扶壁式挡土墙计算书.docx
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扶壁式挡土墙计算书
扶壁式挡土墙计算书
溢洪闸的上下游连接段边墙较咼,米用C20扶壁式挡土墙。
墙咼
自12.2〜17.4m咼不等,在此选用17.4m墙咼为例进行计算。
其余计
算方法相同,不再列出。
(一)基本设计资料
1.钢筋砼扶壁式挡土墙,墙高H=17.4m,埋入土中深度h=1.4m,墙趾板按照无覆盖土考虑。
2.墙后回填土参数考虑墙过高,土压力过大,采用水泥土回填,
容重取用Y=1.8T/m3。
要求等值内摩擦角书》55。
。
等值内摩擦角是
指把粘聚力计入内摩擦角内的数值,其值可以用下式计算:
aCD1*CD1
222
Htg(45-——)—4CAtg(45-——)4C/
22
式中:
书‘,C为现场实测回填土的内摩擦角和粘聚力
3.抗滑稳定系数Kc>1.3,倾覆稳定系数Kg>1.5,滑动摩擦系
数f=0.4。
4.C20砼抗压强度fc=10.0N/mm2;抗拉强度1.10N/mm2
II级钢筋抗拉强度[彷g]=310N/mm2。
II级钢筋弹性模量Eg=2.0105N/mm2
5.砼裂缝容许开展宽度Smax=0.25mm
(二)计算方法
1.计算的一般方法
扶壁式挡圭墙由趾板、踵板、墙面板及肋四部分组成,设计时取两肋跨中到跨中或肋中到肋中为一计算单元;对于趾板和肋分别按矩形或肋形悬壁梁考虑;对于墙面板和踵板是三向固定板,属超静定结构,按简化假定的近似方法进行计算。
具体计算采用《城市道路设计手册》中挡土墙设计的有关章节提供的简化方法。
2.墙面板和踵板计算荷载
(1)墙面板
为简化计算,近似采用图1中的梯形ABCDE来代替相应的法向应力图,外力图形中假设f1j。
对于两肋中点的正弯矩采用跨中
2
1/2段承受最大土压力彷Pj(图2);对于墙面板与肋固着端的负弯矩,采用第三个:
H1段承受最大土压力彷讯图3)。
(2)踵板
考虑踵板与墙面板的固着作用,作用于踵板上的法向应力按三角形分布计算,最大值在踵板端处等于W(图4)。
Mi
W=Hihh2.4—
式中:
B3
M1-墙趾板固着端处的计算弯矩,(T〃m);
(T2—踵板端处的地基反力,T/m2;
Y—回填土容重,T/m3;
Yh—砼容重,T/m3。
3.墙面板和踵板的弯矩计算
(1)与肋相交处的水平负弯矩
墙面板:
M二—丄二討2
12
踵板:
M—1-J2
12
(2)肋跨中点之水平正弯矩
墙面板:
M二…1JI2
20
踵板:
M-■d2
20
(3)背面取垂直弯矩
墙面板最大垂直负弯矩M=-0.03(TH1〃H/I,垂直正弯矩为垂直
负弯矩的1/4
4.肋上的作用荷载及其厚度计算
取跨中一段的墙面板与肋共同作用,构成一变截面的悬壁式梁,其弯矩和剪力如下:
ENfj=YHiSwi(0.5Hi+hi)入
1
MHi=—HHihi■■
6
Sw—b匕I;
H
式中:
SWi为T形梁的受压区有效翼缘宽度,
b—肋宽;
I—跨间净距。
(3)尺寸及配筋计算
1.土压力计算
_2。
®255'
■-tg(45-一)=tg(45)=0.1
22
=H■=1.817.40.1=3.31T/m
二H1=H勺’=1.8160.1二2.88T/m2
1魅3■.13
M0H1.80.117.4158.04Tm
66
2.基本尺寸的确定
(1)节跨布置
跨间净距:
l=0.3~0.5Hi=4.8〜8.0m,取l=7.2m
悬壁长度1'=0.41网.2=2.915,取1'=2.9m
肋厚度取b=900mm
(2)确定墙面板及底板的厚度及底板宽
墙面板厚度采用初步设计时确定的顶宽
初设底板厚度为1400mm。
600mm,底宽1000mm;
Pj
1
2.88
2
=1.44T/m
①根据墙面板的抗弯能力与外弯矩相等的原则,水平负弯矩控制:
12
l
1
=_—1.447.2
12
=6.22T
采用配筋率卩=0.5%
则a1=0.270,入1=0.910,31=8.14,丫1=219.8。
6
219.86.2210
1000310
二207mm:
:
:
600mm-40mm二560mm
故面板厚度足够。
②底板宽度的计算
B3二仝27.241.0=1.87:
:
:
B3=6m
fH0.4心6心.07汉1.8
(考虑到地基承载力较小,故取用较大的底宽)
B’J.5fM°一0.25(B2BJr1150.4158.04—0.25(1.06.0)=0.93m
KcEx1.3況27.24
取B1=2.0m。
底板全宽为B=B1+B2+B3=2.0+1.0+6.0=9.0m
3底板厚度的核算
1)按趾板弯矩核算
先计算底板的地基反力
土重及力臂:
W=16>6X1.8=172.8T,Z=1.5m
自重及力臂:
W=19X1.4+0.8X67X2.5=63.5T,Z=1.008m
总法向力:
艺N=172.8+63.5=236.3T
总弯矩:
艺M=172.8X.5-1.0063.5-158.04=37.16T〃m
22
彷max=29.01T/mmin=23.5T/m
即趾端处彷1=23.5T/m2踵端处彷2=29.0T/m2
则趾根部弯矩
设卩=0.3%,则丫1=359.0
2)按踵板弯矩核算
M.47.36
胪二汨勺hh32.4一=1.8162.51.4-2.4=35.46T/m
B:
62
设卩=0.5%,则丫1=219.8
贝Uh0=J=1031mm£1400_40mm=1360mm
Wbgg]
故认为底板厚度可以满足。
3.墙身稳定验算
全墙总法向力艺M=236.3T
总稳定力矩
My=172.8百.5+3)+9X4>2.5落.5+0.8X6X2.5>2.5=999.35T〃m
验算抗滑安全系数J二烈二丝3叱=3.4.1.3
Ex26.01
抗倾安全系数Zn=虹=999亘=6.3>1.5
MH158.04
故认为均满足要求。
4.墙体配筋及裂缝开展宽度的计算
(1)墙面板
1最大水平负弯矩及裂缝开展宽度的计算
M水平=l2-2.88-7.22=6.22Tm
12122
ho=600-400=560mm
故其计算出的配筋率小于最小配筋率,故采用最小配筋率(卩=
0.15%)配置N2。
墙高8m以上为©12@100,墙高8m以下为©14@100,钢筋布置在面板背侧沿全长布置。
2最大水平正弯矩
121
Mpj1pj1
2012
故依旧采用最小配筋率配筋,布设N3在面板墙胸一侧,布法同
N2。
3墙面板与肋结合处中部1m高的条带的剪力由下式计算
11
Qpi11.447.2=518T
22
X=a1h0=0.159360=89.04mm
X89.04
Z=h0_—=50=532.32mm
33
Q5.1810009.82
■:
-zi0.95N/mm:
:
1.1N/mm
bz1000532.32
故不需配置箍筋
4最大垂直负弯矩
M=—0.03;和1I比=—0.032.887.216=9.95Tm
故计算出的配筋率小于最小配筋率,采用最小配筋率配置N4,©
14@100,置于N2外侧(靠墙胸一侧),下部埋入踵板内。
5最大垂直正弯矩
1
M(—M)
4
故依旧采用最小配筋率配置N5,©14@100,置于N3钢筋内侧(靠
墙背一侧)
踵板顶面,平衡墙面板最大垂直负弯矩的配筋计算
2
[j]bh°
i1045:
:
:
i=875.0(」-0.12%)
M
故采用最小配筋率配置Ng,©14@100,置于N6下面,纵向布置
同N4。
6计算两肋中间1宽的垂直墙条底部的剪力
Q=0.4‘H"I1=0.42.887.2=8.29T
X=「小0=0.159960=152.64mm
X152.64
Z=h0960909.12mm
33
—3
Q8.299.81022
二zi0.09N/mm:
:
:
1.1N/mm
zb909.120000
故不需配置箍筋
面板配筋均采用最小配筋率进行,经验算各自的裂缝开展宽度均小于0.25mm,裂缝具体计算可以参考以下踵板中的裂缝算法。
(2)踵板的配筋及裂缝开展宽度的计算
趾根部的弯矩Ml47.36T〃m
趾端处剪力最大值3=35.46T
1最大水平纵向负弯矩的配筋和裂缝开展宽度的计算
M—■d2—35.467.22=-153.19Tm
12'12
按水平负弯矩配筋
h0=1400-40=1360mm
2
31010001360丄
-=381.93.1=359(」-0.3%时)
153.199.810
因弯矩较大,经计算需配用较大的钢筋面积才能满足抗裂要求,
选用9©28(Ag=5542mm2)
钢筋的实际应力为
!
M266153.191069.8
:
二g22215.90N/mm
bh。
1000X1360
2
Aj二(3da)b二(32840)1000二124000mm
1000124000
Sfk二0.3180.318156.48mm
Plnjdj1^9X28)
故最大裂缝宽度为
=1.5215.90156.4^0.25mm>J.max0.25mm
200000
故踵板顶部沿纵向布置钢筋N6,其横向布置为:
外2m采用每延米9©28,中2m采用每延米6©28,内2m采用每延米6©20。
2
最大正弯矩的配筋和裂缝开展宽度的计算
经过试算,需要较大的钢筋面积才能满足裂缝开展要求,选用钢筋N,9©25(Ag=4418mm2),钢筋横向布置同N6。
44181
…P%0.32%
贝卩10001360100
1=337.5
钢筋应力
iM
2
bho
337.591.919.810
164.36N/mm
10001360
2
Aj=(3d质爲)b=(32540)1000=115000mm
Aj115000
Stk二0.3180.318162.53mm
13jdj1925
6164.36
论=1.5tk=1.5-162.53=0.20mmmax=0.25mm]
Eg2x10
③踵板端部与肋结合处的最大剪力计算
11
Q二l35.467.2=127.66T
22
X=\h0=0.2491360=338.64mm
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- 扶壁式 挡土墙 计算
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