悬臂式挡土墙计算书.docx
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悬臂式挡土墙计算书
高速公路桩基及支挡结构设计
悬臂式挡土墙设计计算
1.1工程地质资料
公路江门段K23+000--K23+110
地面标高:
150.00m;挡墙顶面标高:
155.00m
地层顺序:
1.种植土含腐殖质约0.4m;
2.低液限粘土:
可-硬塑,厚度大于1.0m;地基容许承载力200-250KPa;
3.泥岩全风化。
呈硬塑状,厚度大于2.3m,地基容许承载力250KPa.
4.硅化灰岩:
弱风化层,岩质较硬,厚度大于3.2m,地基容许承载力800KPa
-1200KPa;
1.2设计资料
悬臂式路肩挡土墙
墙高6m,顶宽b=0.25m,力壁面坡坡度1:
m=1:
0.05,基础埋深h=1m
墙背填土重度丫=18kN/m,内摩擦角©=30°。
地基土内摩擦角©d=30°,摩擦系数f=0.4,容许承载力[]=250KPa
活荷载为公路-U级,其等代土层厚度h°=0.7m。
抗滑动和抗倾覆安全系数
Kc三1.3,«三1.5。
钢筋混凝土结构设计数据
(1)混凝土标号C15,R=15MPa抗压设计强度R=8500kPa弹性模量E=2.3x107kPa,抗拉设计强度R=1.05MPa
(2)1级钢筋抗拉设计强度R=2.4x105kPa,弹性模量Eg=2.1x108kPa
(3)裂缝容许宽度Sma=0.2mm
2.土压力计算
由朗金公式计算土压力(B=0°)
h0h0Ka180.670.2713.27kPa
H(h0H)Ka18(0.76)0.33340.16kPa
得全墙土压力E及力臂y为
得踵板修正长度为
B3-mH10.50.055.50.14m
321
B1
2
0.5fHh0
H0.25(B2
B3)
Kc(h0
h)
2
4.2040.16
0.50.46-
0.25(0.532.82)
1.3
(4.2040.16)
取B1=0.4m
得趾板长度为
0.17m
地板长度BB1B2B3
B3
0.20.532.820.14
3.69m
3.2力壁厚度
力壁根部截面(H=H=5.5m)
得该截面的剪力Q为
根据《桥规》第4.1.2条,计算内力为
Q1j1.2Q11.2113.74136.49kN
M1j1.2M11.2229.67275.60kNm
(1)按配筋要求确定厚度取配筋率卩=0.7%,有
Rg/Ra0.198
A0(10.5)0.178
截面有效厚度
275.601.25
0.1781.08500
(2)按斜裂缝限制要求确定厚度截面有效厚度为
Qij136.49
h00.07m
0.05(Rb0.05和'15100
力壁厚度由配筋率控制,取h°=0.48m,保护层厚度为0.04m,贝U力壁厚度为
0.48+0.04=0.52m 3.3底板厚度 作用于挡土墙基底的总反力为 NKcE/f1.30133.07/0.40432.48kPa 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(C2=0),如右图所 示(。 。 。 。 图未画) 12N/B2432.48/3.69234.41kPa 踵板根部截面B3iB32.820.142.96m 可得该截面的剪力为(B=0°,C2=0时) 该截面弯矩为 根据《桥规》第4.1.2条,计算内力Qj,Mj Q3j1.2Q31.289.04106.85kN M3j1.2M31.2269.07322.88kNm (1)按配筋率要求 取配筋率卩=0.7%,查表可得A=0.178,有 (2)按斜裂缝限制要求截面的有效厚度为 踵板厚度由配筋率控制,取h°=0.43m,取保护层厚度为0.04m,贝慚板厚度为 0.43+0.04=0.47m(与原假设的h3=0.5m符合)。 4.墙体稳定性和基底应力验算 4.1求全墙总竖向力N和抗倾覆力矩M(如图所示……..未画)4.1.1踵板上填土重W及力臂乙(对趾板端部的力臂,以下同) WB3(H1g)182.96(5.50.7)330.34kN ZwB1B2B3/20.20.532.96/22.21m 4.1.2墙体自重G及力臂Zg力臂自重W及力臂Za 1 -hH1(B2b)0.5255.5(0.530.25)53.63kN b2bB2B2(B22b)(B2b)o B1 3(bB2)3(bB2) 0.2520.250.530.532(0.5320.25)(0.530.25)。 岔 3(0.250.53)3(0.250.53) 0.53m 夹块自重W及力臂Zb Wb hB2h3 25 0.530.56.63kN Zb B1B2/2 0.2 0.53/20.47m 趾板自重W及力臂Zc Wc hB1h: 25 0.200.52.5kN Zc -B10.5 0.2 0.1m 踵板自重W及力臂ZD Wd h ha B325 0.5 2.96 37kN Zd B1 B2 B3/2 0.4 0.62 2.67/2 2.21m G Wa Wb wCw % 53.63 6.632.5 3799.76kN Zg (WaZa WbZb WcZcWdZd)/G 趾板上覆土重W及力臂Zh Wh(hh10)B1 1ZhB10.5 2 全墙总竖向力及抗倾覆力矩为 NWGWh330.34 MyWZwGZgWhZh 844.96kNm 4.2验算抗滑动稳定性系数 满足要求 满足要求 1.14m 满足要求 5.墙身配筋或裂缝开展宽度计算 墙身配筋和裂缝开展宽度计算分别按力壁、趾板和踵板进行。 为节省钢筋,应根据构件长度大小将构件划分为1~3段进行计算,以便确定钢筋截断点,本算例挡土墙的分段如下图说所示(…..未画) 5.1内力计算 各计算截面的剪力Q和弯矩M计算值列于下表 各截面内力值 构件 截面 Q(kN) M(kN*m) Q(kN) M(kN*m) 力壁 a-a 20.38 16.38 24.46 19.66 b-b 64.74 97.50 77.69 117 c-c 113.74 229.67 136.49 275.6 趾板 d-d 40.6 4.07 48.72 4.88 踵板 f-f 86.23 48「 103.48 57.6 e-e 85.12 252.74 102.14 303.29 注: Q、M为按桥规第4.1.2条换算的截面计算内力。 5.2配筋计算 按《桥规》,利用有关公式计算各截面的配筋情况(保护层厚度取0.04m)。 以力壁截面a-a-为例 该截面有效厚度%20.050.250.040.31m 计算系数 ―斗倍弩0.025bh2Ra10.3128500 112人1120.0250.025 配筋率Ra/Rg0.0258500/2400000.09% 则所需钢筋截面面积为 Abh00.000910.312.79104m22.79cm2 同理,可得到其它截面的配筋情况,考虑工地方便施工,配筋选用弯矩最大截面 处来配筋。 具体分列于表3-2 表3-2各截面配筋计算表 构件 截面 Mj(Kn*m h°(m) A E 卩(% Ag(cnf) 选用钢筋 力壁 a-a 19.66 0.31 0.025 0.025 0.09 2.79 16©16 b-b 117 0.41 0.085 0.089 0.32 12.96 16©16 c-c 275.6 0.485 0.144 0.156 0.55 26.75 16©16 趾板 d-d 4.88 0.46 0.003 0.003 0.01 0.46 15©16 踵板 f-f 57.6 0.46 0.033 0.034 0.12 5.5 15©16 e-e 303.29 0.46 0.176 0.195 0.69 31.7 15©16 3.5.3裂缝开展宽度计算 根据原《桥规》第4.2.5条,构件最大裂缝宽度(mm可按下列公式计算: g30d、 fmax CgEg(0.2810) 式中: C1----钢筋表面形状系数,本文用螺纹钢筋C仁1.0; C2----荷载作用系数,本文所有荷载都当作长期荷载,故C2=1.5; C3----构件形式系数,本文构件为板式受弯构件,故C3=1.15; d----纵向受拉钢筋直径(mr) 卩----含筋率; (Tg—受拉钢筋在使用荷载下的应力。 0.87Agh° 同样,以力壁a-a截面为例。 配16©16钢筋,此时Ag=32.2cri 实际配筋率为: Ag/(bh0)32.2/(10031)1.04% 受拉钢筋应力为: gM/(0.87Agho)22638.45kPa g30d fmaxC1C2C3g() Eg0.2810 22638.45/3016、 11.51.158() 2.11080.28101.04 0.08mm0.20mm (满足要求) 同理,可得各截面的裂缝宽度计算值如表3-3 表3-3各截面裂缝宽度值 构件 截面 M(kN*m h0(m u(% d(mm) cg(kPa) Efmax(mm) 力壁 a-a 19.66 0.31 1.04 16 22638.45 0.08 b-b 117 0.41 0.79 16 101865.44 0.47 c-c 275.6 0.485 0.66 16 202844.09 1.11 趾板 d-d 4.88 0.46 0.66 16 4037.72 0.02 踵板 f-f 57.6 0.46 0.66 16 47658.29 0.26 e-e 303.29 0.46 0.66 16 250942.41 1.39 由上表可知,各截面最大裂缝开展宽度均小于0.2mm满足要求。 3.5.4斜截面抗剪强度验算 根据《桥规》第4.1.13条,如截面受弯构件满足以下要求时,则不需进行斜截面抗剪计算,且仅按构造要求配置钢筋; Qj0.038Rbho 式中: Qj----按《桥规》第4.1.13条,计算的截面最大剪力(kN); Ri----混凝土抗拉强度(MPa; b----截面宽度(cm),取100cm h0----截面外受弯构件的有效厚度(cm)。 各截面满足以上要求的情况如表3-4所示。 表3-4各截面满足抗剪强度情况 构件 截面 ho(cm) 0.038R1bh°(kN) Q(kN) 力壁 a-a 31 123.69 24.46 b-b 41 163.59 77.69 c-c 48.5 193.52 136.49 趾板 d-d 46 183.54 48.72 踵板 f-f 46 183.54 103.48 e-e 46 183.54 102.14 由上表可知,各截面仅需要按构造要求配置箍筋。
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