衡重式挡土墙验算.docx

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衡重式挡土墙验算

2冲刷计算

本次防洪堤堤脚冲刷汁算选用《堤防工程设计规范》（GB50286-98）推荐的冲刷计算公式。

按照规范可以用以下公式进行冲刷计算。

（1）水流平行于岸坡产生的冲刷深度hB按下式计算：

hB=hpx\（ycp/v^y-i

式中：

局部冲刷深度（m）,从水面起算：

hP—冲刷处的水深（m）,以近似设讣水位最大深度代替：

VCP—平均流速（m/s）:

V允一河床面上允许不冲流速（m/s）,本次计算取1.5m/s；

n—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取n=l/4o

（2）水流斜冲于岸坡产生的冲刷深度hp按下式汁算：

A/?

z,=—-30J

g^l+nr

△hp—从河底算起的局部冲深（m）;

«一水流流向与岸坡交角（度）:

m—防护建筑物迎水面边坡系数：

d—坡脚处丄壤计算粒径（cm）・对非粘性上，取大于15%（按重量计）的筛孔直径：

对粘性土，取表D.2.2-1的当量粒径值；

Vj—水流的局部冲刷流速（m/s）

由于本工程河段基本为顺直行河道，水流基本平行于岸坡，因此冲刷计算公式釆用公式

（1），经计算,堤防兴建后，各计算断而冲刷深度为1・19〜2.32m,其中冲刷深度最大处出现在断而CS01处，综合考虑，冲刷埋深取3.OOmo具体计算结果见表4・6-2所示。

冲刷深度计算表

表4.6-2

断面

流速（m7s）

冲刷深度（m）

流速（m3/s）

冲刷深度（m）

CSO1

3.33

2.32

CS09

2.98

1.59

CSO2

2.81

1.73

CS10

3.15

1.69

CSO3

2.88

1.81

CS11

3.94

2.25

CS04

2.99

1.88

CS12

3.08

1.56

CSO5

3.36

2.08

CS13

2.88

1.22

CS06

3.51

2.07

CS14

2.80

1.16

CSO7

2.98

1.60

CS15

2.89

1.19

CS08

3.24

1.81

墙后冋填廡压砂砾石内燃擦角33°•墙后填土容^20KN/m\墙后填上粘聚力0.墻背与墙后填上摩擦角

16.5°,地基土容重20.6KN/m\地基土容许承载力0.5MPa,地基土内摩擦角33°,墙底摩擦系数0・5.

墙高9・5叭按正常运用条件和非正常运用条件分别验算，正常运用丄况为达到设计洪水位时，非正常运行匸况为描墙完建墙前无水及设计洪水位骤降5时，其相应安全系数允许值和安全系数计算值见下农1・1

抗滑安全系数

抗倾安全系数

工况

抗滑安全系数允许值

抗滑安全系数计算值

抗倾安全系数允许值

抗倾安全系数计算值

完建期（枯期墙前无水）

1.05

1.30

设计洪水位

1.15

1.40

设计洪水位骤降

Im

1.05

1.40

挡墙稳定计算方法及过程

1.完建期（枯期墙前无水）

下墙土压力计算方法：

力多边形法

第1种情况：

-•般情况

［土压力计算］计算高度为9.500（m）处的库仑主动土压力计算上墙土压力

按假想墙背计算得到：

第1破裂角：

29.630（度）

Ea=178.019Ex=5&324Ey=168.193（kN）作用点高度Zy=1.500（m）

因为俯斜墙背，需判断第二破裂闻是否存在，计算后发现第二破裂闻存在：

第2破裂角=28.490（度）第1破裂角=28.480（度）

Ea=128.820Ex=61.488Ey=113.198（kN）作用点高度Zy=1.500（m）

计算下墙土压力

按力多边形法计算得到：

破裂角：

40.293（度）

Ea=71.734Ex=70.630Ey=-12.537（kN）作用点高度Zy=2.202（jn）

墙身截面积=24.500（m2）重量=563.500kN

衡重台上填料重=148.680（kN）重心坐标（2.185,-2.505）（相对于墙面坡上角点）（・）滑动稳定性验算

基底摩擦系数二0.500

滑移力二132.119（kN）抗淆力=・106・420（kN）

滑移验算满足：

Kc=3.076>1.150

（2）倾覆稳定性验算

Zw=1.937（m）

Zx=4.236（m）

Zy=6.500（m）

Zx3=3.651（m）

相对于墙趾，墙片重力的力臂相对于墙趾，上墙Ey的力臂相对于墙趾，上墙Ex的力臂相对于墙趾，下墙Ey的力臂

相对于墙趾，下墙Ex的力臂

Zy3=2.202（m）

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩二555.228（kN-m）抗倾覆力矩二1991.203（kN-m）

倾覆验算满足：

K0=3.586>1.400

（3）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=812・841（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=1435.975（kN-m）

基础底面宽度B=2.550（m）偏心距e=-0.492（m）

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.767（m）

基底压应力：

趾部=0.000踵部=691.731（kPa）

最大应力与最小应力之比=0.000/691.731=0.000

作用于基底的合力偏心距验算满足：

e=-0.492<=0.250*2.550=0.638（m）

墙趾处地基承载力验算满足：

压应力=0.000<=600.000（kPa）墙踵处地基承载力验算不满足：

压应力=691.731>650.000（kPa）

地基平均承载力验算满足：

压应力=318.761<=500.000（kPa）

（4）基础强度验算

基础为天然地基，不作强度验算

（5）上墙截面强度验算

上墙重力Ws=155.250（kN）

上墙墙背处的Ex=61.488（kN）

上墙墙背处的Ey=18.446（kN）

相对于上墙墙趾，上墙重力的力恃Zw=1.020（m）相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy=1.500（m）相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂Zx=1.950（m）

各组合最不利结果

（・）滑移验算

安全系数最不利为：

组合1（•般情况）

抗滑力=406.420（kN）■滑移力=132.119（kN）o

滑移验算满足：

Kc=3.076>1.150

（2）倾覆验算

安全系数最不利为：

组合1（-•般情况）

抗倾覆力矩=1991.203（kN-M）,倾覆力矩=555.228（kN-m）o

倾覆验算满足：

K0=3.586>1.400

（3）地基验算

作用于基底的合力偏心距验算最不利为：

组合1（•般情况）

作用于基底的合力偏心距验算满足：

e=-0.492<=0.250*2.550=0.638（m）

墙趾处地基承戦力验算最不利为：

组合1（•般情况）

墙趾处地基承载力验算满足：

压应力=0.000<=600.000（kPa）

墙踵处地基承载力验算最不利为：

组合1（•般情况）

墙踵处地基承载力验算不满足：

压应力=691.731>650.000（kPa）

地基平均承载力验算最不利为：

组合1（•般情况）

地基平均承载力验算满足：

压应力=318.761<=500.000（kPa）

9.5m设汁洪水位骤降lm

衡重式挡土墙验算［执行标准：

通用］

计算项目：

衡重式挡土墙7

计算时间：

2012-12-0111:

34:

12星期六

原始条件:

墙身尺寸：

墙身总高:

9.500（m）

上墙高:

4.500（m）

墙顶宽：

0.600（m）

台宽：

2.150（m）

面坡倾斜坡度：

1:

0.100上墙背坡倾斜坡度：

1:

0.300

下墙背坡倾斜坡度：

1:

-0・500

墙底倾斜坡率：

0.000:

1

下墙土压力计算方法：

力多边形法

物理参数：

垢工砌体容重:

23.000（kN/m3）

垢工之间摩擦系数：

0.400

地基土摩擦系数：

0.500

墙身砌体容许压应力：

2100.000（kPa）墙身砌体容许剪应力：

110.000（kPa）墙身砌体容许拉应力：

150.000（kPa）墙身砌体容许弯曲拉应力：

280.000（kPa）

挡土墙类型：

浸水地区挡土墙墙后填土内摩擦角：

33.000（度）

墙后填土粘聚力：

0.000（kPa）墙后填土容重：

20.600（kN/m3）

墙背与墙后填土摩擦角：

16.500（度）地基土容重:

19.620（kN/m3）

修正后地基土容许承载力：

500.000（kPa）地基土容许承戦力提高系数：

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）墙后填土浮容重：

9.000（kN/m3）地基浮力系数：

0.700

坡线土柱：

坡面线段数：

3

折线序号水平投影长@）

竖向投影长（m）

换算土柱数

13.200

0.000

0

25.000

0.000

0

35.000

0.000

0

地面横坡角度：

20.000（度）

墙顶标高:

0.000（m）

挡墙内侧常年水位标高：

-1・000@）挡墙外侧常年水位标高：

-2・000（ni）浮力矩是否作为倾覆力矩加项：

是

第1种情况：

•般情况

［土压力计算］计算高度为9.500（m）处的库仑主动土压力

计算上墙土压力

按假想墙背计算得到：

第1破裂角：

29.650（度）

Ea=117.378Ex=38.456Ey=110.899（kN）作用点高度Zy=1.672（m）

因为俯斜墙背，需判断第二破裂ifti是否存在，计算后发现第二破裂闻存在:

第2破裂角=2&490（度）第1破裂角=28.480（度）

Ea=84.938Ex=40.542Ey=74.638（kN）作用点高度Zy=1.672（m）计算下墙土压力

按力多边形法计算得到：

破裂角：

39.764（度）

Ea=35.889Ex=35.337Ey=-6.272（kN）作用点高度Zy=2.249（m）

墙身截面积二24.500（m2）重量=563.500kX

地下水作用力及合力作用点坐标（相对于墙面坡上角点）

X分力（kN）

Y分力（kN）

Xc（m）

Yc（m）

墙面坡侧：

281.25

-28.13

-0.70

-7.00

墙背坡侧：

-361.25

56.37

2.56

-6.67

墙底面：

-0.00

142.80

0.35

-9.50

衡重台上填料重=78.635（kN）重心坐标（2・039,-2.160）（相对于墙面坡上角点）（・）滑动稳定性验算

基底摩擦系数二0・500

滑移力二155.879（kN）抗滑力二269.726（kN）

滑移验算满足：

Kc=1.730>1.150

（2）倾覆稳定性验算

（m）

相对于墙趾，墙身重力的力臂Zw=1.937

相对于墙趾，上墙Ey的力臂Zx=4.142（m）相对于墙趾，上墙Ex的力臂Zy=6.672（m）

Zx3=3.674（m）

Zy3=2.249（m）

和对于墙趾，下墙Ey的力臂相对于墙趾，下墙Ex的力臂

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩二1047.196（kN-m）抗倾覆力矩二1612.599（kN-m）

倾覆验算满足：

K0=1.540>1.400

（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二539.452（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=565.403（kN-m）

基础底面宽度B=2.550（m）偏心距e=0.227（m）

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.048（m）

基底压应力：

趾部=324.490踵部=9&610（kPa）

最大应力与最小应力之比=324.490/9&610=3.291

作用于基底的合力偏心距验算满足：

e=0.227<=0.250*2.550=0.638（m）

墙趾处地基承载力验算满足：

压应力=324.490<=600.000（kPa）

墙踵处地基承载力验算满足：

压应力=98.610<=650.000（kPa）

地基平均承载力验算满足：

压应力=211.550<=500.000（kPa）

（4）基础强度验算

基础为天然地基，不作强度验算

（5）上墙截面强度验算

上墙重力Ws=155.250（kN）

上墙墙背处的Ex=40.542（kN）

上墙墙背处的Ey=12.163（kN）

相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw=1.020（m）

相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy=1.672（m）

相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂Zx=1.898（m）

［容许应力法］:

法向应力检算：

相对于上墙墙趾，合力作用力臂Zn=0.679（m）

截面宽度B=2.400（m）偏心距el=0.521（m）

截面上偏心距验算满足:

el=0.521<=0.300*2.400=0.720（m）

截面上压应力：

闻坡=160.638背坡=-21.127（kPa）

压应力验算满足：

计算值二160.638<=2100.000（kPa）

拉应力验算满足：

计算值二21.127<=150.000（kPa）

切向应力检算:

剪应力验算满足：

计算值二-11.009<=110.000（kPa）

斜截面剪应力检算

斜剪应力验算满足：

计算值二28.126<=110.000（kPa）

（6）墙底截而强度验算

验算截面以上，墙身截何积二24.500（m2）重量二563.500kN

相对于验算截闻外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.937（m）地下水作用力及合力作用点坐标（相对于墙面坡上角点）

X分力（kN）

Y分力（kN）

Xc（m）

Yc（m）

墙面坡侧：

281.25

-2&13

-0.70

-7.00

墙背坡侧：

-361.25

56.37

2.56

-6.67

［容许应力法］:

法向应力检算：

作用于截闻总竖向力=682.252（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=751.266（kN-m）

相对于验算截面外边缘.合力作用力臂Zn=l.lOl（m）

截面宽度B=2.550（m）偏心距el=0.174（m）

截面上偏心距验算满足:

el=0.174<=0.300*2.550=0.765（m）

截面上压应力：

闻坡=376.990背坡=158.110（kPa）

压应力验算满足：

计算值二376.990<=2100.000（kPa）

切向应力检算：

剪应力验算满足：

计算值二-77.263<=110.000（kPa）

各组合最不利结果

（・）滑移验算

安全系数最不利为：

组合1（•般情况）

抗滑力二269.726（kN）,滑移力二155.879（kN）□滑移验算满足：

Kc=1.730>1.150

（2）倾覆验算

安全系数最不利为：

组合1（…般情况）

抗倾覆力矩=1612.599（kN-M）,倾覆力矩=1047.196（kN-m）□

倾覆验算满足：

KO=1.540>1.400

（3）地基验算

作用于基底的合力偏心距验算最不利为：

组合1（•般情况）

作用于基底的合力偏心距验算满足：

e=0.227<=0.250*2.550=0.638（m）

墙趾处地基承载力验算最不利为：

组合1（•般情况）

墙趾处地基承载力验算满足：

压应力=324.490<=600.000（kPa）

墙踵处地基承戦力验算最不利为：

组合1（•般情况）

墙踵处地基承载力验算满足：

压应力=98.610<=650.000（kPa）

地基平均承载力验算最不利为：

组合1（•般情况）

地基平均承载力验算满足：

压应力=211.550<=500.000（kPa）

（四）基础验算

不做强度计算。

（五）上墙截面强度验算

［容许应力法］:

截面上偏心距验算最不利为：

组合1（•般情况）

截面上偏心距验算满足:

el=0.521<=0.300*2.400=0.720（m）

压应力验算最不利为：

组合1（•般情况）

压应力验算满足：

计算值二160.638<=2100.000（kPa）

拉应力验算最不利为：

组合1（•般情况）

拉应力验算满足：

计算值二21.127<=150.000（kPa）

剪应力验算最不利为：

组合1（•般情况）

剪应力验算满足：

计算值二-11.009<=110.000（kPa）

斜截面剪应力检算最不利为：

组合1（•般情况）

斜剪应力验算满足：

计算值二28.126<=110.000（kPa）

（六）墙底截面强度验算

［容许应力法］:

截面上偏心距验算最不利为：

组合1（•般情况）

截面上偏心距验算满足:

el=0.174<=0.300*2.550=0.765（m）

压应力验算最不利为：

组合1（•般情况）

压应力验算满足：

计算值二376.990<=2100.000（kPa）

拉应力验算最不利为：

组合1（•般情况）

拉应力验算满足：

计算值二0.000<=150.000（kPa）

剪应力验算最不利为：

组合1（•般情况）

剪应力验算满足：

计算值二-77.263<=110.000（kPa）

墙咼8・5m＞墙前后无水

衡重式挡土墙验算［执行标准：

通用］

计算项目：

衡重式挡土墙7

计算时间:

2012-12-0111:

03:

11星期六

原始条件:

墙身尺寸：

墙身总高:

8.500（m）上墙高：

4.000（m）墙顶宽：

0.600（m）台宽：

2.150（m）面坡倾斜坡度：

1:

0.100上墙背坡倾斜坡度：

1:

0.300下墙背坡倾斜坡度：

1:

-0・500墙底倾斜坡率：

0.000:

1下墙土压力计算方法：

力多边形法

物理参数：

垢工砌体容重:

23.000（kN/m3）垢工之间摩擦系数：

0.400地基土摩擦系数：

0.500墙身砌体容许压应力：

2100.000（kPa）墙身砌体容许剪应力：

110.000（kPa）墙身砌体容许拉应力：

150.000（kPa）墙身砌体容许弯曲拉应力：

280.000（kPa）

挡土墙类型：

一般挡土墙墙后填土内摩擦角：

33.000（度）墙后填土粘聚力：

0.000（kPa）墙后填土容重：

20.600（kN/m3）墙背与墙后填土摩擦角：

16.500（度）地基土容重:

19.620（kN/m3）修正后地基土容许承载力：

500.000（kPa）地基土容许承载力提高系数：

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）

坡线土柱：

坡面线段数：

3

折线序号

水平投影长（m）

竖向投影长（m）

换算土柱数

1

3.200

0.000

0

2

5.000

0.000

0

3

5.000

0.000

0

地面横坡角度：

20.000（度）墙顶标高:

0.000（m）

第1种情况：

•般情况

［土压力计算］计算高度为8.500（m）处的库仑主动土压力

计算上墙土压力

按假想墙背计算得到：

第1破裂角：

30.300（度）

Ea=152.243Ex=44.648Ey=145.548（kN）作用点高度Zy=1.333（m）因为俯斜墙背，需判断第二破裂闻是否存在，计算后发现第二破裂闻存在：

第2破裂角=28.506（度）第1破裂角=2&500（度）

Ea=101.836Ex=4&583Ey=89.500（kN）作用点高度Zy=1.333（m）

计算下墙土压力

按力多边形法计算得到：

破裂角：

40.326（度）

Ea=57.765Ex=56.876Ey=-10.095（kN）作用点高度Zy=1.980（m）

墙身截面积=21.125（m2）重量=485.875kN

衡重台上填料重=137.100（kN）重心坐标（2.114,-2.195）（相对于墙面坡上角点）（・）滑动稳定性验算

基底摩擦系数二0.500

滑移力二105.459（kN）抗滑力二351.190（kN）

滑移验算满足：

Kc=3.330>1.150

（2）

倾覆稳定性验算

相对于墙趾，上墙Ey的力臂相对于墙趾，上墙Ex的力臂相对于墙趾，下墙Ey的力臂相对于墙趾，下墙Ex的力臂

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩二396.017（kN-m）抗倾覆力矩二1631.465（kN-m）

倾覆验算满足：

K0=4.120>1.400

（3）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二702.380（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=1235.448（kN-m）基础底面宽度B=2.550（m）偏心距e=-0.484（m）

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.759（m）

基底压应力：

趾部=0.000踵部=591.936（kPa）

最大应力与最小应力之比=0.000/591.936=0.000

作用于基底的合力偏心距验算满足：

e=-0.484<=0.250*2.550=0.638（m）

墙趾处地基*载力验算满足：

压应力=0.000<=600.000（kPa）

墙踵处地基承载力验算满足：

压应力=591.936<=650.000（kPa）

地基平均承戦力验算满足：

压应力=275.443<=500.000（kPa）

（4）基础强度验算

基础为天然地基，不作强度验算

（5）上墙截面强度验算

上墙重力Ws=12&800（kN）

上墙墙背处的Ex=48.583（kN）

上墙墙背处的相对于上墙墙趾，相对于上墙墙趾，相对于上墙墙趾，

Ey=14.575（kN）

上墙重力的力臂Zw=0.938（m）上墙Ex的力臂Zy=1.333（m）上墙Ey的