扶壁式翼墙稳定及结构计算剖析.doc

扶壁式挡土墙计算书项目名称_日 期_设 计 者_校 对 者_一、示意图：二、基本资料：1依据规范及参考书目：水工挡土墙设计规范(SL3792007)，以下简称规范水工混凝土结构设计规范(SL 191-2008)，以下简称砼规水工建筑物荷载设计规范(DL 50771997)建筑结构静力计算手册（第二版）水工挡土墙设计(中国水利水电出版社)2断面尺寸参数：墙顶宽度B1 = 0.60m，墙面上部高度H = 7.50m墙面变厚B5 = 0.00m，墙背变厚B6 = 0.00m前趾宽度B2 = 1.50m，后踵宽度B3 = 7.00m前趾端部高度H2 = 1.00m，前趾根部高度H3 = 1.00m后踵板高度H1 = 1.00m，墙前填土高度H4 = 0.00m扶臂厚度b = 0.50m，扶臂顶部宽度B4 = 0.20m扶臂数量n = 2个，扶臂净距L = 3.50m墙面板左挑L1 = 1.75m，墙面板左挑L2 = 1.75m3设计参数：挡土墙的建筑物级别为3级，荷载组合为基本组合。抗震类型：非抗震区挡土墙。水上回填土内摩擦角 = 28.00度，水下回填土内摩擦角 = 28.00度回填土凝聚力C = 0.00kN/m2，墙底与地基间摩擦系数f = 0.30基础为岩石地基。填土面与水平面夹角 = 0.00度，回填土顶面均布荷载q = 0.00kN/m地下水位距墙底高h1 = 0.00m，墙前水深(墙底算起)h2 = 0.00m回填土湿容重1 = 19.00kN/m3，回填土浮容重2 = 9.00kN/m3混凝土强度等级： C30受力钢筋强度等级：二级，保护层厚度as = 0.050 m扶臂箍筋强度等级：二级地基允许承载力o = 1000.00 kPa三、计算过程：1计算公式：郎肯土压力计算公式如下：E 0.5H2KaEx Ecos()Ey Esin()Ka tan2（45-/2） （规范式A.0.1-4）式中：E为作用于墙背的土压力，作用点为距墙底1/3高处，方向与水平面成夹角Ka为土压力系数程序算得水上的土压力系数Ka = 0.361程序算得水下的土压力系数Ka = 0.3982总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算：单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂正力矩负力矩水平土压力E1x247.802.83-702.11墙身自重G1340.003.641237.63墙后土重F1997.505.605586.00247.801337.506823.62-702.11所有垂直荷载之和G1337.50kN所有水平荷载之和FH247.80kN所有对墙前趾的稳定力矩之和MV6823.62kNm所有对墙前趾的倾覆力矩之和MH-702.11kNm所有对墙前趾的力矩之和M6121.51kNm3抗滑稳定验算：抗滑稳定安全系数计算公式为：KcfG/FH从规范中表3.2.7查得，抗滑稳定安全系数Kc1.08Kc0.3001337.500/247.8041.62Kc1.62Kc1.08，故抗滑稳定安全系数满足要求4抗倾覆稳定验算：从规范中表3.2.12、3.2.13条查得，抗倾覆稳定安全系数Ko1.50抗倾覆稳定安全系数计算公式为：KoMV/MHKo6823.625/702.1129.72Ko9.72Ko1.50，故抗倾覆稳定安全系数满足要求5地基承载力验算：地基承载力按规范中第6.3.1、6.3.2条进行校核。基底应力计算公式为：Pmax G / B （1 + 6 e / B）Pmin G / B （1 - 6 e / B）偏心距e B / 2 - M / G 9.10 / 2 - 6121.51 / 1337.50 = -0.027 mPmax1337.50/9.10（1+6-0.027/9.10） 144.38 kPaPmin1337.50/9.10（1-6-0.027/9.10） 149.58 kPaPmax 144.38 1.2o 1.21000.00 1200.00，满足要求。(PminPmax)/2 146.98 o 1000.00，满足要求Pmax/Pmin144.38/149.580.97 2.5，满足要求。四、墙面板结构计算：1计算依据：a、作用在墙面板上的荷载为三角形或梯形；b、在距底板高度1.5Lx范围内，按三面固定一面简支双向板计算内力；c、在距底板高度1.5Lx以上，水平方向取单宽截条按连续梁计算内力；d、截面按受弯构件进行配筋计算，公式如下：KM fcb（ho-/2）+fyAs（ho-as） 砼规式6.2.1-1fcb fyAs - fyAs 砼规式6.2.1-22内力计算：墙面板Lx = 3.50 m，Ly = 5.25 m，从静力计算手册查得：均布荷载作用下，墙面板弯矩系数为：Kx = 0.0384，Ky = 0.0113，Kxo = -0.0794Kyo = -0.0569，Kox = 0.0433，Kxzo = -0.0616三角形荷载作用下，墙面板弯矩系数为：Kx = 0.0184，Ky = 0.0071，Kxo = -0.0387Kyo = -0.0421，Kox = 0.0065，Kxzo = -0.0015面板梯形荷载大值为q = 51.45kN，小值q = 15.43kN将均布荷载q1 = 15.43kN/m与三角形荷载q2= 36.01kN/m产生的弯矩叠加得：Mx = Kxq1Lx2 + Kxq2Lx2= 0.038415.433.502 + 0.018436.013.502 = 15.38 kNmMy = Kyq1Lx2 + Kyq2Lx2= 0.011315.433.502 + 0.007136.013.502 = 5.27 kNmMxo = Kxoq1Lx2 + Kxoq2Lx2= -0.079415.433.502 + （-0.0387）36.013.502 = -32.08 kNmMyo = Kyoq1Lx2 + Kyoq2Lx2= -0.056915.433.502 + （-0.0421）36.013.502 = -29.33 kNmMox = Koxq1Lx2 + Koxq2Lx2= 0.043315.433.502 + （0.0065）36.013.502 = 11.05 kNmMxzo = Kxzoq1Lx2 + Kxzoq2Lx2= -0.061615.433.502 + （-0.0015）36.013.502 = -12.31 kNm3纵向支座（负弯矩）强度及配筋计算：截面高度h = 600 mm，弯矩M = -32.08 kNm钢筋计算面积As = 825mm2，实配As = 898mm2(D20350)实配As =1005mm2(D16200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.092 mm4纵向跨中（正弯矩）强度及配筋计算：截面高度h = 600 mm，弯矩M = 15.38 kNm钢筋计算面积As = 825mm2，实配As = 874mm2(D16230)实配As =1005mm2(D16200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.042 mm5竖向支座（负弯矩）强度及配筋计算：截面高度h = 600 mm，弯矩M = -29.33 kNm钢筋计算面积As = 825mm2，实配As = 898mm2(D20350)实配As =1005mm2(D16200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.084 mm6竖向跨中（正弯矩）强度及配筋计算：截面高度h = 600 mm，弯矩M = 5.27 kNm钢筋计算面积As = 825mm2，实配As = 874mm2(D16230)实配As =1005mm2(D16200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.014 mm五、前趾根部截面承载力验算及配筋计算：1计算依据：截面按受弯构件进行承载力和配筋计算：KM fcb（ho-/2）+fyAs（ho-as） 砼规式6.2.1-1fcb fyAs - fyAs 砼规式6.2.1-22总水平力、总竖向力及各力对截面弯矩计算：单位：水平力、竖向力为kN；力臂为m；弯矩为kNm。力水平力竖向力力臂弯矩前趾自重G137.500.7528.13地基反力W1-217.210.75-162.750.00-179.71-134.623截面配筋及裂缝宽度计算结果：截面高度h = 1000 mm，弯矩M = -134.62 kNm钢筋计算面积As = 1425mm2，实配As = 1496mm2(D20210)实配As = 1571mm2(D20200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.133 mm六、踵板结构计算：1计算依据和假定：a、将作用在踵板上的荷载转化为三角形或梯形；b、在距墙面板1.5Lx范围内，按三面固定一面简支双向板计算内力；c、在距墙面板1.5Lx以外，纵向取单宽截条按连续梁计算内力；d、截面按受弯构件进行配筋计算，公式如下：KM fcb（ho-/2）+fyAs（ho-as） 砼规式6.2.1-1fcb fyAs - fyAs 砼规式6.2.1-22作用在踵板上的荷载计算：内侧土重W1 = 142.50 kN；外侧土重W1 = 142.50 kN踵板自重W2 = 1.0025 = 25.00 kN作用在踵板上侧土压力产生的竖向荷载W3 = EBsin（）/B3= 0.00sin（0.0）/7.00 = 0.00 kN作用在踵板端部土压力产生的竖向荷载W4 = 2Ehsin（）/B3= 2.00.00sin（0.0）/7.00 = 0.00 kN前趾弯矩产生的竖向荷载W5 = 2.4M/B32= 2.4-134.62/7.002 = 6.59 kN内侧基底反力1 = 145.58 kN；外侧基底反力2 = 149.58 kN作用在踵板内侧总荷载W = W1+W2+W3+W6+W7-3-1= 142.50+25.00+0.00+0.00+0.00-0.00-145.58= 21.92 kN作用在踵板外侧总荷载W = W1+W2+W3+W4+W5+W6+W7-4-2= 142.50+25.00+0.00+0.00+6.59+0.00+0.00-0.00-149.58= 24.52 kN3内力计算：踵板Lx = 3.50 m，Ly = 5.25 m，从静力计算手册查得：均布荷载作用下，墙面板弯矩系数为：Kx = 0.0384，Ky = 0.0113，Kxo = -0.0794Kyo = -0.0569，Kox = 0.0433，Kxzo = -0.0616三角形荷载作用下，墙面板弯矩系数为：Kx = 0.0184，Ky = 0.0071，Kxo = -0.0387Kyo = -0.0421，Kox = 0.0065，Kxzo = -0.0015踵板梯形荷载小值为q = 21.92kN，大值q = 23.87kN将均布荷载q1 = 23.87kN/m与三角形荷载q2= -1.95kN/m产生的弯矩叠加得：Mx = Kxq1Lx2 + Kxq2Lx2= 0.038423.873.502 + 0.0184（-1.95）3.502 = 10.79 kNm纵向跨中（正弯矩）（跨中弯矩值）My = Kyq1Lx2 + Kyq2Lx2= 0.011323.873.502 + 0.0071（-1.95）3.502 = 3.13 kNm竖向跨中弯矩值，较小Mxo = Kxoq1Lx2 + Kxoq2Lx2= -0.079423.873.502 + （-0.0387）（-1.95）3.502 = -22.29 kNm与连续梁计算的弯矩值比较，取最大弯矩值（支座弯矩值）Myo = Kyoq1Lx2 + Kyoq2Lx2= -0.056923.873.502 + （-0.0421）（-1.95）3.502 = -15.63 kNm竖向支座弯矩值Mox = Koxq1Lx2 + Koxq2Lx2= 0.043323.873.502 + （0.0065）（-1.95）3.502 = 12.50 kNmMxzo = Kxzoq1Lx2 + Kxzoq2Lx2= -0.061623.873.502 + （-0.0015）（-1.95）3.502 = -17.97 kNm在均布荷载q = 24.52 kN/m作用下，踵板端部纵向按连续梁计算得弯矩为：左支座弯矩Ml = -37.54 kNm，跨中弯矩Mm = -0.00 kNmLx方向（支座弯矩值）右支座弯矩Mr = -37.54 kNm4纵向支座（负弯矩）强度及配筋计算：截面高度h = 1000 mm，弯矩M = -37.54 kNm钢筋计算面积As = 1425mm2，实配As = 1496mm2(D20210)实配As = 1571mm2(D20200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.037 mm5纵向跨中（正弯矩）强度及配筋计算：截面高度h = 1000 mm，弯矩M = 12.50 kNm钢筋计算面积As = 1425mm2，实配As = 1547mm2(D16130)实配As = 1571mm2(D20200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.011 mm6竖向支座（负弯矩）强度及配筋计算：截面高度h = 1000 mm，弯矩M = -29.33 kNm钢筋计算面积As = 1425mm2，实配As = 1496mm2(D20210)实配As = 1571mm2(D20200)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.029 mm七、扶臂结构计算：1计算依据和假定：a、扶臂与部分面板组成变截面的T形梁，按悬臂梁进行受弯结构计算；b、荷载为跨中到跨中作用在墙面板及扶臂上的水平土压力和水压力；c、截面按受弯构件进行配筋计算，公式如下：M = PL （规范式C.3.2-1）Ag = K M / （Rg1ho）sec （规范式C.3.2-2）式中：Rg - 钢筋设计强度1 - 受弯破坏时的内力偶臂计算系数，取0.9 - 扶臂斜面与垂直面的夹角2距挡土墙墙底高度H=1.00m水平截面强度及配筋计算：截面高度h = 7600 mm，截面宽度b = 500 mm翼缘高度hf = 600 mm，翼缘宽度bf = 4000 mmT形截面所受弯矩M = 1929.27 kNmAg = 1.201929.27106/（3000.97525）sec42.20 = 1538 mm2钢筋计算面积As = 1538mm2，实配As = 1963mm2(4D25)抗裂验算满足要求，裂缝宽度max = 0.176 mm3距挡土墙墙底高度H=3.50m水平截面强度及配筋计算：截面高度h = 5333 mm，截面宽度b = 500