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防浪墙结构计算
坝顶防浪墙结构计算书
、计算条件
大坝防浪墙为二级建筑物,基本荷载组合条件下,容许抗滑稳定系数Kc1.3,抗倾覆安全系数Ko1.5,地基应力不均匀系数2.5;特殊荷载组合条件下,容许抗滑稳定
系数Kc1.1,抗倾覆安全系数Ko1.2,地基应力不均匀系数3.0。
地基容许承
载力R160Kpa,防浪墙后土的容重=18.6KN/m3,内摩擦角=24,粘结力c=
18KPa,混凝土容重c=25KN/m3。
防浪墙采用悬臂式挡土墙形式,为钢筋混凝土结构,混凝土强度等级采用C25,并选用
n级钢筋,结构计算采用以下数据:
防浪墙结构系数d1.2,混凝土轴心抗压强度设计值fc12.5Mpa,钢筋抗拉强度
设计值fy310Mpa。
基本断面尺寸如图1所示,防浪墙底板上覆土层厚度为2.3m。
地上荷载等效为为一长
1.98m,高1.2m的等效土柱。
T19Q
1BSD
图1防浪墙断面尺寸
—于刍
-——、稳"定计
1、基本荷载组合
基本荷载组合条件下,作用在防浪墙上的荷载有:
防浪墙自重力、墙后主动土压力、踵
板上覆土重力,地上荷载、扶推力。
各种荷载如图2所示。
防浪墙重力:
G1cA251.332.5kN
作用点位于防浪墙断面形心上,当以0点为坐标原点时,由张东明软件计算求得形心
坐标(0.424,0.888)。
本次计算采用换算内摩擦角的方法来计算粘性土的主动土压力。
也就是将摩擦角的数值
增大,把粘聚力的影响考虑在内摩擦角的这一参数中,然后按砂性土的公式计算主动土压力。
按堤防设计规范公式计算等效内摩擦角:
tg(45亍)
2224C
Htg(45)4CHtg(45)——
22
18.62.72tg2334182.7tg233418
18.62.72
18.60.575
墙后土体的总主动土压力(含等效地上荷载):
1212
Fa—H2Ka—18.62.720.33122.44KN
22
总主动土压力作用点位置距防浪墙堤底以上高度:
haH/32.7/30.9m
当以0点为坐标原点时,作用点坐标为(1.05,2.1)o
扶推力:
P10.7510.75KN,当以O点为坐标原点时,作用点坐标为(0.3,
2.5)o
水平方向合力:
HPaP22.440.7523.19KN
垂直方向合力:
GG1G2G332.7532.1833.4898.41KN
各种荷载及相应的力矩如表1所示。
表1作用在防浪墙上的各项荷载及对o点的力矩
力
竖向力(KN)
水平力(KN)
力臂(m)
力矩(+)
(KN.m)
力矩(―)
(KN.m)
重力
32.5
0.424
13.78
主动土压力
22.44
0.9
20.2
扶推力
0.75
2.5
1.88
上覆土重
32.36
1.104
35.73
等效土柱重
33.48
1.05
35.15
合力(矩)
98.34
23.19
84.66
22.08
基本荷载组合条件下,防浪墙的抗滑稳定系数:
均满足稳定要求。
2、特殊荷载组合
特殊荷载组合条件下,作用在防浪墙上的荷载有:
防浪墙自重力、墙后地震主动土压力、
踵板上覆土重力。
各种荷载作用如图3所示。
tg0.Gc°B
Kc
22.08
1.64Kc1.3
tg(0.923)82.371.517/5
按堤防设计规范公式计算等效内摩擦角:
18.62.32tg2334182.3tg33418
2
18.62.3
18.60.188
求得:
d68.7
地震作用下的动土压力采用静力条件下的主动土压力数值增减一个百分数计算:
Pd(1Ce・kH.tg)Pa
式中:
Ce-地震动土压力系数,与填土坡度及填土的内摩擦角有关,对本工程,查表
取4.0;
kH—水平地震系数,本工程地震设防烈度为7度,取0.1。
—静力条件下填土的内摩擦角。
Pd(14.00.25.tg68.7)1.726.13KN
作用点位置距防浪墙堤底以上高度:
haH/32.3/30.767m
表2作用在防浪墙上的各项荷载及对o点的力矩
力
竖向力(KN)
水平力(KN)
力臂(m)
力矩(+)
(KN.m)
力矩(―)
(KN.m)
重力
43
0.433
18.62
主动土压力
6.13
0.767
4.70
上覆土重
59.89
1.209
72.41
合力(矩)
102.89
91.03
4.70
特殊荷载组合条件下,防浪墙的抗滑稳定系数:
tg0.GCoB
Kc
6.13
7.5Kc1.1
tg(0.923)102.89217/5
均满足稳定要求。
三、结构计算
图3立墙上的作用荷载示意图
1.立墙的结构设计
作用在立墙上的荷载为墙后土压力,扶推力,如图3所示,对A-A截面进行配筋计算,
对应墙高为1.3m和2.95m,内力计算如下:
H,1.3m
1215
Ma—18.6(1.30.2)20.0090.751.31.07KN.m
23
H22.95m
123.15
Mb—18.6(2.950.2)20.0090.752.953.08KN.m
23
对于A—A截面,墙高比1.0m,Ma1.07KN.m,截面宽度取单宽计算,
b1000mm,矩形截面高度h300mm,取保护层厚度为25mm,则截面有效高度
h。
275mm,则可求得截面抵抗系数:
相对受压区计算高度:
112s1.120.00140.0014
B—B截面配置16@250,Ag
h0475mm,则有:
1.23.08106
1000475212.5
相对受压区计算高度:
112s1120.00130.0013
2
8.04cm,过A—A截面加25d,切断2根剩3根。
2
A—A截面配置16@250,A8.04cm,过A—A直通墙顶。
表3立墙各截面计算配筋量和实际配筋量
截面
墙咼
(m)
弯矩
(m)
截面尺寸
(cm)
K.MA
A。
一亠b.h°Rw
RwR
计算
Ag
(cm2)
配置Ag
(cm2)
h
ho
A
1.0
0.8
30
26
0.001
0.001
0.0075%
4.13
7.7
B
2.867
2.96
36.7
32.7
0.0023
0.002
0.015%
7.13
7.7
2•踵板的结构设计
作用在踵板上的荷载有踵板自重,上覆土重力,地上荷载,如图4所示。
4作用在踵板上的荷载
踵板固端荷载叠加强度:
Pi
18.6(2.950.2)
250.3567.34KN
踵板末端荷载叠加强度:
P2
18.6(3.10.2)
250.266.38KN
踵板固端的弯矩:
12-66.381.52
2
Me
彳g66.38)
1.52
75.4KN.m
踵板长1.5m,MC75.4KN.m,截面宽度取单宽计算,
b1000mm,矩形截面高
度h350mm,取保护层厚度为25mm,则截面有效高度h0
325mm,则有:
K.MMa20.059
b.h/Rw1000325218.0
1.575.4106
查表得:
0.0609
Rw
RT
0.0609竺0.354%min0.15%
310
Ag
bh°
0.354%10032.511.51cm2
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