 kPa 6．荷载计算参数： 冰层厚度Tb ＝ 0.00 m， 静冰压力系数 ＝ 0.000 计算浪压力时采用的位置类型：内陆峡谷水库 风区长度D ＝ 0.000 m，墙前河（库）底坡度i ＝ 1 : 100.00 重现期为50年的年最大风速vo ＝ 24.000 m/s 多年平均的最大风速vo' ＝ 30.000 m/s 冻胀墙体变形系数mo ＝ 0.700，冻胀量Δhd ＝ 30.00 mm 地震动态分布系数为梯形分布，最大值αm ＝ 2.00 7．附加荷载：编号类型荷载值（kN）距墙顶右侧水平距（m）线载长（m）1集中3.000.002.00三、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√√√×××设计洪水位基本√√√×××施工情况特殊××××××校核洪水位特殊√√√××× 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5.4001.500√4.300设计洪水位5.0002.000√4.800施工情况0.0000.000√0.000校核洪水位8.0002.400√5.600 3．计算公式： 程序采用库伦主动土压力公式计算土压力，计算公式如下： E ＝ 0.5×γ×H2×Ka Ex ＝ E×cos(ε＋δ) Ey ＝ E×sin(ε＋δ) Ka ＝ cos2(φ－ε)/cos2ε/cos(ε＋δ) /{1+[sin(φ＋δ)sin(φ－β)/cos(ε＋δ)/cos(ε－β)]0.5}2 （《规范》式A.0.1-2） 式中： E为作用于墙背的主动土压力，作用点为距墙底1/3高处， 方向与水平面成(ε＋δ)夹角 Ka为主动土压力系数 ε为墙背与铅直面的夹角，ε＝36.87度 当墙后填土为黏性土，粘聚力C=15.00kN时： 采用等值内摩擦角法计算主动土压力。

等值内摩擦角φD计算公式如下： tan(45°-φD/2)＝{[γH2tan2(45°-φ/2)-4HCtan(45°-φ/2)+4C2/γ]/γ/H2}1/2四、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： 程序算得上墙主动土压力系数Ka ＝ 0.008 程序算得下墙水上的主动土压力系数Ka ＝ 0.000 程序算得下墙水下的主动土压力系数K'a ＝ 0.000 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上墙水平土压力0.976.60-6.42上墙垂直土压力0.005.73墙上土重222.915.321186.09竖直外荷载Fy16.004.0824.45下墙水平土压力0.000.00下墙垂直土压力0.000.00墙身自重677.873.032055.27墙前土压力-80.001.33106.67墙前土重26.810.4411.83墙后水压力11.250.50-5.63墙后水重-8.443.38-28.52墙前水压力-11.250.505.63墙前水重4.000.251.01扬压力-103.671.22-126.42∑-79.03825.493390.94-166.99 所有垂直荷载之和∑G＝825.49kN 所有水平荷载之和∑H＝-79.03kN 所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝3390.94kN·m 所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-166.99kN·m 所有对墙前趾的力矩之和∑M＝3223.95kN·m 所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝1983.65kN·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 ＝ 0.300×825.489/79.027 ＝ 3.13 Kc＝3.13≥[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 ＝ 3390.937 / 166.988 ＝ 20.31 Ko＝20.31 ≥ [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 ＝ 3.00 m2，底板截面抵抗矩W ＝ 1.51 m3 Pmax ＝ 825.49 / 3.00 ＋ 1983.65 / 1.51 ＝ 1592.74 kPa Pmin ＝ 825.49 / 3.00 － 1983.65 / 1.51 ＝ -1043.33 kPa Pmax ＝ 1592.74 > 1.2[σo] ＝ 420.00 故地基承载力不满足要求！ (Pmin＋Pmax)/2 ＝ 274.70 ≤ [σo] ＝ 350.00，满足要求 5．前趾根部截面应力验算：前趾根部截面高度h = 0.70 m作用在根部截面的弯矩M ＝ 110.74 kN·m，剪力Q ＝ 548.76 kN截面的弯曲应力σw ＝ M / W ＝ 110.74 / 0.08 ＝ 1355.96 kPa截面的剪应力σj ＝ Q / h ＝ 548.76 / 0.70 ＝ 783.94 kPa a、截面拉应力验算： σw ＝ 1355.96 > [σl] = 150.00 kPa。

故截面拉应力验算不满足要求！ b、截面剪应力验算： σj ＝ 783.94 > [σj] = 110.00 kPa 故截面剪应力验算不满足要求！ 6．距挡土墙底部高度Hs = 0.70m水平截面应力验算： 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上墙水平土压力0.975.90-5.74上墙垂直土压力0.003.76墙上土重222.913.36748.06竖直外荷载Fy16.002.1112.66下墙水平土压力0.00-0.70下墙垂直土压力0.00-1.97墙身自重622.981.19741.24墙前土压力-54.451.1059.89墙前土重13.61-1.29-17.56墙后水压力3.200.27-0.85墙后水重-2.401.77-4.24墙前水压力-3.200.270.85墙前水重0.80-1.50-1.20∑-53.48863.901562.71-29.59 截面以上所有垂直荷载之和∑G＝863.90kN 截面以上所有水平荷载之和∑H＝-53.48kN 对截面面坡侧点的力矩之和∑M＝1533.12kN·m 按照规范式C.1.2-2，截面应力计算公式为： σmax ＝ ∑G / Ao ＋ ∑M / W σmin ＝ ∑G / Ao － ∑M / W 截面剪应力τ ＝ H / Ao （规范式C.1.2-3） 计算截面积Ao ＝ 3.13 m2，计算截面抵抗矩W ＝ 1.63 m3 σmax ＝ 1214.95 kPa，σmin ＝ -662.93 kPa，σj ＝ -17.09 kPa a、截面拉应力验算： |σmin| ＝ 662.93 > [σl] = 150.00 kPa。

故截面拉应力验算不满足要求！ b、截面压应力验算： σmax ＝ 1214.95 > [σy] = 500.00 kPa 故截面压应力验算不满足要求！ c、截面剪应力验算： σj ＝ 17.09 ≤ [σj] = 110.00 kPa，满足要求。