扶壁式挡土墙计算书上课讲义.docx
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扶壁式挡土墙计算书上课讲义
扶壁式挡土墙验算[执行标准:
公路]
计算项目:
扶壁式挡土墙1
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身总高:
8.000(m)
墙宽:
0.700(m)
墙趾悬挑长DL:
0.760(m)
墙踵悬挑长DL1:
3.000(m)
底板高DH:
0.800(m)
墙趾端部高DH0:
0.600(m)
扶肋间距:
4.800(m)
扶肋厚:
0.400(m)
扶壁两端墙面板悬挑长度:
1.804(m)
设防滑凸榫:
防滑凸榫尺寸BT1:
2.000(m)
防滑凸榫尺寸BT:
1.300(m)
防滑凸榫尺寸HT:
0.600(m)
防滑凸榫被动土压力修正系数:
1.000
防滑凸榫容许弯曲拉应力:
0.500(MPa)
防滑凸榫容许剪应力:
0.990(MPa)
钢筋合力点到外皮距离:
50(mm)
墙趾埋深:
1.500(m)
物理参数:
混凝土墙体容重:
25.000(kN/m3)
混凝土强度等级:
C30
纵筋级别:
KL400
抗剪腹筋级别:
HRB335
裂缝计算钢筋直径:
20(mm)
挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
35.000(度)
墙后填土粘聚力:
0.000(kPa)
墙后填土容重:
19.000(kN/m3)
墙背与墙后填土摩擦角:
17.500(度)
地基土容重:
18.000(kN/m3)
修正后地基承载力特征值:
500.000(kPa)
地基承载力特征值提高系数:
墙趾值提高系数:
1.200
墙踵值提高系数:
1.300
平均值提高系数:
1.000
墙底摩擦系数:
0.500
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
30.000(度)
土压力计算方法:
库仑
坡线土柱:
坡面线段数:
2
折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数
13.0002.0000
25.0000.0000
地面横坡角度:
20.000(度)
填土对横坡面的摩擦角:
35.000(度)
墙顶标高:
0.000(m)
挡墙分段长度:
10.000(m)
钢筋混凝土配筋计算依据:
《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
=====================================================================
第1种情况:
组合1
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.填土重力分项系数=1.000√
3.填土侧压力分项系数=1.000√
4.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为8.000(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=32.060(度)
按假想墙背计算得到:
第1破裂角:
29.582(度)
Ea=409.100(kN)Ex=231.387(kN)Ey=337.376(kN)作用点高度Zy=2.929(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=19.827(度)第1破裂角=29.582(度)
Ea=401.773(kN)Ex=231.439(kN)Ey=328.416(kN)作用点高度Zy=2.949(m)
墙身截面积=9.312(m2)重量=232.800(kN)
整个墙踵上的土重(不包括超载)=193.442(kN)重心坐标(1.605,-4.700)(相对于墙面坡上角点)
墙趾板上的土重=10.944(kN)相对于趾点力臂=0.364(m)
(一)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.500
采用防滑凸榫增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基础底面宽度B=4.460(m)
墙身重力的力臂Zw=1.675(m)
Ey的力臂Zx=3.397(m)
Ex的力臂Zy=2.949(m)
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面合力作用点距离墙趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
墙趾=299.152凸榫前沿=184.809墙踵=44.167(kPa)
凸榫前沿被动土压应力=725.941(kPa)
凸榫抗弯强度验算:
凸榫抗弯强度验算满足:
弯曲拉应力=463.915<=500.000(kPa)
凸榫抗剪强度验算:
凸榫抗剪强度验算满足:
剪应力=335.050<=990.000(kPa)
滑移力=231.439(kN)抗滑力=576.385(kN)
滑移验算满足:
Kc=2.490>1.300
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=54.133(kN)>0.0
(二)倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=1.675(m)
相对于墙趾点,墙踵上土重的力臂Zw1=2.365(m)
相对于墙趾点,墙趾上土重的力臂Zw2=0.364(m)
相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=3.397(m)
相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=2.949(m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=682.429(kN-m)抗倾覆力矩=1967.050(kN-m)
倾覆验算满足:
K0=2.882>1.500
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=1114.327(kN-m)>0.0
(三)地基应力及偏心距验算
基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.678(m)
基底压应力:
趾部=299.152踵部=44.167(kPa)
最大应力与最小应力之比=299.152/44.167=6.773
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=0.552<=0.167*4.460=0.743(m)
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=299.152<=600.000(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=44.167<=650.000(kPa)
地基平均承载力验算满足:
压应力=171.660<=500.000(kPa)
(四)墙趾板强度计算
标准值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
设计值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
[趾板根部]
截面高度:
H'=0.800(m)
截面弯矩:
M=73.067(kN-m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1500.000(mm2)
截面剪力:
Q=186.600(kN)
剪力设计值=186.600(kN)<521.250(kN),可不进行斜截面抗剪承载力验算,箍筋取构造配筋:
Av=1.200(mm2/mm)。
截面弯矩:
M(标准值)=73.067(kN-m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.095(mm)。
(五)墙踵板强度计算
标准值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
设计值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
截面高度:
H'=0.800(m)
踵板边缘的法向应力=250.681(kPa)
踵板边缘的法向应力标准值=250.681(kPa)
支座弯矩:
M=404.433(kN-m/m)
纵向受拉钢筋:
As=1679.014(mm2)>Asmin=1500.000(mm2)
支座弯矩:
M(标准值)=404.433(kN-m/m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.468(mm)。
踵板与肋结合处剪力:
Q=551.499(kN/m)
计算箍筋面积:
Av=0.674(mm2/mm)抗剪箍筋取构造配筋:
Av=1.200(mm2/mm)。
跨中弯矩:
M=242.660(kN-m/m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1500.000(mm2)
跨中弯矩:
M(标准值)=242.660(kN-m/m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.314(mm)。
(六)墙面板强度计算
截面高度:
H'=0.700(m)
替代土压力图形中,面板的设计法向应力=26.805(kPa)
替代土压力图形中,面板的设计法向应力(标准值)=26.805(kPa)
[水平向强度验算]
净跨长为4.400(m)
支座弯矩:
M=43.245(kN-m/m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1300.000(mm2)
支座弯矩:
M(标准值)=43.245(kN-m/m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.075(mm)。
支座处剪力:
Q=58.971(kN/m)
剪力设计值=58.971(kN)<451.750(kN),可不进行斜截面抗剪承载力验算,箍筋取构造配筋:
Av=1.200(mm2/mm)。
跨中弯矩:
M=25.947(kN-m/m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1300.000(mm2)
跨中弯矩:
M(标准值)=25.947(kN-m/m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.045(mm)。
[竖向强度验算]
最大正弯矩:
M=12.738(kN-m/m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1300.000(mm2)
最大正弯矩:
M(标准值)=12.738(kN-m/m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.022(mm)。
最大负弯矩:
M=50.951(kN-m/m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1300.000(mm2)
最大负弯矩:
M(标准值)=50.951(kN-m/m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.088(mm)。
(七)肋板截面强度验算
[距离墙顶1.800(m)处]
截面宽度B=0.400(m)
截面高度H=1.450(m)
翼缘宽度BT=1.500(m)
翼缘高度HT=0.700(m)
截面剪力Q=78.886(kN)
截面弯矩M=47.331(kN-m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1120.000(mm2)
转换为斜钢筋:
As/cos?
=1213(mm2)
剪力设计值=78.886(kN)<389.200(kN),可不进行斜截面抗剪承载力验算,箍筋取构造配筋:
Av=0.480(mm2/mm)。
截面弯矩M(标准值)=47.331(kN-m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.038(mm)。
[距离墙顶3.600(m)处]
截面宽度B=0.400(m)
截面高度H=2.200(m)
翼缘宽度BT=2.600(m)
翼缘高度HT=0.700(m)
截面剪力Q=281.727(kN)
截面弯矩M=359.844(kN-m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1720.000(mm2)
转换为斜钢筋:
As/cos?
=1863(mm2)
剪力设计值=281.727(kN)<597.700(kN),可不进行斜截面抗剪承载力验算,箍筋取构造配筋:
Av=0.480(mm2/mm)。
截面弯矩M(标准值)=359.844(kN-m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.123(mm)。
[距离墙顶5.400(m)处]
截面宽度B=0.400(m)
截面高度H=2.950(m)
翼缘宽度BT=3.700(m)
翼缘高度HT=0.700(m)
截面剪力Q=563.839(kN)
截面弯矩M=1108.994(kN-m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=2320.000(mm2)
转换为斜钢筋:
As/cos?
=2513(mm2)
剪力设计值=563.839(kN)<806.200(kN),可不进行斜截面抗剪承载力验算,箍筋取构造配筋:
Av=0.480(mm2/mm)。
截面弯矩M(标准值)=1108.994(kN-m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.209(mm)。
[距离墙顶7.200(m)处]
截面宽度B=0.400(m)
截面高度H=3.700(m)
翼缘宽度BT=4.800(m)
翼缘高度HT=0.700(m)
截面剪力Q=925.010(kN)
截面弯矩M=2437.099(kN-m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=2920.000(mm2)
转换为斜钢筋:
As/cos?
=3163(mm2)
剪力设计值=925.010(kN)<1014.700(kN),可不进行斜截面抗剪承载力验算,箍筋取构造配筋:
Av=0.480(mm2/mm)。
截面弯矩M(标准值)=2437.099(kN-m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.290(mm)。
=====================================================================
第2种情况:
组合2
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.填土重力分项系数=1.000√
3.填土侧压力分项系数=1.000√
4.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为8.000(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=32.060(度)
按假想墙背计算得到:
第1破裂角:
29.582(度)
Ea=409.100(kN)Ex=231.387(kN)Ey=337.376(kN)作用点高度Zy=2.929(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=19.827(度)第1破裂角=29.582(度)
Ea=401.773(kN)Ex=231.439(kN)Ey=328.416(kN)作用点高度Zy=2.949(m)
墙身截面积=9.312(m2)重量=232.800(kN)
整个墙踵上的土重(不包括超载)=193.442(kN)重心坐标(1.605,-4.700)(相对于墙面坡上角点)
墙趾板上的土重=10.944(kN)相对于趾点力臂=0.364(m)
(一)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.500
采用防滑凸榫增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基础底面宽度B=4.460(m)
墙身重力的力臂Zw=1.675(m)
Ey的力臂Zx=3.397(m)
Ex的力臂Zy=2.949(m)
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面合力作用点距离墙趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
墙趾=299.152凸榫前沿=184.809墙踵=44.167(kPa)
凸榫前沿被动土压应力=725.941(kPa)
凸榫抗弯强度验算:
凸榫抗弯强度验算满足:
弯曲拉应力=463.915<=500.000(kPa)
凸榫抗剪强度验算:
凸榫抗剪强度验算满足:
剪应力=335.050<=990.000(kPa)
滑移力=231.439(kN)抗滑力=576.385(kN)
滑移验算满足:
Kc=2.490>1.300
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=54.133(kN)>0.0
(二)倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=1.675(m)
相对于墙趾点,墙踵上土重的力臂Zw1=2.365(m)
相对于墙趾点,墙趾上土重的力臂Zw2=0.364(m)
相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=3.397(m)
相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=2.949(m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=682.429(kN-m)抗倾覆力矩=1967.050(kN-m)
倾覆验算满足:
K0=2.882>1.500
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=1114.327(kN-m)>0.0
(三)地基应力及偏心距验算
基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.678(m)
基底压应力:
趾部=299.152踵部=44.167(kPa)
最大应力与最小应力之比=299.152/44.167=6.773
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=0.552<=0.167*4.460=0.743(m)
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=299.152<=600.000(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=44.167<=650.000(kPa)
地基平均承载力验算满足:
压应力=171.660<=500.000(kPa)
(四)墙趾板强度计算
标准值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
设计值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
[趾板根部]
截面高度:
H'=0.800(m)
截面弯矩:
M=73.067(kN-m)
纵向受拉钢筋构造配筋:
As=1500.000(mm2)
截面剪力:
Q=186.600(kN)
剪力设计值=186.600(kN)<521.250(kN),可不进行斜截面抗剪承载力验算,箍筋取构造配筋:
Av=1.200(mm2/mm)。
截面弯矩:
M(标准值)=73.067(kN-m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.095(mm)。
(五)墙踵板强度计算
标准值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
设计值:
作用于基础底的总竖向力=765.602(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1284.621(kN-m)
基础底面宽度B=4.460(m)偏心距e=0.552(m)
基础底面合力作用点距离趾点的距离Zn=1.678(m)
基础底压应力:
趾点=299.152踵点=44.167(kPa)
截面高度:
H'=0.800(m)
踵板边缘的法向应力=250.681(kPa)
踵板边缘的法向应力标准值=250.681(kPa)
支座弯矩:
M=404.433(kN-m/m)
纵向受拉钢筋:
As=1679.014(mm2)>Asmin=1500.000(mm2)
支座弯矩:
M(标准值)=404.433(kN-m/m)
最大裂缝宽度:
鋐max=0.468(mm)。
踵板与肋结合处剪力:
Q=551.499(kN/m)
计算箍筋面积:
Av=0.674(mm2/mm)抗剪箍筋取构造配筋:
Av=1.200(mm2/mm)。
跨中弯矩: