悬臂式挡墙计算.docx
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悬臂式挡墙计算.docx
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悬臂式挡墙计算
1-计算原理Principesdecalcul1
1.1-计算尺寸Dimensionsdecalcul1
1.2-计算模式Modèledecalcul1
2-计算参数及材料Hypothèsedecalculetmatèriaux2
2.1-计算规范及参数Normesappliquéesetparamètresdecalculs2
2.2-材料特性Caractéristiquesdesmatériaux3
2.2.1-混凝土Béton3
2.2.2钢筋Aciers3
3-荷载Charges4
3.1计算模型Modèledecalcul4
3.2-墙身土压力及活载Pousséedesterresetdelasurcharges5
3.2.1-非地震状态Enservice5
3.2.2-地震状态Pousséedeterressousséisme7
3.3凸榫土压力butéedesterressurlabêche8
3.4基础土压力Pousséedesterressurlasemelle9
3.5地震下自重惯性力Effortd'inertiesousséismedupoidspropre10
3.6-荷载组合Combinaisondecharges10
3.6.1-E.L.U10
3.6.2-E.L.S11
3.6.3-E.L.A11
4-结构计算Calculdelastructure11
4.1-单项作用力Actionssimples11
4.2-墙身各单项力计算Calculdesactionssimplesdumur12
4.2.1-墙体自重(PM_wall)Poidspropredumurdroit(PM_wall)12
4.2.2-墙身主动土压力Pousséeactivedesterressurlemur(Pa_wall)13
4.2.3-墙身车载压力计算Pousséedueàlasurchargedelachaussée(Carwall)14
4.2.4-地震墙身土压力计算Pousséedesterressurlemursousséisme(Padwall)16
4.2.5-地震下墙身惯性力计算Effortd'inertiedumursousséisme(PMad)17
4.3-基础各单项力计算Calculdesactionssimplesdelasemelle18
4.3.1-土压力对基础的作用Effetdelapousséedesterressurlasemelle19
4.3.2-基础自重作用计算Effetdupoidspropresurlasemelle19
4.3.3-被动土压力计算Pousséepassivedesterres20
5-截面配筋Ferraillagedessections21
5.1-内力组合Combinaisionsdeseffortspourlevoile21
5.2-墙身截面配筋Ferraillagevoile22
5.3-基础截面配筋Ferraillagedelasemelle23
5.3.1-基底应力及基础脱空计算Contraintedusoletsoulèvementdelasemelle23
5.3.2-基础单项力汇总Actionsdesemelle25
5.3.3-基础截面配筋Ferraillagedelasemelle25
6-稳定性验算Vérificaiondelastabilité27
6.1-抗倾覆稳定性验算Vérificationdelastabilitéaurenversement27
6.2-抗滑动稳定性验算Vérificationdelastabilitéauglissement29
1-计算原理Principesdecalcul
1.1-计算尺寸Dimensionsdecalcul
挡墙高H+h1=6.8m。
底宽B=7.5m;挡墙墙身顶宽b1=.55m;墙身根部厚b2=.8515m,墙趾宽b5=1m,墙趾厚b3=1.2m,凸榫深h2=1m。
凸榫到边缘距离b6=3.5m。
挡墙布置大样见下图:
Lemurdesoutènementestdimensionnéainsi:
hauteurdemurH+h1=6.8m,largeurdebaseB=7.5m,largeurduhautdemurb1=.55m,épaisseurdudépartdemurb2=.8515m,largeurdureborddemurb5=1m,épaisseurdureborddelabêcheb3=1.2m,hauteurdelabêcheh2=1m.Ladistanceàpartirdelabêcheaubordb6=3.5m.Voirlesschémasci-dessous:
Fig1.1
1.2-计算模式Modèledecalcul
计算假定:
a、墙后土压力按库仑主动土压力计算;b、结构计算模式为悬臂式挡土墙的受力模式,路面荷载取路堤墙设计荷载q=20kN/m;c、计算时忽略墙前土的抗滑作用;d、忽略土壤的粘聚力作用;e、墙背填土无地下水影响。
Hypothèsesdecalcul:
a.LapousséedesterresderrièrelemurquiestpriseencompteestcellebaséesurlathéoriedeCoulomb;b.Lecalculestbasésurunmodèledemurdesoutènementcantilever,enprennelasurcharged'exploitationsurlachausséeq=20kN/m3c.l'angledefrottementdesterresaveclemurestnégligée.d.Lacohésiondusolestnégligée.e.Lesremblaisderrièrelemurnesontpassaturésded'eausouterraine.
计算悬臂式挡墙时,通过积分,分别求取墙身和基础压应力,由此得到墙身和基础的最大弯矩效应处,以控制墙身、基础的截面配筋。
并按ELU-ELS-ELA状态求得合理的配筋形式。
具体计算模式见下图:
Lorsdecalculdemurdesoutènementcantilever,onpeutobtenirparuncalculintégrallacontraintedecompressionducorpsdumuretcelledelasemelle,etdonctrouverlazonesoumiseaumomentmaximaldumuretdelasemelle,quipeutconditionnerlecalculduferraillagedeleurssections.Leferraillageseracalculéàl'ELU,ELSetELApourtrouveraussiunedispositionoptimale.Lemodèledecalculestceluimontrésurlafigureci-dessous:
Fig1.2
本计算墙顶填土高Th=19.982m。
墙顶填土坡度β=1:
1.5。
LahauteurduremblaisurlemurquiestpriseencomptedanslecalculestTh=19.982m.,avecunepenteβ=1:
1.5.
2-计算参数及材料Hypothèsedecalculetmatèriaux
2.1-计算规范及参数Normesappliquéesetparamètresdecalculs
*计算规范Normedecalcul:
FASCICULE62Titre(SectionⅠ)
*防震标准Normesparasismiques:
Eurocodes8+RPA99/2003
*土压力Pousséedesterres:
FASCICULE62TitreⅤ
*活载Chargesmobiles:
FASCICULE61TitreⅡ
*裂缝危害等级Catégoriedelapréjudicedefissuration:
réjudiciable
*保护层Enrobage:
c=5(cm)
*土的内摩擦角Angledefrottementinternedusol:
35°
*土的重力密度Poidsvolumiquedusol:
19kN/m3
*混凝土容重Poidsvolumiquedubéton:
25kN/m3
2.2-材料特性Caractéristiquesdesmatériaux
2.2.1-混凝土Béton
混凝土抗压标准强度Résistancenominaleàlacompression:
fc28=27.0Mpa
重力密度Poidsvolumique:
=25(kN/m3)
*抗拉标准强度Résistancenominaleàlatraction:
因此Doncfc28=27.0Mpa→ft28=2.22Mpa
*对于作用时间在24小时之内的短期荷载而言,弹模的计算公式如下:
Pourleschargesàcourtterme(moinsde24heures),lemoduleélastiqueestcalculéaveclaformulesuivante:
Evj=3700(fcj)
*混凝土瞬时弹模等于:
Lemoduleimmédiatdubétonestégalà:
Ev=11000(fcj)1/3
因此Doncfc28=27.0MPa→Evj=11100Mpa
*ELS允许最大压应力:
Lacontraintemaximaledecompressionadmissibleàl'ELS:
fc28=27.0Mpa→fbc=16.2Mpa
*ELS允许最大拉应力:
Lacontraintemaximaledetractionadmissibleàl'ELS:
(基本组合)(Combinaisonfréquente):
ft28=2.22MPa
2.2.2钢筋Aciers
钢筋采用高粘附性钢筋FeE500
OnutilisedesaciersàhauteadhésivitédenuanceFeE500.
*弹性极限强度Limiteélastique:
fe=500Mpa
*弹性模量Moduleélastique:
Es=200000Mpa
ELU状态钢筋允许拉应力Contraintedetractionadmissibledel'aciersousELU:
:
fed=fe/γs
基本组合Combinaisonfréquente:
γs=1.15,fed=435Mpa
偶然组合Combinaisonrare:
γb=1.00,fed=500Mpa
*ELS状态钢筋允许拉应力:
Contraintedetractionadmissibledel'aciersousELS:
(BAEL91,A4.5.33)
3-荷载Charges
3.1计算模型Modèledecalcul
悬臂式挡墙的计算模型如下:
Lemodèledecalculdemurdesoutènementcantileverestprésentécommeci-desous:
Fig3.1
本计算将求得各位置处墙身根部的弯矩,并以此作为配筋的控制截面。
Onpeutobtenirparcecalcullesmomentsd'encastrementdumurauxdifférentspoints,quiconditionnentladispositionduferraillage.
3.2-墙身土压力及活载Pousséedesterresetdelasurcharges
3.2.1-非地震状态Enservice
主动土压力以库仑土压力为基础,根据主动土压力值达到最大的破坏面作为最危险的破裂面。
根据墙后填土的破裂面,计算墙后的土压力。
跟据破裂面位置不同分为下列两种情况:
LapousséeactivedesterresestcalculéesurlabasedelathéoriedeCoulomb.Lasurfacederuptureoùsetrouvelapousséeactivemaximaledesterresestprisecommelaplusdéfavorable.Lapousséedesterresestcalculéeenfonctiondelasurfacederuptureduremblaiderrièrelemur.Ondistinguedeuxdifférentscasbaséssurlapositiondelasurfacederupture:
①、填土高度较低,破裂面交于路面荷载内的情况。
如图所示:
①Lahauteurduremblaiestfaible,lasurfacederupturequiinterceptelachausséechargéeestreprésentéecommesuit:
Fig3.2.1
台后土压力,根据库仑土压力可推算为:
Lapousséedesterresderrièrelemurestcalculéetellequeprésentéeci-aprèsensebasantsurlathéoriedeCoulomb,
②、填土高度较高,破裂面交于路基边坡上。
如图所示:
②Lahauteurduremblaiestassezimportante,lasurfacederupturequiintercepteletalusdelaplate-formeesttellequemontrésurlafiguresuivante:
Fig3.2.2
台后土压力,根据库仑土压力可推算为:
LapousséedesterresderrièrelemurestcalculéeetestprésentéecommesuitensebasantsurlathéoriedeCoulomb:
其中Avec:
α---------------------------墙背倾角angledemurarriere
θ---------------------------破裂角anglederupture
φ---------------------------土内摩擦角angledefrottementinternedusol
β---------------------------填土坡度penteduremblai
qlm-----------墙身中部土压应力contraintedepressiondusolaumilieudumur
ql-------------墙身根部土压应力contraintedepressiondusolaudébutdumur
由于墙身垂直,故α=0°;计算假定墙与土的内摩擦角比值为0,故ζ=0°。
可推出公式中ψ=φ+α+δ=φ,A=-tgα=0;将φ=35°,h0=q/γsol=1.052632m代入公式。
通过计算先确定hp是否大于墙身顶上填土高度h,如果hp≥h,则采用②类条件下公式计算;如果hp 由此可求得墙身后主动土压力各项数值。 Lemurestvertical,doncα=0°.OnsupposequelerapportAngledefrottementmur/Angledefrottementsolestégalà0,doncζ=0°.Onpeutdéduirequeψ=φ+α+δ=φ,A=-tgα=0.Lesvaleursφ=35°,h0=q/γsol=1.052632msontintroduitesdanslaformulepourfairelecalcul.Enfonctiondelahauteurduremblai(h)surlemur,sihp≥h,onappliquelaformulepourleCas②,sihp 3.2.2-地震状态Pousséedeterressousséisme 地震下主动土压力仍以库仑土压力为基础,采用MONONOBE-OKABE的理论计算。 其计算原理和公式与静态土压力基本相同,仍分为①、②两类计算条件。 但需要考虑地震状况下的水平和垂直向重力加速度应力。 并需考虑地震加速度角: 其中Avecζ: 场地影响系数。 由于采用动态法计算地震下土压力,故ζ=1 Kh: 地震水平向加速度系数.15;Kv: 地震垂直向加速度系数.075 综合以上因素,地震下墙后土压力可折算为静态土压力计算。 对库仑土压力公式进行修改,将α,β,γcol,q,H的数值用以下值来替代: LapousséeactivedesterressousséismeestcalculéeaveclathéoriedeMONONOBE-OKABEsurlabasedelapousséedesterresdeCoulomb.Leprincipedecalculestsimilaireàceluidelapousséedesterresaureposendistinguantdeuxmodèlesdecalcul. Maispourtantauséimeilfautencoretenircomptedelacontraintehorizontaleetverticaledueàl'accélérationdelagravité,etdel'influencedel'angled'accélérationsismique: Avecζ: Coefficientd'influencedusite.Lapousséedesterressousséismeestcalculéeparlaméthodedynamique,doncζ=1 Kh: Coefficientd'accélérationsismiquehorizontaleestde.15 Kv: Coefficientd'accélérationsismiqueverticaleestde.075 Aveclapriseencomptedesfacteurscitésau-dessus,lapousséedesterresderrièrelemursousséismepeutêtreconvertieenpousséedesterresaurepos,enremplaçantlesvaleursdeα,β,γcol,q,Hparlesvaleurssuivantes: 其中Avecα_z、β_z、γsol_z、q_z、H_z均为考虑地震作用后,换算过来的结果。 Dontα_Z,β_z,γsol_z,q_ZetH_zsontdesvaleursobtenuesparconversionaveclapriseencomptedeseffetssismiques. 3.3凸榫土压力butéedesterressurlabêche 凸榫承受的土压力按被动土压力计算,计算采用朗金土压力理论。 计算沿用主动土压力类似的方法,公式如下 Labutéedesterresrepriseparlabêcheestunepousséepassive,calculéeaveclathéoriedeRankine,paruneméthodesimilaireàcelledecalculdelapousséeactivedesterres.Laformuledecalculestlasuivante: Fig3.3 其中: Kp为被动土压力系数。 Avec: Kp: Coefficientdelapousséedesterrespassive 3.4基础土压力Pousséedesterressurlasemelle 基础承受覆盖土层的垂直压力,地震下对土的容重进行了修正,路面荷载则转化为等待土厚度进行计算,计算模式如下: Lasemelleestsoumiseaupo
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