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
地层次序:
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;地基许可承载力200-250KPa;
3.泥岩全风化。
呈硬塑状,厚度大于2.3m,地基许可承载力250KPa.
4.硅化灰岩:
弱风化层,岩质较硬,厚度大于3.2m,地基许可承载力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γ=18kN/m3,内摩擦角φ=30°。
地基土内摩擦角φD=30°,摩擦系数f=0.4,许可承载力[
]=250KPa
活荷载为公路-Ⅱ级,其等代土层厚度h0=0.7m。
抗滑动和抗倾覆安全系数Kc≧1.3,K0≧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Ra=8500kPa,弹性模量Eh=2.3×107kPa,抗拉设计强度Rl=1.05MPa
(2)I级钢筋抗拉设计强度Rg=2.4×105kPa,弹性模量Eg=2.1×108kPa
(3)裂缝许可宽度δmax=0.2mm。
2.土压力计算
由朗金公式计算土压力(β=0°)
得全墙土压力E及力臂y为
3.墙身尺寸计算
3.1底板长度B
假设底板厚度h3=0.5m,
,则
当γ=18kN/m3,f=0.40时,查表得重度修正系数μ=1.07
得踵板长度B3为
得踵板修正长度为
得趾板长度为
取B1=0.4m
地板长度
3.2力壁厚度
力壁根部截面(Hi=H1=5.5m)
得该截面剪力Q1为
依据《桥规》第4.1.2条,计算内力为
(1)按配筋要求确定厚度
取配筋率μ=0.7%,有
截面有效厚度
(2)按斜裂缝限制要求确定厚度
截面有效厚度为
力壁厚度由配筋率控制,取h0=0.48m,保护层厚度为0.04m,则力壁厚度为0.48+0.04=0.52m 3.3底板厚度 作用于挡土墙基底总反力为 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(σ2=0),如右图所表示(。 。 。 。 图未画) 踵板根部截面 可得该截面剪力为(β=0°,σ2=0时) 该截面弯矩为 依据《桥规》第4.1.2条,计算内力Q3j,M3j (1)按配筋率要求 取配筋率μ=0.7%,查表可得A0=0.178,有 (2)按斜裂缝限制要求 截面有效厚度为 踵板厚度由配筋率控制,取h0=0.43m,取保护层厚度为0.04m,则踵板厚度为0.43+0.04=0.47m(和原假设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My(图所表示……..未画) 4.1.1踵板上填土重W及力臂Zw(对趾板端部力臂,以下同) 4.1.2墙体自重G及力臂ZG 力臂自重WA及力臂ZA 夹块自重WB及力臂ZB 趾板自重WC及力臂ZC 踵板自重WD及力臂ZD 趾板上覆土重Wh及力臂Zh 全墙总竖向力及抗倾覆力矩为 4.2验算抗滑动稳定性系数 满足要求 4.3验算抗滑稳定系数 倾覆力矩M0为 满足要求 4.4验算偏心距 满足要求 4.5验算基底应力 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,应依据构件长度大小将构件划分为1~3段进行计算,方便确定钢筋截断点,本算例挡土墙分段以下图说所表示(…..未画) 5.1内力计算 各计算截面剪力Qi和弯矩Mi计算值列于下表 各截面内力值 构件 截面 Qi(kN) Mi(kN*m) Qij(kN) Mij(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: Qij、Mij为按桥规第4.1.2条换算截面计算内力。 5.2配筋计算 按《桥规》,利用相关公式计算各截面配筋情况(保护层厚度取0.04m)。 以力壁截面a-a-为例 该截面有效厚度 计算系数 配筋率 则所需钢筋截面面积为 同理,可得到其它截面配筋情况,考虑工地方便施工,配筋选择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 Mij(Kn*m) h0(m) A0 ξ μ(%) Ag(cm2) 选择钢筋 力壁 a-a 19.66 0.31 0.025 0.025 0.09 2.79 16φ16 b-b 117 0.41 0.085 0.089 0.32 12.96 16φ16 c-c 275.6 0.485 0.144 0.156 0.55 26.75 16φ16 趾板 d-d 4.88 0.46 0.003 0.003 0.01 0.46 15φ16 踵板 f-f 57.6 0.46 0.033 0.034 0.12 5.5 15φ16 e-e 303.29 0.46 0.176 0.195 0.69 31.7 15φ16 3.5.3裂缝开展宽度计算 依据原《桥规》第4.2.5条,构件最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算: 式中: C1----钢筋表面形状系数,本文用螺纹钢筋C1=1.0; C2----荷载作用系数,本文全部荷载全部看成长久荷载,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(mm); μ----含筋率; σg---受拉钢筋在使用荷载下应力。 一样,以力壁a-a截面为例。 配16φ16钢筋,此时Ag=32.2cm2。 实际配筋率为: 受拉钢筋应力为: (满足要求) 同理,可得各截面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 Mi(kN*m) h0(m) μ(%) d(mm) σg(kPa) ξfmax(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 依据《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,且仅按结构要求配置钢筋; 式中: Qj----按《桥规》第4.1.13条,计算截面最大剪力(kN); Ri----混凝土抗拉强度(MPa); b----截面宽度(cm),取100cm; h0----截面外受弯构件有效厚度(cm)。 各截面满足以上要求情况如表3-4所表示。 表3-4各截面满足抗剪强度情况 构件 截面 h0(cm) 0.038R1bh0(kN) Qij(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,各截面仅需要按结构要求配置箍筋。
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