扶壁擋土墻計算書(詳細)

扶壁式擋土墻計算書項目名稱_____________日期_____________設(shè)計者_____________校對者_____________一、示意圖：二、基本資料： 1．依據(jù)規(guī)范及參考書目： 《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》(SL379－2007)，以下簡稱《規(guī)范》 《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(SL191-2008)，以下簡稱《砼規(guī)》 《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》(DL5077－1997) 《建筑結(jié)構(gòu)靜力計算手冊》（第二版） 《水工擋土墻設(shè)計》(中國水利水電出版社) 2．斷面尺寸參數(shù)： 墻頂寬度B1=0.60m， 墻面上部高度H=25.00m 墻面變厚B5=0.00m， 墻背變厚B6=0.00m 前趾寬度B2=2.10m， 后踵寬度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， 墻前填土高度H4=1.80m 扶臂厚度b=1.00m， 扶臂頂部寬度B4=1.00m 扶臂數(shù)量n=3個， 扶臂凈距L=6.00m 墻面板左挑L1=2.46m， 墻面板左挑L2=2.46m 3．設(shè)計參數(shù)： 擋土墻的建筑物級別為2級，荷載組合為基本組合。 抗震類型：非抗震區(qū)擋土墻。 水上回填土內(nèi)摩擦角φ=40.00度， 水下回填土內(nèi)摩擦角φ'=40.00度 回填土凝聚力C=0.00kN/m2， 墻底與地基間摩擦系數(shù)f=0.60 基礎(chǔ)為非巖石地基。 填土面與水平面夾角β=10.00度， 回填土頂面均布荷載q=0.00kN/m 地下水位距墻底高h1=0.00m， 墻前水深(墻底算起)h2=0.00m 回填土濕容重γ1=21.00kN/m3， 回填土浮容重γ2=10.00kN/m3 混凝土強度等級：C25 受力鋼筋強度等級：二級，保護層厚度as=0.050m 扶臂箍筋強度等級：二級 地基允許承載力[σo]=1000.00kPa三、計算過程： 1．計算公式： 郎肯土壓力計算公式如下： E＝0.5×γ×H2×Ka Ex＝E×cos(β) Ey＝E×sin(β) Ka＝cosβ×[cosβ-（cos2β-cos2φ）1/2]/[cosβ+（cos2β-cos2φ）1/2]（《規(guī)范》式A.0.1-3） 式中： E為作用于墻背的土壓力，作用點為距墻底1/3高處， 方向與水平面成β夾角 Ka為土壓力系數(shù) 程序算得土壓力系數(shù)Ka=0.225 2．總水平力、總豎向力及各力對前趾力矩計算： 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂正力矩負力矩水平土壓力E1x1973.739.72-19174.93垂直土壓力E1y348.0216.005568.36水平土壓力E2x25.834.86-125.48垂直土壓力E2y4.5516.0072.88墻身自重G11074.006.196645.30墻前水平土壓力E'1x-32.350.6019.41墻后土重F17310.009.4569074.46墻前土重F117.640.7012.35∑1967.218754.2281392.76-19300.41 所有垂直荷載之和∑G＝8754.22kN 所有水平荷載之和∑FH＝1967.21kN 所有對墻前趾的穩(wěn)定力矩之和∑MV＝81392.76kN·m 所有對墻前趾的傾覆力矩之和∑MH＝-19300.41kN·m 所有對墻前趾的力矩之和∑M＝62092.35kN·m 3．抗滑穩(wěn)定驗算： 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Kc＝f×∑G/∑FH 從《規(guī)范》中表3.2.7查得，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)[Kc]＝1.30 Kc＝0.600×8754.218/1967.213＝2.67 Kc＝2.67≥[Kc]＝1.30，故抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 4．抗傾覆穩(wěn)定驗算： 從《規(guī)范》中表3.2.12、3.2.13條查得，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)[Ko]＝1.50 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝81392.761/19300.412＝4.22 Ko＝4.22≥[Ko]＝1.50，故抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 5．地基承載力驗算： 地基承載力按《規(guī)范》中第6.3.1、6.3.2條進行校核。 基底應(yīng)力計算公式為： Pmax＝∑G/B×（1+6×e/B） Pmin＝∑G/B×（1-6×e/B） 偏心距e＝B/2-∑M/∑G ＝16.00/2-62092.35/8754.22=0.907m Pmax＝8754.22/16.00×（1+6×0.907/16.00）＝733.26kPa Pmin＝8754.22/16.00×（1-6×0.907/16.00）＝361.01kPa Pmax＝733.26≤1.2[σo]＝1.2×1000.00＝1200.00，滿足要求。 (Pmin＋Pmax)/2＝547.14≤[σo]＝1000.00，滿足要求 η＝Pmax/Pmin＝733.26/361.01＝2.03>2.0 故地基承載力不滿足要求！四、墻面板結(jié)構(gòu)計算： 1．計算依據(jù)： a、作用在墻面板上的荷載為三角形或梯形； b、在距底板高度1.5Lx范圍內(nèi)，按三面固定一面簡支雙向板計算內(nèi)力； c、在距底板高度1.5Lx以上，水平方向取單寬截條按連續(xù)梁計算內(nèi)力； d、截面按受彎構(gòu)件進行配筋計算，公式如下： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼規(guī)》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼規(guī)》式6.2.1-2 2．內(nèi)力計算： 墻面板Lx=6.00m，Ly=9.00m，從靜力計算手冊查得： 均布荷載作用下，墻面板彎矩系數(shù)為： Kx=0.0384， Ky=0.0113， Kxo=-0.0794 Kyo=-0.0569， Kox=0.0433， Kxzo=-0.0616 三角形荷載作用下，墻面板彎矩系數(shù)為： K'x=0.0184， K'y=0.0071， K'xo=-0.0387 K'yo=-0.0421， K'ox=0.0065， K'xzo=-0.0015 面板梯形荷載大值為q=117.97kN，小值q'=75.50kN 將均布荷載q1=75.50kN/m與三角形荷載q2=0.00kN/m產(chǎn)生的彎矩疊加得： Mx=Kx×q1×Lx2+K'x×q2×Lx2 =0.0384×75.50×6.002+0.0184×42.47×6.002=132.50kN·m My=Ky×q1×Lx2+K'y×q2×Lx2 =0.0113×75.50×6.002+0.0071×42.47×6.002=41.57kN·m Mxo=Kxo×q1×Lx2+K'xo×q2×Lx2 =-0.0794×75.50×6.002+（-0.0387）×42.47×6.002=-274.98kN·m Myo=Kyo×q1×Lx2+K'yo×q2×Lx2 =-0.0569×75.50×6.002+（-0.0421）×42.47×6.002=-219.02kN·m Mox=Kox×q1×Lx2+K'ox×q2×Lx2 =0.0433×75.50×6.002+（0.0065）×42.47×6.002=127.63kN·m Mxzo=Kxzo×q1×Lx2+K'xzo×q2×Lx2 =-0.0616×75.50×6.002+（-0.0015）×42.47×6.002=-169.72kN·m 3．縱向支座（負彎矩）強度及配筋計算： 截面高度h=600mm，彎矩M=-274.98kN·m 鋼筋計算面積As'=2101mm2，實配As=2244mm2(D20@140) 抗裂驗算不滿足要求，裂縫寬度δmax=0.314mm 4．縱向跨中（正彎矩）強度及配筋計算： 截面高度h=600mm，彎矩M=132.50kN·m 鋼筋計算面積As'=986mm2，實配As=1058mm2(D16@190) 抗裂驗算滿足要求，裂縫寬度δmax=0.300mm 5．豎向支座（負彎矩）強度及配筋計算： 截面高度h=600mm，彎矩M=-219.02kN·m 鋼筋計算面積As'=1656mm2，實配As=1745mm2(D20@180) 抗裂驗算不滿足要求，裂縫寬度δmax=0.321mm 6．豎向跨中（正彎矩）強度及配筋計算： 截面高度h=600mm，彎矩M=41.57kN·m 鋼筋計算面積As'=825mm2，實配As=874mm2(D16@230) 抗裂驗算滿足要求，裂縫寬度δmax=0.114mm五、前趾根部截面承載力驗算及配筋計算： 1．計算依據(jù)： 截面按受彎構(gòu)件進行承載力和配筋計算： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼規(guī)》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼規(guī)》式6.2.1-2 2．總水平力、總豎向力及各力對截面彎矩計算： 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂彎矩前趾自重G173.500.9569.83墻前土重F117.641.4024.70地基反力W1-1488.561.06-1580.94∑0.00-1397.42-1486.42 3．截面配筋及裂縫寬度計算結(jié)果： 截面高度h=1800mm，彎矩M=-1486.42kN·m 鋼筋計算面積As'=3485mm2，實配As=3491mm2(D20@90) 抗裂驗算不滿足要求，裂縫寬度δmax=0.323mm六、踵板結(jié)構(gòu)計算： 1．計算依據(jù)和假定： a、將作用在踵板上的荷載轉(zhuǎn)化為三角形或梯形； b、在距墻面板1.5Lx范圍內(nèi)，按三面固定一面簡支雙向板計算內(nèi)力； c、在距墻面板1.5Lx以外，縱向取單寬截條按連續(xù)梁計算內(nèi)力； d、截面按受彎構(gòu)件進行配筋計算，公式如下： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼規(guī)》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼規(guī)》式6.2.1-2 2．作用在踵板上的荷載計算： 內(nèi)側(cè)土重W1'=525.00kN； 外側(cè)土重W1=574.25kN 踵板自重W2=525.00×574=0.00kN 作用在踵板上側(cè)土壓力產(chǎn)生的豎向荷載W3=EB×sin（β）/B3 =289.64×sin（10.0°）/13.30=3.78kN 作用在踵板端部土壓力產(chǎn)生的豎向荷載W4=2Eh×sin（β）/B3 =2.0×239.91×sin（10.0°）/13.30=6.26kN 前趾彎矩產(chǎn)生的豎向荷載W5=2.4×M/B32 =2.4×-1486.42/13.302=20.17kN 內(nèi)側(cè)基底反力σ1=670.45kN； 外側(cè)基底反力σ2=361.01kN 作用在踵板內(nèi)側(cè)總荷載∑W'=W1'+W2+W3+W6+W7-σ3-σ1 =525.00+45.00+3.78+0.00+0.00-0.00-670.45 =-96.67kN 作用在踵板外側(cè)總荷載∑W=W1+W2+W3+W4+W5+W6+W7-σ4-σ2 =574.25+45.00+3.78+6.26+20.17+0.00+0.00-0.00-361.01 =239.20kN 3．內(nèi)力計算： 踵板Lx=6.00m，Ly=9.00m，從靜力計算手冊查得： 均布荷載作用下，墻面板彎矩系數(shù)為： Kx=0.0384， Ky=0.0113， Kxo=-0.0794 Kyo=-0.0569， Kox=0.0433， Kxzo=-0.0616 三角形荷載作用下，墻面板彎矩系數(shù)為： K'x=0.0184， K'y=0.0071， K'xo=-0.0387 K'yo=-0.0421， K'ox=0.0065， K'xzo=-0.0015 踵板梯形荷載小值為q=0.00kN，大值q'=130.61kN 將均布荷載q1=130.61kN/m與三角形荷載q2=0.00kN/m產(chǎn)生的彎矩疊加得： Mx=Kx×q1×Lx2+K'x×q2×Lx2 =0.0384×130.61×6.002+0.0184×（-130.61）×6.002=94.04kN·m My=Ky×q1×Lx2+K'y×q2×Lx2 =0.0113×130.61×6.002+0.0071×（-130.61）×6.002=19.75kN·m Mxo=Kxo×q1×Lx2+K'xo×q2×Lx2 =-0.0794×130.61×6.002+（-0.0387）×（-130.61）×6.002=-191.37kN·m Myo=Kyo×q1×Lx2+K'yo×q2×Lx2 =-0.0569×130.61×6.002+（-0.0421）×（-130.61）×6.002=-69.59kN·m Mox=Kox×q1×Lx2+K'ox×q2×Lx2 =0.0433×130.61×6.002+（0.0065）×（-130.61）×6.002=173.04kN·m Mxzo=Kxzo×q1×Lx2+K'xzo×q2×Lx2 =-0.0616×130.61×6.002+（-0.0015）×（-130.61）×6.002=-282.59kN·m 在均布荷載q=239.20kN/m作用下，踵板端部縱向按連續(xù)梁計算得彎矩為： 左支座彎矩Ml=-651.57kN·m，跨中彎矩Mm=470.58kN·m 右支座彎矩Mr=-560.08kN·m 4．縱向支座（負彎矩）強度及配筋計算： 截面高度h=1800mm，彎矩M=-651.57kN·m 鋼筋計算面積As'=2625mm2，實配As=2856mm2(D20@110) 抗裂驗算滿足要求，裂縫寬度δmax=0.184mm 5．縱向跨中（正彎矩）強度及配筋計算： 截面高度h=1800mm，彎矩M=470.58kN·m 鋼筋計算面積As'=2625mm2，實配As=2872mm2(D16@70) 抗裂驗算滿足要求，裂縫寬度δmax=0.124mm 6．豎向支座（負彎矩）強度及配筋計算： 截面高度h=1800mm，彎矩M=-219.02kN·m 鋼筋計算面積As'=2625mm2，實配As=2856mm2(D20@110) 抗裂驗算滿足要求，裂縫寬度δmax=0.062mm七、扶臂結(jié)構(gòu)計算： 1．計算依據(jù)和假定： a、扶臂與部分面板組成變截面的T形梁，按懸臂梁進行受彎結(jié)構(gòu)計算； b、荷載為跨中到跨中作用在墻面板及扶臂上的水平土壓力和水壓力； c、截面按受彎構(gòu)件進行配筋計算，公式如下： K×M≤fc×b×χ×（ho-χ/2）+fy'×As'（ho-as'）《砼規(guī)》式6.2.1-1 fc×b×χ≤fy×As-fy'×As'《砼規(guī)》式6.2.1-2 2．距擋土墻墻底高度H=1.80m水平截面強度及配筋計算： 截面高度h=13900mm，截面寬度b=1000mm 翼緣高度hf=600mm，翼緣寬度bf=7000mm T形截面所受彎矩M=111632.97kN·m 鋼筋計算面積As'=33375mm2，實配As=33379mm