悬臂式挡土墙设计全解.docx
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悬臂式挡土墙设计全解.docx
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悬臂式挡土墙设计全解
悬臂式挡土墙工程实例
成都市三环路与铁路立交工程
设计路段为K23+385.728—K23+486.726右幅快车道;
已知,填方最大高度5米,地基承载力设计值=150kpa,墙
身设计高度H=4m;填土标准重度=18KN/m3,填土表面均布荷载q=10KN/m2,
填土内摩擦角Φ=35。
底板与地基摩擦系数f=0.3,墙身采用C20混凝土,HRB335钢筋。
一、截面选择
选择悬臂式挡土墙。
尺寸按悬臂式挡土墙规定初步拟定,如图所示
根据规范要求H1=1H=400mm,H2=H-H1=3600mm,H0=810mm,b=250mm,
10
B=0.8H=3200m;m
地面活荷载q的作用,采用换算立柱高:
B3的初步估算:
B2250(H2810)0.05=470mm
B1=B-B3-B2=3200-2230-470=500mm
底板c点水平压力:
c=(H。
+H2+H1)Ka=18(5+3.6+0.4)
0.271=22.22kpa
土压力及合力作用点位置:
Ea1=AH2=2.713.6=9.76KN/m;
1)立臂自重力钢筋混凝土标准容重γk=25kN/m3,其自重力
G1k=0.250.47(3.6+0.81)25=39.69KN/m
2
2X1=0.5+0.224.410.50.2220.254.41
3
(0.22+0.125)
(0.50.224.41+0.254.41)
=0.7844m
(2)底板自重力
G2k=(0.5+0.47+2.23)0.425=32KN/m
3.2
X2=3.2=1.6m
2
(3)地面均布活载及填土的自重力
四、抗滑稳定验算
竖向力之和
Gk=Gik=39.69+32+166.81=238.50KN/m
抗滑力
Ff=Gk*f=238.500.3=71.55KN/m滑移力
E=Ea1+Ea3=9.76+39.02=48.78KN/m
KcGkf71.551.471.3故稳定
cE48.78
五、地基承载力验算
地基承载力采用设计荷载,分项系数:
地面活荷载r1=1.30;土荷载r2=1.20;自重r3=1.20。
基础底面偏心距e0,先计算总竖向力到墙趾的距离:
MVMH
e0VGkH
MH=1.3Ea1*Za1+1.Ea3*Za3=1.3
9.76
2.2+1.2
39.02
1.333
e0=90.33KN/m
Gk=1.2(39.69+32+183.6
2.23
2.085)
=288.42KN/m
Mv=1.2(39.690.7844+32
1.6+18
3.6
2.23
2.085)+1.3
102.232.085)
=520.79KN*m/m
偏心距e=520.7990.33=1.49m
288.42
=B-e=3.2-1.49=0.11m
226
地基压力
故地基承载力满足要求
六、结构设计
立臂与底板均采用C20混凝土和HRB335级钢筋,
查表得fcd=9.2Mpa,ftd=1.06Mpa,ftk=1.54Mpa,
Ec=2.55104Mpa,fsd=280Mpa,fsd=280Mpa,Es=2×105Mpa
1)立臂设计底截面设计弯矩
M=1.3
9.76
3.6+1.2
31.613.6=68.36KN*m/m
2
3
标准弯矩
Mk=9.76
3.6
+31.613.6
=55.50KN*m/m
2
3
有效高度
h0=250-30=220mm
由fcd*b*X=fsd*As得
X=(92.28010A0s0)=0.03As其中混凝土保护层厚度C=30mm
M=fsd*As*(250-30-X)
代入化简得:
0.0152A2s-220As+244143=0即As=13257mm2(舍),As=1217mm2
取16@165钢筋,As=1219mm2
裂缝验算
最大裂缝宽度
acr2.10,c30mm,dcq16mm
1.100.651.540.67
16
0.013180
0.19mm0.20mm
wmax2.10.6718051.9300.08
max21050.013
故裂缝宽度满足要求墙踵板根部D点设计弯矩:
2.232.232.23
MD2.230.4251.2182.233.61.2102.231.30
222
2.2312.23
71.542.23(97.4571.54)2.2356.15kNm
223
墙趾板根部B点设计弯矩:
12.10kNm
标准弯矩计算,由前面计算可知,标准荷载作用时:
e0Be3.21.4950.105m
022
此时地基压力:
Gk6e0230.5060.105
maxB(1B)3.2(13.2)89.20kpa
min
Gk6e0230.5060.105
k(10)
(1)59.86kpa
BB3.23.2
2.232.232.23
2.23
MD
0.425182.233.6102.23
2
12.23
(97.4571.54)2.2311.50kNm
23
墙踵板强度设计:
混凝土保护层厚度C=30mm,有效高度h0=400-30=370mm,b=1000mm同理受压区高度X=0.03As
X
MD=fsd*As*(370-X)
D2
代入化简得:
0.015A2s-370As+200536=0
解得As=24100mm2(舍),As=567mm2
取12@140钢筋,As=808mm2
808
裂缝验算:
ts
As8080.004,取ts=0.01.
Ats0.51000400
1.100.65ftk1.100.651.540.63
tssk0.01213
最大裂缝宽度
21312
wmax2.100.6351.9300.080.22mm0.2mmmax21050.01
取12@130钢筋,As=870mm2
tsAs8700.004,取ts=0.01.
tsAts0.51000400ts
sk
55.50106198Mpa
0.87h0As0.87370870
Mk
1.100.65ftk1.100.651.540.59
tssk0.01198
19812
wmax2.100.5921051.9300.080.01
0.187mm0.2mm
满足要求
根据构造要求,底板墙趾的配筋与墙踵一致。
钢筋明细表
编号
型号
样式
单长
数量
1
φ16
5380
8
2
φ16
4946
8
3
φ8
1000
58
4
φ12
3480
7
5
φ6
400
20
6
φ12
3820
7
注:
1、以上长度单位均以mm计
2、主筋数量以单宽1m计
3
5
4
6
图2悬臂式挡土墙钢筋配筋示意图(尺寸单位:
mm)
min=71.54kpa1=97.45kpa
max=108.72kpa*2**=102.91kpa
图1悬臂式支挡结构计算图(单位:
mm)
二、荷载计算
1.土压力计算
由于地面水平,墙背竖直且光滑,土压力计算选用朗金理论公式计算:
2
Ktan2450.271
2
地面处水平压力:
A=H。
*Ka=1850.271=2.71kpa
9
悬臂底B点水平压力:
B=(H。
+H2)Ka=18(5+3.6)
9
0.271=20.27kpa
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