扶壁式挡水墙设计.docx
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扶壁式挡水墙设计
扶壁式挡水墙设计
扶壁式挡水墙设计(FDSQ-2)
项目名称 构件编号 日 期
设 计 校 对 审 核
执行规范:
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010),本文简称《混凝土规范》
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),本文简称《地基规范》
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),本文简称《荷载规范》
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138-2002),本文简称《水池结构规程》
《给水排水工程结构设计手册》(第二版),本文简称《给排水手册》
钢筋:
d-HPB300;D-HRB335;E-HRB400;F-RRB400;G-HRB500;P-HRBF335;Q-HRBF400;R-HRBF500
-----------------------------------------------------------------------
1设计资料
1.1计算简图
1.2已知条件
1.2.1几何信息
壁板高(m)
4.000
厚(m)
0.400
底板内悬挑长(m)
3.000
外悬挑长(m)
1.500
厚(m)
0.500
扶壁顶宽(m)
0.300
厚(m)
0.400
间距(m)
6.000
地面标高(m)
0.000
池底标高(m)
-0.500
地下水标高(m)
-1.000
池内水深(m)
3.000
壁板顶支承
自由
1.2.2荷载及地基土信息
土天然容重(kN/m3)
18.000
土饱和容重(kN/m3)
20.000
土内摩擦角(度)
30.0
基底与土摩擦系数
0.30
承载力特征值输入
未修正
承载力特征值(kPa)
100.00
宽度修正系数
0.00
深度修正系数
1.00
附加荷载标准值-恒(kN)
0.00
-活(kN)
0.00
地面堆载标准值(kPa)
10.00
混凝土容重(kN/m3)
25.00
考虑温湿度应力
ㄨ
分项系数
自重荷载
1.20
其它恒载
1.27
地下水压
1.27
其它活载
1.27
准永久值系数
附加活载
0.40
地面活载
1.00
地下水压
1.00
温(湿)作用
---
扶壁壁板自重调整
1.00
1.2.3钢筋混凝土信息
砼强度等级
C30
主筋级别
HRB335
壁板和扶壁配筋方法
压弯
考虑p-δ效应
ㄨ
竖向配筋方式
非对称
配筋调整系数
1.0
裂缝宽度限值(mm)
0.20
裂缝控制配筋
ㄨ
纵筋保护层厚
内/上
外/下
壁板(mm)
35
35
底板(mm)
35
35
扶壁(mm)
35
35
钢筋取值范围
最小
最大
最优
直径范围(mm)
12
32
14
间距范围(mm)
70
300
1.3计算内容
(1)地基承载力验算
(2)抗滑移验算
(3)抗倾覆验算
(4)内力配筋计算
(5)裂缝计算
2计算过程及计算结果
2.1各工况荷载标准值计算
工况1:
池内有水,池外无土
工况2:
池内有水,池外有土
工况3:
池内无水,池外有土
工况1
工况2
工况3
壁板重(kN/m)
40.00
40.00
40.00
底板重(kN/m)
61.25
61.25
61.25
扶壁重(kN)
36.00
36.00
36.00
池内底板上水重(kN/m)
90.00
90.00
0.00
池内底板上水压(kPa)
30.00
30.00
0.00
池外底板上水重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外扶壁上水重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外底板底水压(kPa)
0.00
0.00
0.00
池外底板上土重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外扶壁上土重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外底板底土压(kPa)
0.00
3.00
3.00
池外底板上堆载(kN/m)
0.00
15.00
15.00
池外扶壁上堆载(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外堆载侧压(kPa)
0.00
3.33
3.33
附加荷载-活(kN)
0.00
0.00
0.00
附加荷载-恒(kN)
0.00
0.00
0.00
2.2地基承载力验算
2.2.1地基承载力
根据《地基规范》5.2.4
式中:
fa——修正后的地基承载力特征值
fak——地基承载力特征值,按《地基规范》第5.2.3条的原则确定
ηb,ηd——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基底下土的类别查《地基规范》表5.2.4取值
γ——基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度
γm——基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度
b——基础底面宽度,当基宽小于3m按3m取值,大于6m按6m取值
d——基础埋置深度,一般自室外地面标高算起
基底以下土的重度γ(kN/m3):
18.00
基底宽b(m):
4.90
工况1
工况2
工况3
d(m)
0.00
0.25
0.25
γm(kN/m3)
0.00
18.00
18.00
fa(kPa)
100.00
100.00
100.00
2.2.2基底反力计算及承载力验算
根据《给排水手册》3.2.2计算
式中:
pk——相应于荷载效应标准组合时,底板平均应力
pkmax——相应于荷载效应标准组合时,底板边缘最大应力
pkmin——相应于荷载效应标准组合时,底板边缘最小应力
fa——修正后的地基承载力特征值
Fk——相应于荷载效应标准组合时,底板以上部分的壁重和水(土)重
Gk——底板自重
Mk——相应于荷载效应标准组合时,作用于基底面的力矩值
W——底板底面的抵抗矩
取扶壁间距宽长度计算
底板底面积(m2):
29.40
底板底面抵抗矩(m3):
24.01
工况1
工况2
工况3
Fk+Gk(kN)
1183.50
1267.50
727.50
Mk(kN.m)
124.80
121.55
229.55
pk(kPa)
40.26
43.11
24.74
pkmax(kPa)
45.45
48.17
34.31
pkmin(kPa)
35.06
38.05
15.18
fa(kPa)
100.00
100.00
100.00
结论
满足
满足
满足
2.3抗滑移验算
根据《给排水手册》3.2.2式3.2.2-5计算
式中:
μ——底板与地基土之间的摩擦系数,可参照《给排水手册》表1.1.4-1取值
Ek——相应于荷载效应标准组合时,侧向荷载(水或土)对壁板的水平推力
工况1
工况2
工况3
Fk+Gk(kN)
1183.50
1183.50
727.50
Ek(kN)
-270.00
-265.50
14.50
抗滑移安全系数
1.32
1.34
15.05
结论
满足
满足
满足
注:
1.侧向荷载向右为正,向左为负
2.4抗倾覆验算
根据《给排水手册》3.2.2式3.2.2-6计算
式中:
ME——水平推力对转动点的倾覆力矩
MN——垂直力对转动点的抗倾覆力矩
向左侧抗倾覆:
工况1
工况2
工况3
ME左(kN.m)
405.00
404.25
-0.75
MN左(kN.m)
-3179.78
-3179.78
-1343.78
抗倾覆安全系数-左
7.85
7.87
---
结论
满足
满足
---
注:
1.弯矩逆时针为正,顺时针为负
向右侧抗倾覆:
工况1
工况2
工况3
ME右(kN.m)
405.00
401.75
-3.25
MN右(kN.m)
2619.37
2619.37
1809.38
抗倾覆安全系数-右
---
---
556.73
结论
---
---
满足
注:
1.弯矩逆时针为正,顺时针为负
2.5内力、配筋及裂缝计算
2.5.1基底反力计算
参见地基承载力地基反力计算
式中:
e——偏心距
工况1
工况2
工况3
基本-F+G(kN)
1458.00
1564.68
878.88
M(kN.m)
142.20
138.07
275.23
e(m)
-0.10
-0.09
-0.31
p1(kPa)/L1(m)
55.51/0.00
58.97/0.00
41.36/0.00
p2(kPa)/L2(m)
43.67/4.90
47.47/4.90
18.43/4.90
准永久-F+G(kN)
1183.50
1267.50
727.50
M(kN.m)
124.80
121.55
229.55
e(m)
-0.11
-0.10
-0.32
p1(kPa)/L1(m)
45.45/0.00
48.17/0.00
34.31/0.00
p2(kPa)/L2(m)
35.06/4.90
38.05/4.90
15.18/4.90
注:
1.弯矩M逆时针为正,顺时针为负
2.偏心距e右偏为正,左偏为负
3.L1,L2距底板左端水平距离
2.5.2壁板计算
壁板外侧受拉为正,内侧受拉为负
(1)内力计算
0.5≤HB/L=4.00/6.00=0.67≤2.0,壁板按双向板计算
工况1
工况2
工况3
基本-池底内水压(kPa)
38.10
38.10
0.00
池底外水压(kPa)
0.00
0.00
0.00
池底外土压(kPa)
0.00
0.00
0.00
堆载侧压(kPa)
0.00
4.23
4.23
M上(kN.m)/N(kN)
0.00/0.00
0.00/0.00
0.00/0.00
M下(kN.m)/N(kN)
-26.49/48.00
-26.49/48.00
0.00/48.00
M左(kN.m)
-15.99
-15.99
0.00
M右(kN.m)
-15.99
-15.99
0.00
M水平中(kN.m)
6.21
6.21
0.00
M垂直中(kN.m)/N(kN)
7.39/24.00
7.39/24.00
0.00/24.00
M水平上-左(kN.m)
5.82
5.82
0.00
M水平上-中(kN.m)
-8.39
-8.39
0.00
M水平上-右(kN.m)
5.82
5.82
0.00
准永久-池底内水压(kPa)
30.00
30.00
0.00
池底外水压(kPa)
0.00
0.00
0.00
池底外土压(kPa)
0.00
0.00
0.00
堆载侧压(kPa)
0.00
3.33
3.33
M上(kN.m)/N(kN)
0.00/0.00
0.00/0.00
0.00/0.00
M下(kN.m)/N(kN)
-20.85/40.00
-20.85/40.00
0.00/40.00
M左(kN.m)
-12.59
-12.59
0.00
M右(kN.m)
-12.59
-12.59
0.00
M水平中(kN.m)
4.89
4.89
0.00
M垂直中(kN.m)/N(kN)
5.82/20.00
5.82/20.00
0.00/20.00
M水平上-左(kN.m)
4.58
4.58
0.00
M水平上-中(kN.m)
-6.61
-6.61
0.00
M水平上-右(kN.m)
4.58
4.58
0.00
注:
1.内力结果为单位宽(1m)内力
(2)配筋裂缝计算
水平方向按纯弯构件计算,竖向按压弯构件计算
位置
M
N
计算As
配筋
实配As
裂缝
(kN.m/m)
(kN/m)
(mm2/m)
(mm2/m)
(mm)
内侧-上
-0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
下
-26.49
48.00
800
D14@190
810
0.111
左
-15.99
0.00
858
D12@130
870
0.059
右
-15.99
0.00
858
D12@130
870
0.059
跨中水平
-0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
跨中垂直
-0.00
24.00
800
D14@190
810
0.000
水平上-左
-0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
中
-8.39
0.00
858
D12@130
870
0.031
右
-0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
外侧-上
0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
下
0.00
48.00
800
D14@190
810
0.000
左
0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
右
0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
跨中水平
6.21
0.00
858
D12@130
870
0.023
跨中垂直
7.39
24.00
800
D14@190
810
0.024
水平上-左
5.82
0.00
858
D12@130
870
0.022
中
0.00
0.00
858
D12@130
870
0.000
右
5.82
0.00
858
D12@130
870
0.022
注:
1.计算配筋面积小于零为超筋,配筋为空时选筋失败
(3)结果简图
2.5.3底板计算
底板下侧受拉为正,上侧受拉为负
(1)池内底板内力计算
按悬臂板计算,地基反力参见2.5.1
工况1
工况2
工况3
基本-池内水重(kN/m)
38.10
38.10
0.00
M左(kN.m)/L1(m)
-31.56/1.90
-14.77/1.90
36.49/1.90
M中(kN.m)/L2(m)
-9.25/3.40
-5.01/3.40
6.49/3.40
M右(kN.m)/L3(m)
0.00/4.90
0.00/4.90
-0.00/4.90
准永久-池内水重(kN/m)
30.00
30.00
0.00
M左(kN.m)/L1(m)
-23.95/1.90
-10.73/1.90
29.64/1.90
M中(kN.m)/L2(m)
-7.18/3.40
-3.84/3.40
5.21/3.40
M右(kN.m)/L3(m)
0.00/4.90
0.00/4.90
0.00/4.90
注:
1.内力结果为单位宽(1m)内力
2.L1,L2,L3计算截面距底板左端水平距离
(2)池外底板内力计算
HB/L=1.50/6.00=0.25<0.5,池外底板按壁板端固定,另一端自由单跨梁计算,壁板角隅区弯矩根据《给排水手册》式3.2.2-7计算
工况1
工况2
工况3
基本-池外水重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外土重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外堆载(kN/m)
0.00
12.70
12.70
M左(kN.m)/L1(m)
0.00/0.00
0.00/0.00
0.00/0.00
M中(kN.m)/L2(m)
11.22/0.75
8.63/0.75
3.51/0.75
M右(kN.m)/L3(m)
44.22/1.50
33.86/1.50
12.73/1.50
角隅弯矩(kN.m)
-52.36
-43.53
-25.83
准永久-池外水重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外土重(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池外堆载(kN/m)
0.00
10.00
10.00
M左(kN.m)/L1(m)
-0.00/0.00
0.00/0.00
-0.00/0.00
M中(kN.m)/L2(m)
9.12/0.75
7.08/0.75
3.05/0.75
M右(kN.m)/L3(m)
35.88/1.50
27.72/1.50
11.09/1.50
角隅弯矩(kN.m)
-42.82
-35.87
-21.93
注:
1.内力结果为单位宽(1m)内力
1.L1,L2,l3表示计算截面距底板左端水平距离
(3)配筋、裂缝计算
按纯弯构件计算
位置
M
计算As
配筋
实配As
裂缝
(kN.m/m)
(mm2/m)
(mm2/m)
(mm)
池外-上侧-上
-52.36
1072
D14@140
1100
0.141
下
-52.36
1072
D14@140
1100
0.141
梁-左(0.0)
-0.00
1072
D14@140
1100
0.000
中(0.8)
-0.00
1072
D14@140
1100
0.000
右(1.5)
-0.00
1072
D14@140
1100
0.000
下侧-上
0.00
1072
D14@140
1100
0.000
下
0.00
1072
D14@140
1100
0.000
梁-左(0.0)
0.00
1072
D14@140
1100
0.000
中(0.8)
11.22
1072
D14@140
1100
0.030
右(1.5)
44.22
1072
D14@140
1100
0.118
池内-上侧-左(1.9)
-31.56
1072
D14@140
1100
0.079
中(3.4)
-9.25
1072
D14@140
1100
0.024
右(4.9)
-0.00
1072
D14@140
1100
0.000
下侧-左(1.9)
36.49
1072
D14@140
1100
0.098
中(3.4)
6.49
1072
D14@140
1100
0.017
右(4.9)
0.00
1072
D14@140
1100
0.000
注:
1.计算配筋面积小于零为超筋,配筋为空时选筋失败
2.括号内数字表示计算截面距底板左端水平距离
(4)结果简图
2.5.4扶壁计算
扶壁外侧受拉为正,内侧受拉为负
(1)内力计算
按底端固定,上端自由单跨梁计算
工况1
工况2
工况3
基本-池底内水压(kN/m)
228.60
228.60
0.00
池底外水压(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池底外土压(kN/m)
0.00
0.00
0.00
堆载侧压(kN/m)
0.00
25.40
25.40
M1(kN.m)/L1(m)
0.00/0.00
0.00/0.00
0.00/0.00
N1(kN.m)
0.00
0.00
0.00
M2(kN.m)/L2(m)
7.34/1.00
7.34/1.00
7.34/1.00
N2(kN.m)
77.40
77.40
77.40
M3(kN.m)/L3(m)
2.34/2.00
2.34/2.00
15.04/2.00
N3(kN.m)
158.40
158.40
158.40
M4(kN.m)/L4(m)
-78.12/3.00
-78.12/3.00
23.48/3.00
N4(kN.m)
243.00
243.00
243.00
M5(kN.m)/L5(m)
-310.93/4.00
-310.93/4.00
31.97/4.00
N5(kN.m)
331.20
331.20
331.20
准永久-池底内水压(kN/m)
180.00
180.00
0.00
池底外水压(kN/m)
0.00
0.00
0.00
池底外土压(kN/m)
0.00
0.00
0.00
堆载侧压(kN/m)
0.00
20.00
20.00
M1(kN.m)/L1(m)
0.00/0.00
0.00/0.00
0.00/0.00
N1(kN.m)
0.00
0.00
0.00
M2(kN.m)/L2(m)
6.11/1.00
6.11/1.00
6.11/1.00
N2(kN.m)
64.50
64.50
64.50
M3(kN.m)/L3(m)
2.53/2.00
2.53/2.00
12.53/2.00
N3(kN.m)
132.00
132.00
132.00
M4(kN.m)/L4(m)
-60.43/3.00
-60.43/3.00
19.57/3.00
N4(kN.m)
202.50
202.50
202.50
M5(kN.m)/L5(m)
-243.36/4.00
-243.36/
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