擋土墻畢業(yè)設(shè)計

1、第一章緒論1.1畢業(yè)設(shè)計的目的和意義畢業(yè)設(shè)計(論文)是教學(xué)計劃最后一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué) 生綜合應(yīng)用所學(xué)的土木工程基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，進(jìn)行工程 設(shè)計或科學(xué)研究的綜合訓(xùn)練，是前面各個教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和拓展, 是培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和工程實踐能力的重要階段。畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)完培養(yǎng)計劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類必 修和選修專業(yè)課程之后，較為集中和專一地培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)基礎(chǔ) 理論、基本理論和基本技能，分析和解決實際問題的能力。和以往的理 論教學(xué)不同，畢業(yè)設(shè)計要求我們在教師指導(dǎo)下，獨立地、系統(tǒng)地完成一 個工程設(shè)計，以及能掌握一個工程設(shè)計的全過程，學(xué)會考慮問題，分析 問題和解決問題

2、，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的專業(yè)知識，有所創(chuàng)新。1. 2畢業(yè)設(shè)計課題一一擋土墻的概述公路擋土墻是用來支承路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形 失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。在路基工程中，擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡， 減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基，并經(jīng)常用于整治坍 方、滑坡等路基病害。在山區(qū)公路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。路基在遇到下列情況時可考慮修建擋土墻：(1) 陡坡地段；(2) 巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段；(3) 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段；(4) 可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)地段；(5) 高填方地段；(6) 水流沖刷嚴(yán)重或長期受水浸泡的沿河路基地段；(7) 為節(jié)約用地、減少

3、拆遷或少占農(nóng)田的地段。在考慮擋土墻的設(shè)計方案時，應(yīng)與其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。例 如，采用路堤或路肩擋土墻時，常與棧橋或填方等進(jìn)行方案比較；采用 路塹或山坡?lián)跬翂r，常與隧道、明洞或刷緩邊坡等方案進(jìn)行比較，以 求工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。1. 3擋土墻的類型及適用條件擋土墻類型的劃分方法較多，一般以擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分類為主， 常見的擋土墻形式有：重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、 錨桿式和錨定板式。各類擋土墻的適用范圍取決于墻址地形、 工程地質(zhì)、 水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施工方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng) 濟(jì)等因素。1. 3. 1重力式擋土墻重力式擋土墻一般由塊石或混凝土材料砌筑。重力式擋

4、土墻是靠墻 身自重保證墻身穩(wěn)定的，因此，墻身截面較大，適用于小型工程，通常 墻高小于8米，但結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，能就地取材，因此廣泛應(yīng)用于 實際工程中精品文檔1. 3. 2懸臂式擋土墻當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差或缺少石料而墻又較高時，通常采用懸臂式擋土墻，一般設(shè)計成L型，由鋼筋混凝土建造，墻的穩(wěn)定性主要依靠墻踵懸 臂以上土重來維持。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋以承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小。1. 3. 3扶壁式擋土墻由墻面板、墻趾板、墻踵板和扶肋組成，即沿懸臂式擋土墻的墻長 方向，每隔一定距離增設(shè)一道扶肋，把墻面板和墻踵板連接起來。適用 于缺乏石料的地區(qū)或地基承載力較差的地段。當(dāng)墻高較高時，比懸臂式 擋土墻更為經(jīng)濟(jì)。1.

5、 3. 4錨定板及錨桿式擋土墻錨定板擋土墻是由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋置在 填土中的錨定板在現(xiàn)場拼裝而成，依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力維持其 自身穩(wěn)定。與重力式擋土墻相比，具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造 價低、施工方便等優(yōu)點，特別適合用于地基承載力不大的地區(qū)。 設(shè)計時, 為了維持錨定板擋土墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力平衡，必須保證錨定板結(jié)構(gòu)周圍的整 體穩(wěn)定和土的摩阻力大于由土自重和荷載產(chǎn)生的土壓力。錨桿式擋土墻 是利用嵌入堅實巖層的灌漿錨桿作為拉桿的一種擋土結(jié)構(gòu)。1. 3. 5加筋土擋土墻由墻面板、拉筋和填土三部分組成，借助于拉筋于填土間的摩擦作 用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土體。即是柔性

6、結(jié)構(gòu)，可承受地 基較大的變形；又是重力式結(jié)構(gòu)，可承受荷載的沖擊、振動作用。施工 簡便、外形美觀、占地面積小、而且對地基的適應(yīng)性強(qiáng)。適用于缺乏石精品文檔料的地區(qū)和大型填方工程。1. 3. 6 土釘墻土釘墻是有面板、土釘與邊坡相互作用形成的支擋結(jié)構(gòu)。它適用于 一般地區(qū)土質(zhì)及破碎軟巖質(zhì)地段，也可置于樁板擋土墻之間支擋巖土以 保證邊坡穩(wěn)定。土釘墻面層為噴射混凝土中間夾鋼筋網(wǎng)，土釘要和面板有效連接， 外端設(shè)鋼墊板或加強(qiáng)鋼筋通過螺絲端桿錨具或焊接進(jìn)行連接。1. 4設(shè)計給定的工程地質(zhì)條件圖1地形地質(zhì)條件圖設(shè)計資料：黃土覆蓋厚度黃土性質(zhì)：含水率9%-14%重度 =13.6-15.7 kN/m3紅層軟巖風(fēng)化物：

7、呈碎礫狀，其中夾雜沙礫約35%松散，含水率估計5%-8%,重度 =18.2-19.3 kN/m3，粘聚力C=0內(nèi)摩擦角 =31度。墻背填土的重度為14.2 kN/m3,墻背 摩擦角取為8度，基底摩擦系數(shù)為0.5，碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值等 于800 kPa。擋土墻使用材料漿砌塊石的容重24kN/m3，鋼筋混凝土的容重為25kN/m3。1. 5支擋結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計該路基支擋工程的總體方案是：在保證工程質(zhì)量的前提下，盡可能 地優(yōu)化方案，節(jié)約支擋結(jié)構(gòu)的造價，降低施工難度，加快施工進(jìn)程。綜 合分析考慮建筑場地的地理地質(zhì)條件及工程特性，確定最為經(jīng)濟(jì)合理的 擋土墻形式有重力式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種。為了確保設(shè)計

8、的節(jié)約 經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，將對這兩種擋土墻形都進(jìn)行設(shè)計計算，確定其結(jié)構(gòu)形 式，以及所用材料、截面尺寸、配筋等，然后進(jìn)行造價工程量的比較分 析，最終確定一種最佳方案作為施工設(shè)計。1. 6墻后回填土的選擇根據(jù)土壓力理論分析可知，不同的土質(zhì)對應(yīng)的土壓力是不同的。擋 土墻設(shè)計中希望土壓力越小越好，這樣可以減小墻的斷面，節(jié)省土石方 量，從而降低造價。(1) 理想的回填土。卵石、礫砂、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角較大，主 動土壓力系數(shù)小，則作用在擋土墻上的土壓力就小，從而節(jié)省工程量， 保持穩(wěn)定性。因此上述粗顆粒土為擋土墻后理想的回填土。本設(shè)計采用 此類型的填土，且回填土粘聚力等于零，墻后填土分層夯實，以提高填 土質(zhì)

9、量。(2) 可用的回填土。細(xì)砂、粉砂、含水量接近最佳含水量的的粉土、 粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土， 如當(dāng)?shù)責(zé)o粗顆粒，外運不經(jīng)濟(jì)。(3) 不宜采用的回填土。凡軟粘土、成塊的硬粘土、膨脹土和耕植 土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時或雨季吸水膨脹將產(chǎn)生額外的土壓力， 導(dǎo)致墻體外移，甚至失去穩(wěn)定，故不能用作墻的回填土。第二章公路擋土墻設(shè)計2.1邊坡穩(wěn)定性分析為了準(zhǔn)確把握擬建擋土墻后土體的穩(wěn)定性及土壓力情況，首先要對 邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。由設(shè)計給定的工程地質(zhì)條件可知，擬建的擋土墻后土體為松散的碎 礫石土，其粘聚力為零，即該土坡為無粘性土土坡，必須按照無粘性土 土坡的穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行分析。無粘性土形

10、成的土坡，產(chǎn)生滑坡時其滑動面近似于平面，常用直線 滑動面分析土坡的穩(wěn)定性。均質(zhì)的無粘性土坡顆粒間無粘聚力，只要坡 面上的土體能保持穩(wěn)定，那么整個土坡便是穩(wěn)定的。土坡的穩(wěn)定性用土坡穩(wěn)定安全系數(shù)來表示，抗剪力與抗切拉之比即 為土坡穩(wěn)定安全系數(shù)：K二抗剪力 T _ W cos 一： Ltg_ tg抗切力T W sin ： tg :根據(jù)規(guī)范，邊坡工程等級為二級的土坡，采用直線式滑動法分析的土坡， 安全穩(wěn)定系數(shù)K取1.30，故該土坡的穩(wěn)定坡角可以求出:tg峠黑g-24.81：1其中1為土坡的安全穩(wěn)定坡角。顯然，所得的穩(wěn)定坡角較小，與實際條件中約為 60度的邊坡相距 甚大，因此該土坡是不穩(wěn)定的，為了得到一

11、個穩(wěn)定的土坡，若不采取擋 墻支護(hù)，則需要放緩坡，而實際的工程地質(zhì)條件給定的坡高較高，放緩 坡所需要的挖方量巨大，明顯不經(jīng)濟(jì)，所以放緩坡不合適，必須采取擋 墻支護(hù)。精品文檔2. 2重力式擋土墻的設(shè)計重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定， 它是我國目前最常用的一種擋土墻形式。重力式擋土墻多用漿砌片石砌 筑，缺乏石料地區(qū)有時可用混凝土預(yù)制塊作為砌體，也可直接用混凝土 澆筑，一般不配鋼筋，或只在局部范圍配置少量鋼筋，這種擋土墻形式 簡單，施工方便，可就地取材，適用性強(qiáng)，因而應(yīng)用廣泛。由已知設(shè)計資料和工程地質(zhì)條件，所設(shè)的重力式擋土墻墻高9米,頂寬1米，底寬5米，選擇漿砌塊石砌筑，墻背

12、垂直，如圖2-1所示圖2-1重力式擋土墻的截面尺寸圖2. 2. 1 土壓力計算一亠宀h(1.0 + 5.0)漢 9江 24 一c 墻體自重W =648KN/m2根據(jù)擬建擋土墻的條件漿砌塊石，查得墻背摩擦角為(1/31/2)，此處取12，墻后填土傾斜，1=25 , 31，0則查表可知主動土壓力系數(shù)Ka=0.46,墻后填土選擇為黃土，容重為13.615.7kN/m3,取為14.2精品文檔kN/m3。 所以Ks（W Eay 尸Eax（648 90.5） 0.5248.5= 1.49 1.3（安全）2. 2. 3抗傾覆穩(wěn)定性驗算求出作用在擋土墻上諸力對墻趾 O點的力臂:自重W的力臂:將擋墻的截面分為一

13、個矩形和一個三角形分別計算自重:如圖所示，得各自力臂：2x14 = 2.67 m31x2 = 41 = 4.5m21G 4 9 24 =432kN/m2G2 =1 9 24 =216kN /mEay 的力臂：b=5.0mEax 的力臂：h=3.0m應(yīng)用公式可得抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)：“G X1 G2 X2Eay bKtEax"_ 432 2.67 216 4.5 90.5 5.0248E3.0二 3.46 1.5（安全）Ea=1/2 H2K= - 14.2 92 0.46 = 264.5kN/m土壓力的豎向分力：Eay = Ea sin（；）= 90.5 kN / m土壓力的水平分力：E

14、ax = Ea cos（、.；）二 248.5 kN /m2. 2. 2抗滑移穩(wěn)定性驗算2. 2. 4地基承載力驗算 作用在基礎(chǔ)底面上總的豎向力:N=W+Eay=648+90.5=738.5KN/m 合力作用點與墻前趾0點的距離:X = G“ ®2 Eay b-Eax=2.48m 偏心距:BBe x = 0.020.83m26 基底邊緣力：pmaxv（!冷）=min Kt B218.56kPa208.32kPa 要求滿足下列公式:12(Pmax Pmin ) = 213.44kPa由于基底為碎石土，密實狀態(tài)下，基底的承載力1所以 2(Pmax Pmin) = 213.44kPa f=

15、800kPapmax 二 218.56kPa1.2 f = 960kPa基底平均應(yīng)力及最大壓力均滿足要求。最終確定擋土墻的尺寸：頂寬1.0m,底寬5.0m2. 3扶壁式擋土墻的設(shè)計f=800kPa.墻身截面尺寸的扶壁式擋土墻的設(shè)計內(nèi)容主要包括墻身構(gòu)造設(shè)計、 擬定，墻身穩(wěn)定性和基底應(yīng)力及合力偏心距驗算、墻身配筋設(shè)計和裂縫 開展寬度等。2. 3. 1墻身構(gòu)造設(shè)計扶壁式擋土墻墻高不宜超過15m 般在9 10m左右，段長度不宜 大于20m扶肋間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性要求確定，一般為 1/4 1/2墻高，每 段中宜設(shè)置三個或三個以上的扶肋，扶肋厚度一般為扶肋間距的1/101/4，但不應(yīng)該小于0.3m。采用隨高度

16、逐漸向后加厚的變截面，也可 以采用等厚式，以便于施工。墻面板寬度和墻底板的厚度與扶肋間距成正比，墻面板頂寬不得小于0.2m，可米用等厚的垂直面板。墻踵板寬一般為墻高的 1/4 1/2 , 且不小于0.5m。墻趾板寬宜為墻高的1/20 1/5 ,墻底板板端厚度不小 于 0.3m。如圖2-1所示。2. 3. 2截面尺寸擬定根據(jù)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范及工程地質(zhì)條件，此扶壁式擋土墻 墻高擬定為H=10m分段長度為20m扶肋間距L=4m,扶肋寬度0.6m。墻 面板頂寬b=300m為了利于施工，采用等厚垂直面板，墻底板板端厚度 0.4m,墻踵板寬度B1=1m仝202000O.41L La)b)H1B2B3-

17、30圖2-1扶壁式擋土墻構(gòu)造（單位cm）a）平面圖；b）橫斷面圖2. 3. 3 土壓力的計算圖2-2主動土壓力計算圖其中：=8； ,=31 , J 二:如圖2所示，扶壁式擋土墻墻背垂直，BC為開挖后的土坡坡面，作 為第一破裂面，BC與垂直方向的夾角為25度，ADBC即卩為破裂棱體。這 個棱體作用著三個力，即破裂棱體的自重 W主動土壓力的反力Ea,破 裂面的反力R。其中Ea的方向與墻背成角，由工程地質(zhì)條件所給得 -=80，且偏于阻止棱體下滑的方向。R的方向與破裂面法線成角，同 樣偏于阻止棱體下滑的方向。由于棱體處于平衡狀態(tài)，因此力的三角形 閉合。從力的三角形中可得：COS（° +半）E

18、a 二 Wsi門（日+屮）式中=31 . 8 =39；根據(jù)前面計算得的穩(wěn)定坡角，此處的擋墻后填土坡度擬定為25度,3填土的重度為14.2kN/m ,則：精品文檔Sadbc = 1/ 2(a + b) x h +1/ 2AE x AC cos25°其中 a=3m, b = 3 9.6 tg 25 = 7.48m, h = 9.6mAE = b, AC = 8.5m所以，算得SaDbc二67.7主動土壓力反力EaWcos(250310)sin(250 39°)二 597.76kN/m2. 3. 4墻面板設(shè)計計算1.計算模型與計算荷載墻面板計算通常取扶肋中到扶肋中或跨中到跨中的一

19、段為計算單 元，視為固支于扶肋及墻踵板上的三向固支板，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，一般 作簡化近似計算。計算時，將其沿墻高或墻長劃分為若干單位寬度的水 平板條與豎向板條，假設(shè)每一個單位條上作用均布荷載，其大小為該條 單位位置處的平均值，近似按支承于扶肋的連續(xù)板來計算水平板條的彎 矩和剪力，按固支于墻底板上的剛架梁來計算豎向板條的彎矩。墻面板的荷載僅考慮墻后主動土壓力的水平分力，而墻自重、土 壓力豎向分力及被動土壓力等均不考慮。其中土壓應(yīng)力為： 歸=Ea/H1 = 597.76/9.6 =62.26kN/m2圖2-3墻面板簡化土應(yīng)壓力圖=0.5ehk 4hj/H1 =12.97h ( 0 蘭 hiH1/4

20、)二 a =0.5ehk = 31.13( H1/4 ： hi 3H1/4 )二 a = 0.5ehk 4(9.64hi)/H1 =12.97(9.6 一 hi) ( 3/4H1 ：hdH1)2. 水平內(nèi)力根據(jù)墻面板計算模型，水平內(nèi)力計算簡圖如圖2-4所示。各內(nèi)力分別為：支點負(fù)彎矩：M1 1/12二 pil2 1/12 31.13 4.02 =-55kNm支點剪力： Q = - pil/62.26kN跨中正彎矩：M2 = 1/20二 pil2 =1/20 31.13 4.02 = 33kNm邊跨自由端彎矩：M3=0其中，l為扶肋間凈距。2O/2O/2圖2-4墻面板的水平內(nèi)力計算a）計算模型；b

21、）荷載的作用圖；c）設(shè)計彎矩圖。墻面板承受的最大水平正彎矩及最大水平負(fù)彎矩在豎直方向上分 別發(fā)生在扶肋跨中的1/2H1處和扶肋固支處的第三個 H1/4處，如圖2-5 所示。設(shè)計采用的彎矩值和實際彎矩值相比是安全的，如圖4-c）所示。例如，對于固端梁而言，當(dāng)它承受均布荷載時，其跨中彎矩應(yīng)為-pil2/24，但是，考慮到墻面板雖然按連續(xù)梁計算，然而它們的固支程度并不充分， 為安全起見，故設(shè)計值按式M2二丄二pi|2確定。203. 豎直彎矩墻面板在土壓力的作用下，除了上述的水平彎矩外，將同時產(chǎn)生沿墻高方向的豎直彎矩。其扶肋跨中的豎直彎矩沿墻高的分布如圖5所示。負(fù)彎矩出現(xiàn)在墻杯一側(cè)底部 H1/4范圍內(nèi)

22、，正彎矩出現(xiàn)在墻面一側(cè)，最 大值在第三個H1/4段內(nèi)，其最大值可近似按下列公式計算：豎直負(fù)彎矩：Md = -0.03QkH1l=-0.03 62.26 9.6 4= -71.72kNm4AIH、一 Hcba)ab) a圖2-5 墻面板跨中及扶肋處的彎矩圖a）跨中彎矩 b） 扶肋處彎矩豎直正彎矩： M =0.03 ehkHil/4 叮7.93kNm沿墻長方向（縱向），豎直彎矩的分布如圖 6所示，呈拋物線形分 布。設(shè)計時，可采用中部 2l/3范圍內(nèi)的豎直彎矩不變，兩端各l/6范 圍內(nèi)的豎直彎矩較跨中減少一半的階梯形分布。1Hb)圖2-6 墻面板豎直彎矩圖a)豎直彎矩沿墻高分布；b)豎直彎矩沿墻縱向

23、分布4. 扶肋外懸臂長度I '的確定扶肋外外懸臂節(jié)長I '，可按懸臂梁的固端彎矩與設(shè)計用彎矩相等 求得，即：M =1/12二 pil 3. 5墻踵板設(shè)計計算1.計算模型和計算荷載墻踵板可視為支承于扶肋上的連續(xù)板，不計墻面板對它的約束，而 視其為鉸支。內(nèi)力計算時，可將墻踵板順墻長方向劃分為若干單位寬度 的水平板條，根據(jù)作用于墻踵板上的荷載，對每一個連續(xù)板條進(jìn)行彎矩, 剪力計算，并假定豎向荷載在每一連續(xù)板條上的最大值均勻作用在板條 叮/2二 pil'2l' = 0.411 二 1.64m精品文檔上。作用在墻踵板上的力有：計算墻背間與實際墻背的土重 W1墻踵板 自重

24、W2作用在墻踵板頂面上的土壓力豎向分力 W3作用在墻踵板端 部的土壓力豎向分力 W4由墻趾板固端彎矩M1的作用在墻踵板上引起 的等代荷載W5以及地基反力等，如圖所示。為了簡化計算，假設(shè) W3為中心荷載，W4是懸臂端荷載Ety所引 起的，實際應(yīng)力呈虛線表示二次拋物線分布，簡化為實線表示的三角形 分布；M1引起的等代荷載的豎向應(yīng)力近似地假設(shè)成圖 7所示的拋物線形， 其重心位于距固支端5/8B3處，以其對固支端的力矩與 M1相平衡，可 得墻踵處的應(yīng)力 f=2.4M1/B3。將上述荷載在墻踵板上的引起的豎向應(yīng)力疊加，即可得到墻踵板的 計算荷載。由于墻面板對墻踵板的支撐約束作用，在墻踵板與墻面板 的銜接

25、處，墻踵板沿墻長方向板條的彎矩為零，并向墻踵方向變形逐漸 增大。故可近似假設(shè)沿墻踵板的計算荷載為三角形分布，最大值在踵點 處。如圖2-7所示。各部分應(yīng)力計算：二W1 "(Hi Bstg 1) =14.2 (9.6 3 tg25)= 156.18kN二W2 二 ht 24 0.4 = 9.6kNW3=曾，其中Eb3是作用在BC面上的土壓力，所以H =9.6 1.5 tg25 10.3m。K廣 cosBC°s 卩 jeon cos"=0.487cos ：Jcos2 ： - cos2所以， EB3 =1 H 2K=- 14.2 10.32 0.487 =366.83kN

26、/m2 2所以,EB3Sin366.83 sin25W4W3B33.0= 51.68kN2Et sin 一：,其中同樣的Ka "487所以，1 2 1 2EtH 2Ka14.2 11.42 0.487 =449.36kN/m2 2所以，2Et sinB2 x449.36 x sin 25M二 W4-126.6kNB33.0Et是作用在CD表面上的土壓力，所以H =10 3 tg2511.4m墻踵板固端處的計算彎矩 M1:M1B12636-(h -)(b2tpj)詈，其中maxminN M±A WN =688.06kNA =1 (1 0.3 3) = 4.3m212122W

27、ab21 4.3 3.08m26 64.33M = Ne 688.06()= 447.24 kNm2 2所以688.06447.244.3 一 3.08305.214.8kPa即 J =305.2kPa;；2 =14.8kPa求得 M1 二 139.185kNm“2.4 臥2.4 羅=37.1kPa所以匚w-二 w . ；w2 .匚 w3 . ；w4 .二 w5 一；2= 156.18 9.6 51.68 126.6 37.1-14.8 二 366.36kPad)B3C)EtyB3e)圖2-7墻踵板計算荷載圖式a）墻踵板受力圖；b） EB3y對墻踵板的作用；c） Ety對墻踵板的作用；d）M1

28、 對墻踵板的作用；e）墻踵板法向應(yīng)力總和上述中：Eb3作用在BC面上的土壓力（kN）;Et作用在CD面上的土壓力（kN）；M1墻趾板固端處的計算彎矩（kNm ;,h墻后填土和鋼筋混凝土的容重（Kn/m）t3 墻踵板厚度（m；二2墻踵板端處的地基反力（kPa）。2.縱向內(nèi)力墻踵板順墻長方向板條的彎矩和剪力計算與墻面板相同，各內(nèi)力分 別為：支點負(fù)弓矩： Miwl = -319.68kNm12支點剪力：Q = ；丁wl / 3. 6扶肋設(shè)計計算1. 計算模型與計算荷載 = 479.52 kN1跨中正彎矩：M2 二一二wl2 =191.80kNm20邊跨自由端彎矩：M3"3. 橫向彎矩墻踵板

29、沿墻長方向(橫向)的彎矩由兩部分組成：(1) 在圖7-e所示的三角形分布荷載作用下產(chǎn)生的橫向彎矩最大值出現(xiàn)在墻踵板的根部。由于墻踵板的寬度通常只有墻高的1/3左右，其值一般較小，對墻踵板橫向配筋不起控制作用，故不必計算此橫向彎矩。(2) 由于在荷載作用下墻面板與墻踵板有相反方向的移動趨勢，即在墻踵板根部產(chǎn)生與墻面板的豎直彎矩縱向分布的相同。如圖2-6-b)所示。圖2-8扶肋計算圖式扶肋可視為錨固在墻踵板上的T形變截面懸臂梁，墻面板則作為該 T形梁的翼緣板，如圖2-8-a)所示，翼緣板的有效計算寬度由墻頂向下 逐漸加寬，如圖2-8-a),b)所示，為了簡化計算，只考慮墻背主動土壓 力的水平分力，

30、而扶肋和墻面板的自重以及土壓力的豎向分力忽略不 計。2. 剪力和彎矩懸臂梁承受兩相鄰的跨中至跨中長度lw與墻面板高H1范圍內(nèi)的土 壓力。在土壓力Ehi中，作用在AB面上的土壓力的水平分力作用下，產(chǎn) 生的剪力和彎矩為：Qhi 二 hiLw(0.5 ho)KaCOS:1Mhi =;Yh：Lw(h +3ho)KaCOsB6當(dāng)hi二H時的Qh!和Mh1 :Qh1 二 HiLw 0.5Hi KaCOs25h4.2 9.6 4.6 0.5 9.6 0.487 cos25'= 1328.5CkNMhi H；Lw Hi Kacos2561 214.2 9.64.6 9.6 0.487 cos25”6=

31、4251.22kNLm如圖所示，計算長度Lw,按下式計算，且Lw冬b T2B2。Lw =丨 b =4 0.6 =4.6（中跨）Lw =0.911 b =0.91 4 0.6=4.24 （懸臂跨）3. 翼緣寬度扶肋的受壓區(qū)有效翼緣寬度bi,墻頂部bi=b,底部b仁Lw,中間為直線變化，如圖9所示，即：b = b + 匹1。H12. 3. 7容許應(yīng)力驗算扶壁式擋土墻的驗算內(nèi)容包括抗滑移穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性，基底 應(yīng)力及合力偏心距的驗算。其驗算方法與重力式擋土墻相同。（1）抗滑移穩(wěn)定性驗算擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性是指在土壓力和其他的荷載作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑移穩(wěn)定系數(shù)表示，即作用

32、于擋土墻和GEay)Kc的抗滑力與實際下滑力之比Eax其中 G=0.3 9.6 24 4.3 0.4 24 3 10 14.2=536.4kN。精品文檔精品文檔1 1EaH2Ka 14.2 9.62 0.45 = 294.45kN (查得 Ka=0.45)以墻踵板的板端豎直面作為假想墻背，貝心Eay 二 Ea sin310 =151.66kNEax=Ea cos310 =252.39 kN所以k 0.5 (536.4 151.66) “a 1.30 (查得基底摩擦系數(shù)為0.5 ) 252.39故抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。(2) 抗傾覆穩(wěn)定性驗算擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的

33、能力，用抗傾覆系數(shù)Ko表示，即對墻趾的穩(wěn)定力矩之和與傾覆力矩之和的比值。(算得土壓力的水平分力的力臂h=3.0m)則,K。0.3 9.6 24 1.15 4.3 0.4 24 2.15 3 10 14.2 2.8 151.66 4.3 252.3加3.02002.812.651.50757.17所以滿足抗傾覆穩(wěn)定性的要求。(3) 地基承載力及偏心距的驗算為了保證擋土墻的基底應(yīng)力不超過地基的容許承載力，應(yīng)進(jìn)行基底 應(yīng)力驗算。為了使擋土墻墻形結(jié)構(gòu)合理和避免發(fā)生不均勻的沉降，還應(yīng) 控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。a. 底面上的總豎向力N =W Eay =536.4 151.6 688.06 kNb

34、. 合力作用點與墻前趾的距離2002.81 -757.17688.06x1.81mc. 偏心距ex = 0.340.722 6d. 基底邊緣應(yīng)力4.36 0.344.3235.86）=84.16kPae. 要求滿足下列公式（I 二2）=160kPa ： fk 二 800kPa2查得在密實狀態(tài)下，碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值為700-900kPa,此處取fk=800kP&G =235.86 <1.2 fk =960kPa基底平均應(yīng)力和最大壓力均滿足要求。所以，最初擬定的擋土墻截面尺寸即可作為實際擋土墻的尺寸。2. 3. 8配筋設(shè)計扶壁式擋土墻墻面板，墻趾板按矩形截面受彎構(gòu)件配筋，而扶肋按 變

35、截面T形梁配筋。1. 墻面板墻面板的水平受拉鋼筋分為內(nèi)外側(cè)鋼筋兩種。(1)水平受力鋼筋內(nèi)側(cè)水平受拉鋼筋N2布置在墻面板靠填土一側(cè)，承受水平負(fù)彎矩, 以扶肋處支點彎矩設(shè)計計算，全墻可分為 34段。a.以墻面板中間H1/2的彎矩作為控制進(jìn)行計算。經(jīng)算得M=-55KNM. 選用材料：以HRB335鋼筋作為受拉鋼筋，混凝土的強(qiáng)度等級選用C20,查得 仁=9.6N / mm2, f 300N / mm2。鋼筋保護(hù)層厚度C=30mm估計選用鋼筋直徑為20mm截面尺寸擬定為h=300mm,b取 1米寬進(jìn)行設(shè)計。則截面有效高度 h0二h-c-d/2=260mm。將以上的數(shù)據(jù)代入基本公式：“fcbx 二 fyA

36、sMfcbx(h - 勺2算得：x = 23mm736 mm2查混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理附表19得：選配 4 '；"22200乓= 804 mm2驗算適用條件：x = 23mm ： b h0 = 0.55 26 143mm企 8040.31% Sn =0.2%bh01000 260驗算滿足要求。b.以墻面板頂H1/8處作為控制面進(jìn)行計算，此時M=27.5KN/m代入 基本公式得：1 9.6 1000 乂=300代6x27.5 10 -1 9.6 1000 x(260)2求得：x = 11.24mmA 360mm2同樣查得，選用4門14250， As=615mm2。驗算滿足適用條件。

37、由以上的計算可知，墻面板內(nèi)側(cè)的受拉鋼筋分布為：墻頂H1/8,墻 底H1/8范圍內(nèi)選配14的鋼筋，間距為250mm墻面板中間的范圍選 配門22的鋼筋，間距為250mm外側(cè)受拉鋼筋N3布置在中間跨墻面板臨空一側(cè)，承受水平正彎矩， 該鋼筋沿墻長方向通長布置。為方便施工，可在扶肋中心切斷，沿墻高 可分為幾個 區(qū)段進(jìn)行配筋，但區(qū)段不宜分得太多。a. 以墻面板的中間H1/2處作為控制面進(jìn)行計算，此時 M=33kNni同 樣代入基本公式得：1 9.6 1000 300As6X33 106 =1 9.6 1000 x（260-才求得： X = 15mm 人=480mmAs = bh0'min = 52

38、0mm查得選配4：14250，As=615mm2。驗算滿足適用條件。以上配筋計算可知，墻面板外側(cè)水平受拉鋼筋N2的分布為：全墻采用M4的鋼筋，間距為250mm（2）豎向受力鋼筋。查表得：選配4：-14250，As = 615mm2。驗算滿足適用條件。b. 以墻面板墻頂H1/8處作為控制面進(jìn)行計算，此時 M=16 5KNm 代入基本公式計算得：2x = 7mmAs = 224mm此時，乂 =0.08% 廠0.2%，故需按最小配筋率進(jìn)行配筋，即： bh°內(nèi)側(cè)豎向收里鋼筋N4布置在靠填土一側(cè)，承受墻面板的豎直負(fù)彎 矩，該筋向下伸入墻踵板不少于一個鋼筋錨固長度，向上在距離墻踵板 頂高H1/4

39、處加上一個鋼筋錨固長度處切斷，每跨中部2L/3范圍內(nèi)按跨中的最大豎直負(fù)彎矩 MD配筋，靠近扶肋兩側(cè)各L/6部分按MD/2配筋。a. 跨中2L/3范圍內(nèi)的彎矩M=71.72kNm代入基本公式得：1 9.6 1000 x = 300 As6X71.72 106 =1 9.6 1000 x(260)22求得：x 二 30mm As 二 960mm查表得選配4：j18250 ， As=1017mm2。驗算滿足適用條件。b. 靠近扶肋兩側(cè)L/6部分的彎矩M=MD/2=35.86kN。同樣代入基本公式求得：x=14.8mm，As=473mm2。此時，竺=0.18%二=0.2%，故需按最小配筋率進(jìn)行配筋，由

40、以上可知, bh°選配的鋼筋為：4；爭14250 ， As = 615mm2。所以，由上可知，墻面板內(nèi)側(cè)豎向受力鋼筋的分布為：每跨中部2L/3 范圍采用18鋼筋，間距為250mm靠近扶肋兩側(cè)L/6范圍內(nèi)采用14 鋼筋，間距為250mm外側(cè)豎向受力鋼筋N5布置在墻面板的臨空一側(cè)，承受墻面板的豎 向正彎矩，該鋼筋通長布置，兼作墻面板的分布鋼筋用。由于正彎矩較 小M=17.93kNm由上面的計算可知，需按最小配筋率進(jìn)行配筋，故墻外 側(cè)的鋼筋布置為：全墻布置:：J 14鋼筋，間距為250mm(3) 墻面板與扶肋的U形拉筋連接墻面板與扶肋的U形拉筋N6,其開口向扶肋的背側(cè)，該鋼筋每一支 承受高

41、度為拉筋間距水平板條的支點剪力 Q,在扶肋水平方向通長布置。由上面的計算可知，選配的U形鋼筋為：14,承受拉力作用，每個 扶肋上U形鋼筋的個數(shù)為：N =9.6 1000/300 =32根。2. 墻踵板墻踵板頂面橫向水平鋼筋 N7，是為了墻面板承受豎直負(fù)彎矩的鋼筋N4得以發(fā)揮作用而設(shè)置的.該鋼筋位于墻踵板頂面，垂直于墻面板方向， 其布置與鋼筋N4相同,該鋼筋一端插入墻面板一個鋼筋錨固長度，另一 端伸至墻踵端，作為墻踵板縱向鋼筋N8的定位鋼筋，如鋼筋N7的間距很 小,可以將其中一半在距墻踵端B3/2減一個鋼筋錨固長度處切斷。墻踵板的頂面和底面縱向水平受拉鋼筋N8,N9,承受墻踵板在扶肋兩端的負(fù)彎矩

42、和跨中正彎矩.該鋼筋的切斷情況與N2,N3相同。墻踵板的選用材料跟墻面板的相同，墻踵板厚度為0.4m,屬于基礎(chǔ), 所以混凝土保護(hù)層的厚度應(yīng)大于 70mm此處取為C=80mm估計選配的鋼 筋直徑為20mm所以截面有效高度h0 = 400 -80 -空=310mm.2由前面的計算可知，墻踵板的支點負(fù)彎矩為M=-319.68kNm帶入基本公式得：1 9.6 1000 x = 300As6X319.68 106 =1 9.6 1000 x(310)求得:x= 138mm, As = 4416mm2.查表得選配8門28120 , As=4926mm2.驗算滿足適用條件.跨中正彎矩M=191.8kNm同樣

43、可得：2x = 73mm, As = 2336 mm查表得選配5G25200 , As = 2454mm 4施工設(shè)計方案比選為了使支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加節(jié)約經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，對前面的兩種擋 土墻設(shè)計所得進(jìn)行分析比較，選擇一種造價、工程量、施工工藝更為合,驗算滿足適用條件.連接墻踵板與扶肋之間的U形鋼筋N10，其開口向上.可在距墻踵板 頂面一個鋼筋錨固長度處切斷，也可延至扶肋的頂面，作為扶肋兩側(cè)的 分布鋼筋，在垂直于墻面板方向的鋼筋分布與墻踵板頂面縱向水平鋼筋 N8相同.3. 墻趾板墻趾板的受力筋N1設(shè)置于墻趾板的底面，為了方便施工，將墻面板 外側(cè)豎向受力筋N5彎曲作為墻趾板的受力筋.4. 扶肋扶肋背側(cè)的受拉筋N11,應(yīng)根據(jù)扶肋的彎矩圖，選擇2-3個截面，分別 計算所需的拉筋根數(shù).為了節(jié)省混凝土，鋼筋N11可以多層排列，但不得 多于3層，其間距應(yīng)滿足規(guī)范要求，必要時可采用束筋，各層鋼筋上端應(yīng) 按不需此鋼筋的截面再延長一個鋼筋錨固長度，必要時可將鋼筋沿橫向 彎入墻踵板的底面.除受力鋼筋之外，還需要根據(jù)截面剪力配