扶壁式挡土墙计算书.docx

扶壁式挡土墙计算书.docx

《扶壁式挡土墙计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扶壁式挡土墙计算书.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

扶壁式挡土墙计算书

扶壁式挡土墙计算书

项目名称_____________日期_____________

设计者_____________校对者_____________

一、示意图：

二、基本资料：

1．依据规范及参考书目：

《水工挡土墙设计规范》（SL379－2007），以下简称《规范》

《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008），以下简称《砼规》

《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077－1997）

《《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

《建筑结构静力计算手册》（第二版）

《水工挡土墙设计》（中国水利水电出版社）

2．断面尺寸参数：

墙顶宽度B1=0.60m，墙面上部高度H=25.00m

墙面变厚B5=0.00m，墙背变厚B6=0.00m

前趾宽度B2=2.10m，后踵宽度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

扶臂厚度b=1.00m，扶臂顶部宽度B4=1.00m

扶臂数量n=3个，扶臂净距L=6.00m

墙面板左挑L1=2.46m，墙面板左挑L2=2.46m

挡土墙底板前趾高程＝0.00m，底板底部坡比＝0.0:

1

墙前填土顶面高程▽前地＝0.50m，墙前淤沙顶面高程▽沙＝1.00m

3．设计参数：

挡土墙的建筑物级别为2级。

抗震类型：

非抗震区挡土墙。

水上回填土内摩擦角φ＝32.00度，水下回填土内摩擦角φ'＝32.00度

回填土凝聚力C＝0.00kN/m2

地基土质为：

松软

墙底与地基间摩擦系数f＝0.45

4．回填土坡面参数：

回填土表面折线段数为：

1段

折线起点距墙顶高差＝0.00m

第一段折线水平夹角β1＝15.00度，折线水平长L1＝2.00m

第二段折线水平夹角β2＝20.00度

5．材料参数：

回填土湿容重γs＝18.00kN/m3，回填土浮容重γf＝10.00kN/m3

混凝土强度等级：

C25

受力钢筋强度等级：

二级，保护层厚度as=0.050m

扶臂箍筋强度等级：

二级

地基允许承载力[σo]=300.00kPa

6．荷载计算参数：

淤沙浮容重γy＝17.00kN/m3，淤沙内摩擦角φs＝15.00度

冰层厚度Tb＝0.40m，静冰压力系数＝0.870

计算浪压力时采用的位置类型：

平原滨海地区

风区长度D＝0.000m，墙前河（库）底坡度i＝1:

100.00

重现期为50年的年最大风速vo＝24.000m/s

多年平均的最大风速vo'＝30.000m/s

冻胀墙体变形系数mo＝0.700，冻胀量Δhd＝30.00mm

地震动态分布系数为梯形分布，最大值αm＝2.00

三、计算参数：

1．荷载组合：

组合名称

类型

扬压

淤沙

浪压

冰压

冻胀

地震

完建情况

基本

√

×

×

×

×

×

正常挡水位

基本

√

√

√

×

×

×

设计洪水位

基本

√

√

√

×

×

×

冰冻情况

基本

√

√

×

√

√

×

施工情况

特殊

×

×

×

×

×

×

校核洪水位

特殊

√

√

√

×

×

×

地震情况

特殊

√

√

√

×

×

√

2．荷载组合下水位及附加荷载信息：

组合名称

墙前水位

墙后水位

附加荷载

附载编号

墙前水深

完建情况

4.500

1.500

√

4.300

正常挡水位

4.500

1.500

√

4.300

设计洪水位

5.000

2.000

√

4.800

冰冻情况

4.500

1.500

√

4.300

施工情况

0.000

0.000

√

0.000

校核洪水位

5.800

2.400

√

5.600

地震情况

4.500

1.500

×

-

4.300

3．计算公式：

郎肯土压力计算公式如下：

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]（《规范》式A.0.1-3）

式中：

E为作用于墙背的土压力，作用点为距墙底1/3高处，

方向与水平面成β夹角

Ka为主动土压力系数

四、第1种荷载组合：

完建情况

1．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算：

程序算得主动土压力系数Ka＝0.351

单位：

水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

2237.18

8.89

-19897.55

垂直土压力

0.00

2.70

墙上土重

6521.93

9.54

62243.76

墙身自重

1074.00

6.19

6645.30

墙前土压力

-1.25

0.17

0.21

墙后水压力

11.25

0.50

-5.63

墙前水压力

-11.25

0.50

5.63

墙前水重

3.28

0.44

1.44

扬压力

-480.00

6.67

-3200.00

∑

2235.93

7119.21

68896.33

-23103.18

所有垂直荷载之和∑G＝7119.21kN

所有水平荷载之和∑H＝2235.93kN

所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝68896.33kN·m

所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-23103.18kN·m

所有对墙前趾的力矩之和∑M＝45793.15kN·m

所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝-11160.50kN·m

2．抗滑稳定验算：

抗滑稳定安全系数计算公式为：

Kc＝f×∑G/∑H（规范式6.3.5-1）

从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.30

Kc＝0.450×7119.207/2235.928＝1.43

Kc＝1.43≥[Kc]＝1.30，故抗滑稳定安全系数满足要求

3．抗倾覆稳定验算：

从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得，抗倾覆稳定安全系数[Ko]＝1.50

抗倾覆稳定安全系数计算公式为：

Ko＝∑MV/∑MH

Ko＝68896.330/23103.175＝2.98

Ko＝2.98≥[Ko]＝1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求

4．地基承载力验算：

地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。

按照规范式6.3.3，基底应力计算公式为：

Pmax＝∑G/A＋∑M/W

Pmin＝∑G/A－∑M/W

挡土墙底板面积A＝16.00m2，底板截面抵抗矩W＝42.67m3

Pmax＝7119.21/16.00＋11160.50/42.67＝706.52kPa

Pmin＝7119.21/16.00－11160.50/42.67＝183.38kPa

Pmax＝706.52>1.2[σo]＝360.00

故地基承载力不满足要求！

（Pmin＋Pmax）/2＝444.95>[σo]＝300.00

故地基承载力不满足要求！

η＝Pmax/Pmin＝706.52/183.38＝3.85>1.5

故地基承载力不满足要求！

5．前趾根部内力：

作用在前趾根部截面的弯矩M＝1375.93kN·m，剪力Q＝1363.37kN

6．距挡土墙底部高度Hs=1.80m水平截面内力：

总水平力、总竖向力及各力对截面面坡侧点的力矩计算：

单位：

水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

1947.70

8.28

-16132.97

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

375.00

0.30

112.50

∑

1947.70

375.00

112.50

-16132.97

7．距挡土墙底部高度Hs=9.33m水平截面应力内力：

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

945.29

5.78

-5461.35

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

262.00

0.30

78.60

∑

945.29

262.00

78.60

-5461.35

8．距挡土墙底部高度Hs=17.67m水平截面内力：

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

254.50

3.01

-767.22

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

137.00

0.30

41.10

∑

254.50

137.00

41.10

-767.22

五、第2种荷载组合：

正常挡水位

1．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算：

程序算得主动土压力系数Ka＝0.351

单位：

水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

2237.18

8.89

-19897.55

垂直土压力

0.00

2.70

墙上土重

6521.93

9.54

62243.76

墙身自重

1074.00

6.19

6645.30

墙前土压力

-1.25

0.17

0.21

墙后水压力

11.25

0.50

-5.63

墙前水压力

-11.25

0.50

5.63

墙前水重

3.28

0.44

1.44

扬压力

-480.00

6.67

-3200.00

淤沙压力

-3.61

0.67

2.41

∑

2232.32

7119.21

68898.74

-23103.18

所有垂直荷载之和∑G＝7119.21kN

所有水平荷载之和∑H＝2232.32kN

所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝68898.74kN·m

所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-23103.18kN·m

所有对墙前趾的力矩之和∑M＝45795.56kN·m

所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝-11158.10kN·m

2．抗滑稳定验算：

抗滑稳定安全系数计算公式为：

Kc＝f×∑G/∑H（规范式6.3.5-1）

从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.30

Kc＝0.450×7119.207/2232.319＝1.44

Kc＝1.44≥[Kc]＝1.30，故抗滑稳定安全系数满足要求

3．抗倾覆稳定验算：

从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得，抗倾覆稳定安全系数[Ko]＝1.50

抗倾覆稳定安全系数计算公式为：

Ko＝∑MV/∑MH

Ko＝68898.736/23103.175＝2.98

Ko＝2.98≥[Ko]＝1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求

4．地基承载力验算：

地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。

按照规范式6.3.3，基底应力计算公式为：

Pmax＝∑G/A＋∑M/W

Pmin＝∑G/A－∑M/W

挡土墙底板面积A＝16.00m2，底板截面抵抗矩W＝42.67m3

Pmax＝7119.21/16.00＋11158.10/42.67＝706.47kPa

Pmin＝7119.21/16.00－11158.10/42.67＝183.43kPa

Pmax＝706.47>1.2[σo]＝360.00

故地基承载力不满足要求！

（Pmin＋Pmax）/2＝444.95>[σo]＝300.00

故地基承载力不满足要求！

η＝Pmax/Pmin＝706.47/183.43＝3.85>1.5

故地基承载力不满足要求！

5．前趾根部内力：

作用在前趾根部截面的弯矩M＝1375.82kN·m，剪力Q＝1363.27kN

6．距挡土墙底部高度Hs=1.80m水平截面内力：

总水平力、总竖向力及各力对截面面坡侧点的力矩计算：

单位：

水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

1947.70

8.28

-16132.97

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

375.00

0.30

112.50

∑

1947.70

375.00

112.50

-16132.97

7．距挡土墙底部高度Hs=9.33m水平截面应力内力：

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

945.29

5.78

-5461.35

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

262.00

0.30

78.60

∑

945.29

262.00

78.60

-5461.35

8．距挡土墙底部高度Hs=17.67m水平截面内力：

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

254.50

3.01

-767.22

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

137.00

0.30

41.10

∑

254.50

137.00

41.10

-767.22

六、第3种荷载组合：

设计洪水位

1．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算：

程序算得主动土压力系数Ka＝0.351

单位：

水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

2234.72

8.90

-19895.38

垂直土压力

0.00

2.70

墙上土重

26.60

9.35

248.71

墙上土重

6474.05

9.55

61796.08

墙身自重

1074.00

6.19

6645.30

墙前土压力

-1.25

0.17

0.21

墙后水压力

20.00

0.67

-13.33

墙后水重

26.60

9.35

248.71

墙前水压力

-20.00

0.67

13.33

墙前水重

12.60

0.82

10.29

扬压力

-560.00

6.86

-3840.00

淤沙压力

-3.61

0.67

2.41

∑

2229.86

7053.85

68965.04

-23748.72

所有垂直荷载之和∑G＝7053.85kN

所有水平荷载之和∑H＝2229.86kN

所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝68965.04kN·m

所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-23748.72kN·m

所有对墙前趾的力矩之和∑M＝45216.32kN·m

所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝-11214.45kN·m

2．抗滑稳定验算：

抗滑稳定安全系数计算公式为：

Kc＝f×∑G/∑H（规范式6.3.5-1）

从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.30

Kc＝0.450×7053.846/2229.860＝1.42

Kc＝1.42≥[Kc]＝1.30，故抗滑稳定安全系数满足要求

3．抗倾覆稳定验算：

从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得，抗倾覆稳定安全系数[Ko]＝1.50

抗倾覆稳定安全系数计算公式为：

Ko＝∑MV/∑MH

Ko＝68965.041/23748.717＝2.90

Ko＝2.90≥[Ko]＝1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求

4．地基承载力验算：

地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。

按照规范式6.3.3，基底应力计算公式为：

Pmax＝∑G/A＋∑M/W

Pmin＝∑G/A－∑M/W

挡土墙底板面积A＝16.00m2，底板截面抵抗矩W＝42.67m3

Pmax＝7053.85/16.00＋11214.45/42.67＝703.70kPa

Pmin＝7053.85/16.00－11214.45/42.67＝178.03kPa

Pmax＝703.70>1.2[σo]＝360.00

故地基承载力不满足要求！

（Pmin＋Pmax）/2＝440.87>[σo]＝300.00

故地基承载力不满足要求！

η＝Pmax/Pmin＝703.70/178.03＝3.95>1.5

故地基承载力不满足要求！

5．前趾根部内力：

作用在前趾根部截面的弯矩M＝1359.55kN·m，剪力Q＝1357.10kN

6．距挡土墙底部高度Hs=1.80m水平截面内力：

总水平力、总竖向力及各力对截面面坡侧点的力矩计算：

单位：

水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

1947.65

8.28

-16132.96

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

375.00

0.30

112.50

墙后水压力

0.20

0.07

-0.01

墙前水压力

-0.20

0.07

0.01

∑

1947.65

375.00

112.51

-16132.97

7．距挡土墙底部高度Hs=9.33m水平截面应力内力：

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

945.29

5.78

-5461.35

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

262.00

0.30

78.60

∑

945.29

262.00

78.60

-5461.35

8．距挡土墙底部高度Hs=17.67m水平截面内力：

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

254.50

3.01

-767.22

垂直土压力

0.00

0.60

墙身自重

137.00

0.30

41.10

∑

254.50

137.00

41.10

-767.22

七、第4种荷载组合：

冰冻情况

1．总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算：

程序算得主动土压力系数Ka＝0.351

单位：

水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kN·m。

力

水平力

竖向力

力臂

正力矩

负力矩

水平土压力

2237.18

8.89

-19897.55

垂直土压力

0.00

2.70

墙上土重

6521.93

9.54

62243.76

墙身自重

1074.00

6.19

6645.30

墙前土压力

-1.25

0.17

0.21

墙后水压力

11.25

0.50

-5.63

墙前水压力

-11.25

0.50

5.63

墙前水重

3.28

0.44

1.44

扬压力

-480.00

6.67

-3200.00

淤沙压力

-3.61

0.67

2.41

冰压力

-85.00

4.30

365.50

冻胀压力

276.43

8.66

-2394.34

∑

2423.75

7119.21

69264.24

-25497.52

所有垂直荷载之和∑G＝7119.21kN

所有水平荷载之和∑H＝2423.75kN

所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV＝69264.24kN·m

所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH＝-25497.52kN·m

所有对墙前趾的力矩之和∑M＝43766.72kN·m

所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo＝-13186.94kN·m

2．抗滑稳定验算：

抗滑稳定安全系数计算公式为：

Kc＝f×∑G/∑H（规范式6.3.5-1）

从《规范》中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数[Kc]＝1.30

Kc＝0.450×7119.207/2423.749＝1.32

Kc＝1.32≥[Kc]＝1.30，故抗滑稳定安全系数满足要求

3．抗倾覆稳定验算：

从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得，抗倾覆稳定安全系数[Ko]＝1.50

抗倾覆稳定安全系数计算公式为：

Ko＝∑MV/∑MH

Ko＝69264.236/25497.520＝2.72

Ko＝2.72≥[Ko]＝1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求

4．地基承载力验算：

地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。

按照规范式6.3.3，基底应力计算公式为：

Pmax＝∑G/A＋∑M/W

Pmin＝∑G/A－∑M/W

挡土墙底板面积A＝16.00m2，底板截面抵抗矩W＝42.67m3