悬臂式挡土墙结构计算

1、扶壁式挡土墙结构计算一、设计资料1、按3级建筑物、安全级别为II级设计，环境类别为二类，工 程抗震设防类别为丙类。高度为7.7米，顶部厚度为0.4米，C20钢 筋混凝土结构，断面尺寸见附图。2、墙背填土为粉质粘土，容重7 = i9.o kN / m 3，内摩擦角申=25 o。0按水闸设计规范（SL265 2001）附录D,墙背填土为粉质粘土 时，内摩擦角按等值内摩擦角法计算，等值内摩擦角取 290。3、基础为强风化花岗岩，摩擦系数f = 0.50，容许承载= 500 kPa。4、活荷载为汽车20级，挂100校核。5、抗滑动和抗倾覆安全系数K .3，K 15。co6、钢筋混凝土结构设计数据：1 ）混凝土标号C20,抗压设计强度 f=10000 kpa，弹性模量E = 2.55 x 10 7 kPa，抗拉设计强度 ft = 1100 kPa ht2 ） 级钢筋抗拉设计强度f y = 310000 kPa，弹性模量 Es = 2.0 x 10 8kPa 3）钢筋保护层厚度取a =50mm 7、最不利荷载组合：工况 1：土压力+水压力+上部设备+挂100 汽车荷载。工况 2：土压力+水压力+上

2、部设备+7 度地震荷载。二、计算公式（一）土压力 P5901、挂100 荷载引起的附加土压力按下式换算：312 二 =312 二=1.49 (m)。Y(6.6 + 0.577(H + 2a)1 19 .0(6.6 + 0.577(7.7 + 0 )1土压力(p = 0。)强度按下式计算:cos P 一 cos 2 P - cos 2 *1 一 1 一 cos 2 29 =cos P= 1 = 0.347acos P + : cos 2 P - cos 2 *1 +1 一 cos 2 29 =yh K =9.82KN/m2o a=Y (h + H)Ka =19 (1.49+7.7) 0.347=60.59KN/m20全墙承受的土压力：Ex = 271 .1(KN )土压力作用在基底截面的弯距M二1YH 2K (3h + H)=792.9KN.m6a 0(二) 墙身尺寸 1 、肋净距 L 、肋外悬臂长度 L/ 和肋宽 B假定底板厚度h =0.8m，则3H = H h =6.9m13L= (0.30.5) H2.073.45m，取 L=3.0mL/=0.41L=1.23mb=L/8L/6=0

3、.3750.5,取 b=0.5mB = b + mH21当Y = 18 kN / m 3, f = 0.40时，查表得谷重修正系数卩=1.07踵板长度 B 按下式计算：3KcExB = B3 f (H + h ) RY 20(P = 0 , E = E)x踵板修正长度按下式计算1A B = mH3 2 1趾板长度按下式计算B i = 0-5Ch 0.25 (B + B )+ a )23H底板长度b = b + b + b12+ A B332、立壁厚度立壁根部截面该截面的剪力 Q 按下式计算Q = E = yH cos 卩(0.5Hi + h )Ka1XHii0截面弯矩M按下式计算:11M = M = yH cos 卩(0.5H + h )Ka1Hi 6 ii 0根据桥规第4.1.2条，计算内力Q、M为1j 1jQ1 j =1-2 x Q1M = 1.2 x M1 j 11）按配筋要求确定厚度取配筋率o.7%，则 =卩 R / RgaA = (1 - 0.5)0截面有效厚度按下式计算： M - y 与 1 A - b - R0a2）按斜裂缝限制要求确定截面有效厚度Qh j00.05 蓄R

4、 - b取计算值大者。3、底板厚度计算作用于挡土墙基底总反力为：N = KcEx / f底板厚度由踵板控制，并假设地基反力近似地呈三角形分布（b = 0）。2b i = 2 N / B踵板根部截面截面的剪力邙二o。,b = 0）按下式计算：2bQ = Q = B 九（H + h ） + Y h - 0.5 B33 i3 i1 0h 33 i B截面的弯矩按下式计算：B 2BM = M =31 3y（H + h ） + 3y h - b寸33 i610h 31 B根据桥规第4.1.2条计算内力Mij为Q = 1.2 X Q3j3M = 1 .2 X M 3j31 ）按配筋要求确定厚度取配肋率卩=0.7%= 0 .178，截面有效厚度按下式计算：I| M - y h 3 l0 A - b - R0a2）按斜裂缝限制要求确定厚度截面有效厚度为Qh j00.05 R - b取计算值大者。（三）墙底稳定和基底应力验算1、求全墙总竖向力N和抗倾覆力矩My（1）踵板上填土重W及力臂Z （对趾板端部得力臂，以下同）wW = yB (H + h )310Z = B + B + B /2 W1232)墙体

5、自重 G 及力臂 ZG1)力壁自重Wa及力臂Za1W = 一丫 H (B + b)A 2 h 12b 2 + bB23(b + B )2+ 2 b)(B b)2+ B3(b + B )122)夹块自重Wb及力臂ZbZ = B + B /2B123)趾板自重 W 及力臂 ZCC4)踵板自重 W 及力臂 ZDDW =y h BD h 33Z = B + B + B /2D 123G = W + W + W + WABCD+ W Z )/GDD=(W Z + W Z + W ZA AB BC C(3)趾板上覆土重 W 及力臂 ZHHWh = (h h o) B 丫 111Zh = B12全墙总竖向力及抗倾覆力矩为N = W + G + WhM = WZ + GZ + W Z yWGh h2. 验算抗滑动稳定系数NfEX3. 验算抗倾覆稳定系数 倾覆力矩 M 为0M = E - y oXMK = oM o4. 验算偏心矩Z = (M M )/NNyoe = B / 2 Zn5. 验算基底压力N 6 e b max =(1 土 )min BB(四) 墙身配筋计算取最不利断面立壁跟部截面计算a =

6、M v /h 2bf0 j v c 0 ca =(1-0.5)0R/RgaAg=f bh /f yc 0 y三、计算成果1、墙身尺寸见下图。2、墙底稳定和基底应力计算成果见下表墙底稳定和基底应力计算成果见下表墙咼（米）基础底宽（米）kcK 0o max(kN/m2)o min(kN/m2)11.67.71.494.4200.6144.1106.81.644.7198.4124.385.651.825.0194.894.8均满足要求。3、配筋计算成果见下表配筋计算成果表墙咼 （米）立壁跟部 宽度（米）M.(kNm)a0仝）计算Ag(mm2)选用 Ag (mm2)11.61.021266.70.140.65794少 2585(Ag=6266)100.95825.00.110.54004少 2285(Ag=4582)80.85399.20.070.52197少 2085(Ag=4011)经计算，三种墙高断面均满足构造要求，不需进行斜截面抗剪强度计算，按构造配置箍筋即可。东南哨水库改建工程包墙计算书烟台市水利勘测设计院二00五年四月1.1基本资料1.3 边墩计算右边墩基础为中风化花岗岩，左边墩

7、基础为强风化花岗岩，墙背填土均为粉质粘土，容重丫= 19.0kN / m 3，内摩擦角申=25 o。按水 0闸设计规范(SL265 2001)附录D,墙背填土为粉质粘土时，内 摩擦角按等值内摩擦角法计算，等值内摩擦角取 290。边墩顺水流 方向长14.6 米，交通桥部位顺水流方向长8.62 米，边墩最不利受力 部位为交通桥段，取单宽米近似按悬臂梁进行结构计算。钢筋保护层 厚度取a =50mm。1 )最不利荷载组合：工况 1：土压力+水压力+挂100 汽车荷载。工况 2：土压力+水压力+7 度地震荷载。2）荷载计算1）自重：包括边墩及桥板重量，N二桥板109.4+边墩285.6=395KN 作用在墩底截面的弯距：M=532.9KN.m2）土压力+挂100 汽车荷载3 ）地震荷载按下式计算：分 3 块F 二a g G a /g=0.1*0.25*109.4*3=8.2KN。i1h Ei iF =a g G a /g=0.1*0.25*（109.4+3.4*1*24） *1=4.8KN。i2hEi iF =a g G a /g=0.1*0.25*395*1=9.9KN。i3hEi iF=22

8、.9KN。i作用在墩底截面的弯距M=8.2X6.9+4.8X3.45+9.9 X 0=73.1KN.m4）作用在墩底截面的弯距工况1： M=1.2*605.2=726.2KN.m1工况2： M=1.2*（361+73.1） =520.9KN.m。2由以上计算知，工况1墩底截面弯距大，按工况1进行配筋计算。 3）配筋及裂缝宽度计算1）边墩中间高度截面，宽度为1.25米时：a =Y M/h 2bf =1.2*726.2*106*0.5/11902*1000*12.5=0.0252s d 0 ch=h-（a+d/2） =1250-50-20/2=11900查水工混凝土结构设计手册表218P44, Y =1.2d查水工混凝土结构设计手册表49P77, =0.0252A= fbh /f =1209.2mm2 。g c 0 y 边墩底部截面,宽度为1. 5 米时：a =Y M/h 2bf =1.2*726.2*106/14402*1000*12.5=0.0336s d 0 c查水工混凝土结构设计手册表49P77, =0.035A= fbh /fy =2032.3mm2 A 。g c 0 y gmin边墩背水面底部截面竖受力钢筋选用7q25150(A =3436mm2)；g临水面竖向受力钢筋选用7 22150(A=2661mm2)，水平钢筋选用少g12200(A=678mm2)。gAp bh =0.15%X1000X1440=216

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