扶壁式挡土墙

1、1 .设计资料墙背填土与墙前地面高差 H=6m,填土表面水平，上有均布荷载20KN/m2,地基承载力特征值200KN/m2,填土物理参数分别为 r=16.8KN/m3,c=15kpa,中=250底板与地基摩擦系数二二0.5是对该挡土墙进行设计。2 .挡土方案：拟采用扶壁式挡土墙3 .主要尺寸拟定：根据支挡结构设计取基础埋深L=1.5m,则挡墙高度H0=7.5m。根据公路挡土墙设计与施工细则822两扶壁净距10取墙高的1即l0=36m。墙面板边缘与扶壁间距为20.4l0=1.44m，取1.5m。扶壁厚度为1 l°=0.45m取0.5m，立壁顶宽取0.5m墙趾板与墙踵8板水平设置。厚度均

2、为靠近立壁处厚度为工H0 = 0 75m取0 8m底板长10L=lo+2l +2b=7.6m，用墙踵边缘的竖直面作为假想墙背面，由于填土表面水平且墙顶齐平，在均布荷载作用下，主动土压力系数：Ka = tan2 (45° ?) =ta"45o 旦)=0.406, 22Ea 1- H02Ka H°qKa = 1 16.8 7.52 0.406 7.5 20 0.406 = 252.735KN 22根据支挡结构设计式 4 7有：B3:KsEax-NEay B2(H h°)式中Ks抗滑安全系数，取Ks=1.3 20h0 均布荷载阳等代土层厚度()mh°

3、=1.1916.8EaxEay土压力在水平，竖直方向的应力H挡土墙高度，H=7.5mB2立壁宽度，B2=0.5mB3墙踵板长度()m-0.5-3.629m1.3 252.7350.5 (7.5 1.19) 1.09 16.8取 B3=5m根据支挡结构设计式 4.10有B1 = 0.5.H(2仃0+crm K () +<Tm式中：B1墙趾板长()m仃0均布荷载引起的土压应力， D0=¥h0Kw=16.8M1.19M0.406=8.115KPaoh 墙踵板底端填土引起的压应力，仃h = ¥H0Kw = 16.8父7.5m 0.406 = 51.156KPa则 b。.5 0

4、.5 75 (2 a1"156 _0.25+ 95 5);-0.043m1.6 父(8.115+51.156计算结果为负说明说明若仅为了保证稳定性可以不设趾板，但为了减少踵板配筋使地基反力趋于均匀取B1=0.5mB = Bi B2 B3 = 0.5 0.5 5 = 6m4.荷载计算1) 土压力计算根据挡土墙设计实用手册2.50-1 Eax = 1 H 2(1 ,2q)(1-tan ： tan jcos2 L2 H式 2.51 有 Eay =Eaxtan«/E + 中)Rr-£-/V1 -2_cpo然1-2p式 2.48 有c(e = 1 (900 中)1(

5、4; P22E =上式中：旌一一第二破裂面与竖直线夹角一一第一破裂面与竖直线夹角中填土内摩擦角，25= 0P墙后填土与水平线夹角=0 0z与0 的关角度w=arcsinsn* =0sin :综上所述：e = ： e =450 - =32.5- - arctan =36.730 二、工E = 32.5 6.7因此在填土部分发生第二破裂面Eax -1 16.8 7.52 (12 20 )(1-tan250 tan32.5o)2cos2 25o 7.6 = 1920.116KN216.8 7.51Eg =1H0 = 2.223m 3Eay =Eax tan(： E ) =1920.116 tan(3

6、2.5 25)-3013.979KNEx = B2 - Ey tan 1 =5-2.223 tan32.5o -3.577m(2)区域 OABC内填土自重：Gir=5 6.7 tan 36.736.7 tan 32.5 6.7 7.6 16.8= 2451.309KN 2Xi = 0.5 0.5 1 0.7312 52 5 0.731=2.689m0.731 5(3)结构自重G2R=(6 0.8 6.7 0.5) 7.6 25 5 6.7 0.5 25=1967.25(N111_6.7x0.5x 00.6+8x60.5 + x x-x Q6+5父6.7父 0.5<0.5+ x5X2 =2

7、2-3=2.551m6 0.8+6.7 0.5+5 6.75 .抗倾覆稳定性验算稳定力矩：Mqk = Eax Eg =1920.116 2.233 4287.619KN M抗倾覆稳定性系数 Kl = M土 = 22412.933 = 5227 Al6满足要求Mqr 4287.6196 .抗滑移稳定性验算：竖向力之和 N = G1R G2R Eay = 7423.538KN抗滑力N =3716.269滑移力：Eax =1920.116<N抗滑稳定性系数Ks=1.935 13Eax7 .地基承载力验算：BB偏心'距 e = -= 3.0= 0.561m1 m2 N 7(13 (1+.

8、 (15)= (1-3 8 6N_6e、7432.538)=BL B 7.5 6 6N_6e7432.538BL B 7.5 66 0 561 _6 0.561)=237.826kpa ： 200 1.2 = 240kpa6 0 561 一6 0.561) = 72.509kpa 二 200 1.2 = 240kpa68.内力计算1 墙面板a,墙面板水平内力水平内力可简化为下图所示:仃 0=ka = 16.81.19 (1 tan25tan32.5) co2225o = 8.115pa二 H1= HiK =45.68kpa二 pj = 45683 8.115 = 30.957kpa2受力最大板

9、条跨中正弯矩 M中=二pjl。2 30.957 3.62，八，一=KN M2020扶壁两端负弯矩 M端=-三史-=-33.434KN M12水平板条的最大剪应力发生在扶壁两端，可假设其值等于两扶壁间水平板条上法向土压应力之和的一半，受力最大板条扶壁两端剪力V端=' pj I0=-55.723KN2b,墙面板竖向内力墙面板跨中竖直弯矩 沿墙高分布如下图:负弯矩使墙面板靠填土一侧受拉，发生在墙面板下H范围，最大负弯矩位于墙面板的底端4M底=-0.03(<Tpj+<T0)H1I0 =28.272KN MMb =1M底=7.068KN M 4Qd =0.4 J。Hi0I0 = 77

10、.469KN2墙踵板5 =237.826kPa 仃 2 =72.509kPa 一 ?二 3 =02 B-iBi (二1 -0 2) =224.05CkPa 二4 =；：.-2 殳（一:2） =210.273kPaB222Mi巴（-1一3）巴H2 c 巴=26.654kN.m232与Mi对应的等代力Nd =如x8=8.529kN 5B3踵板及两肋板自重（两肋板分摊到每延末）Nb3 ; B3 H3 H1 B3 b c =155.099kN L踵板及以上所有外力产生的竖向力之和：N = 7342.538kN踵板及以上所有外力产生的竖向力之和扣除踵板部分多算的土压力后与基底反力之差：No - NdNN

11、B3-H2B3-H1B3b_ -（-2-4）竺-318.570kNLL2i'w = 2N0 =127.428kPa B3由于假设了墙踵板与墙面板为较支座链接，作用于墙面板的水平土压力主要通过扶壁传至 踵板，故不计算墙踵板横向板条的弯矩和剪力。最大纵向负弯矩：Md = -二w Lo -137.622kN m12最大纵向正弯矩：Mz = c-w Lo =82.573kN m 20踵板端部与肋板结合处的最大剪力：Qz =二Mcrw父L0 =229.370kN2 '3墙趾板（趾板内力按整个墙长计算）将墙趾板看成悬臂梁计算：墙趾板自重产生向下的剪力与弯矩：Qx = B1H2 cL =0.

12、5 0.8 25 7.6 = 76kN1_21 _2 MxB1H2 cL =- 0.5 0.8 25 7.6 = 19kN m 22基地压力产生向上的剪力与弯矩:22办820.5 7.6 =877.564kNMs=(也. = Bi2)L =(2240152 237.826 一 905 0.52) 7.6 =221.572kNm 23234肋板(扶壁)o=8.115kPa «Hi =45.683kPaHi = 6.7m Hz = H1 = 3.35m2Sw = 0.91Lo b = 0.91 3.6 0.5 = 3.776mb+12B2 =0.5 + 12m0.5=6.5aSw，满足b

13、z =b= 2.138m2肋板底部水平力和弯矩：2二0 c"1 H1L = 2 8.115 犯683 6.7 7.6 二 788.152kN12. 12、L 12127.6Mx-( H1；=0HohJ =(6.7 8.1156.7 45.683) 一 二1990.919kN m262262肋板中部水平力和弯矩：FZ =(2仃。*仃"zL =(2父8.115+22.842)父3.35-6 = 248 693kN 44Mz =(1Hz200 1Hz2二z)L = J 3.352 8.115 -26226肋板两侧水平及竖向拉筋计算时拉力：27.63.35 22.842) - =

14、335.38%N m水平拉力：Fh =pjgl0 =1 30.957 3.6 = 55.723kN 22竖向拉力:Fv =3 wgl°4127.428 3.6-229.37CkN 229.结构设计(1)结构设计所需材料参数混凝土选用C30,轴心抗压弓S度设计值fc=14.3N/mm2,抗拉强度标准值ftk =2.01N /mm2,抗拉强度设计值ft =1.43N /mmf，弹性模量30000N / mm2,主筋选HRB400，抗拉强度设计值fy=360N/mm2,箍筋采用HRB335抗拉强度设计值fy =300N /mm2，弹性模量为200000N /mm2 ,根据铁路路基支挡结构设

15、计规范 (TB10025-2006)5.1.4规定荷载分项系数取 1.65,根据混凝土结构设计原理表 4-2, 口1=1.0, p1 =0.8,钢筋最外侧保护层厚度 c=50mm。(2)趾板结构设计标准弯矩：Mk = 202572000N mm设计弯矩：M -33424390CN mm标准剪力：Vk =801564N设计剪力：N =1322580.6Na. 截面设计设计尺寸：h=800mm b=7600mm初步估计怖=750mm,-s = M =334243800=5.771 10，"2 1gfcgbg h21.0 14.3 7600 750=1 -1二2口 =0.0059 ； b

16、=0.5176As = bh0 3C = 1300.235mm2 fy _ _2 -minbh -0.2% 800 7600-12160mmAs故趾板按最小配筋率取 As=12160mm2,选配62C16125mm实际面积:As = 12267.1mm2b.最大裂缝验算16 : 742mm实际的有效高度：ho =800-50 - 2等效应力：F-二202572000: 25.580Pa0.87hoAs 0.87 742 12267.12Ate =0.5bh =0.5 800 7600 =3040000mm A te -= 0.00404 ： 0.01 取；te=0.01Ate:=1.1-0.6

17、5=1.1-0.65Pte：二 sk20 = -4.007 ： 0.20.01 25.58取 =0.2 1cr =1.9,g =50mmL sr。max =cr J (1.9cs0.08Es逼)=1.9 0.2 25.58 (1.9 50 0.08 -46rtc2000000.01) = 0.0108< 0.3mm 满足因此按构造配筋（3）立壁板结构设计1内侧纵向配筋 a. 截面计算设计计算尺寸 b=1000mm，h=500mm, h° = 450mm标准弯矩 Mk -33434000N M 设计弯矩 M =55166100N mm2标准剪力Vk =55723N设计剪力 V=9

18、1942.95N= 0.019-M 二55166100 ：1 fcbh01.0 14.3 1000 4502=1- M-2: s =0.0192 二 b =0.5176As = bh0fc =0.0192 1000 450 1.0 14.3mm2 = 342.9mm2 fy360；minbh =0.002 1000 500故按小配筋率配筋As = 1000mm2选筋9 C16125mm实配As=1809.9mnf每延米配筋量b.裂缝验算Ate =0.5bh=0.5M 1000X500 = 250000mm2实际有效高度 ho = 442mm. 2 te-7.2396 10' D0郑锄等

19、teMk =48.039pa效应力te0.87%As:=1.1 0.65f =1.1 0.65 201=-1.6197 ：二 0.2 Pte 二 sk0.01 48.039取=02cr=1.9G = 50mmcomax =acM & (1.9Cs +0.08dq) =1.9父0.2父 48039M(1.9M 50 +0.08<*)=0.02< 0.3mm 满足 Es：-te200000.012外侧纵筋外侧纵筋也按构造选筋 9刺6 As = 1809.9mm间距125mm立壁板在纵向配筋内外侧在整个竖向内均为66C 16125mm内外侧总配筋面积均为：As=11060.5mm

20、3内侧竖向筋a.正截面计算设计计算尺寸，b=1000mm,h=500mm, h° = 45mm标准弯矩 Mk =2827200CN，mm,设计弯矩 M =4664880(N mm：s0.0161M 二 46648800f20 1.0 14.3 1000 4502 ；-： -1-,；1-2：s -0.0162 二 b =0.518As =5)"? =0.0162 1000 450 1.0 14.3mm2290.142mm2 fy3602Pminbh =0.002bh =1000mmAs按最小配筋率配筋 As = 1000mm2选配9C16125实配As =1809.9mm2（

21、每延米配筋量）b.最大裂缝验算实际有效图度h0 = h_50_(= 442mm等效应力m0.87hgAs282720000.87 442 1809.9= 40.622pa2Ate =0.5bh =25000mmPAs te =te =0.01=7.2396 10 ：0.01 取二f2 01 =1.1-0.65=1.1-0.65 . =-2.116 二 0.2% ; sk0.01 40.622max = cr '(1.9Cs 0.08 逼)Es：te取 =0.2,： cr = 1.9,Cs = 50mm=1.9黑0.2父 40.622黑(1.9父50 +0.08父 旭)=0.0172&l

22、t; 0.3mm满足20000 '0.014外侧竖向筋按构造选配 9C I6125mm 实配1809.9 mm2立壁板在竖向配筋内外侧在纵向均为62巾16125mm内外侧总配筋面积均为As -12468.2mm2 (4)踵板结构设计1踵板顶面横向水平钢筋该钢筋主要是为了使墙面板承受竖向负弯矩的钢筋得以发挥作用而设置的，承受与墙面板 竖向最大弯矩相同的弯矩。即标准弯矩Mk=28272000N.mm，设计弯矩M=46648800N.mm，设计计算尺寸 b=1000mm,h=800mm,h 0=750mm.根据以上计算该处配筋也按构造配筋pminbh = 0.2% 1000 800= 160

23、0mm 2选配7 C18160mm,整个计算单元内配筋量48 C18160mm2踵板顶面纵向钢筋踵板纵向钢筋主要承受踵板扶壁两端负弯矩和正弯矩，因此需要顶面和底面都布置纵向钢 筋。1)踵板顶面纵筋a.截面计算标准弯矩 Mk=137622000N.mm，设计弯矩 M=227076300N.mm，设计计算尺寸 b=1000mm,h=800mm,h 0=750mm.、工s=0.0282_ M _22707630071fbh0 1.0 14.3 1000 7502=1-,_1-2： s =0.0286 二 b =0.5176As = bh。" =0.0286 1000 750 1.0 14.

24、3 = 852.317mnf ：1600mnf fy360踵板顶面纵筋按构造配筋，选配9C 16125mmb.最大裂缝验算实际有效高度ho =800-50-16 = 742mm等效应力“二 Mk .1376220°。，i7.79Pa0.87h0 As0.87 742 1809.92Ate =0.5bh =0.5 1000 800 =400000mmpte = 2 = 4.524 10 :二 0.01，取 pte = 0.01Ate= 1.1-0.65f =1.1-0.65 20 = -9.177 10,：0.2，取 =0.2 pte 二 sk0.01 117.79二 cr =1.9,

25、cs =50mm .max - ： cr £k (1.9cs 0.08) =0.05mm ：二 0.3mm Espte在整个单元内踵板顶面配筋量41C 16125mm2) 踵板底面纵筋根据计算可知，该截面也按构造配筋，因此踵板底面纵筋配筋量为41 C16125mm(5)板肋结构设计1肋板两侧横向水平钢筋a.截面设计标准拉力 Nk=55723N，设计拉力 N=919578N设计计算尺寸b=1000mm,h=500mm受拉车W筋设计面积 As = 91957.8 = 255.348mnf 二：minbh = 1000mm2 fy360按构造配筋选配 8 C16300mmb.最大裂缝验算二

26、 sk =凶=55723 =34.636N/mm2有效受拉混凝土截面面积 Ate = bh = 500000mm2按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋的配筋率Re =2 =0.0032 <0.01，取 Pte =0.01 Ate不均匀系数=1.1 - 0.65=1.10.65 20=-2.672 二 0.2，取 =0.2ptecsk0.01 34.636构件受力特征系数：© -2.7,0s u50mmco max =acN /（1 9cs 十 0 08%）=0.0209mm < 0.3mm EsPte肋板两侧水平拉筋按等间距布置，两侧总根数 42根，每侧21根。2肋

27、板两侧竖向钢筋标准拉力Nk=229370N，设计拉力N=378460.5N设计计算尺寸b=1000mm,h=500mm受拉钢筋设计面积 As = N = 378640.5 = 1051.28mm2 %inbh = 1000mm2 fy 360选配 8 C16300mm,实配面积 1608.8mm2由上可知裂缝验算也满足要求。肋板两侧水平拉筋按等间距布置，两侧总根数 32根，每侧16根。3肋板斜拉筋设计a.肋板与踵板交接处正截面抗弯配筋标准弯矩 Mk=1990919000N.mm，设计弯矩 M=3285016350N.mm设计计算尺寸 b=500mm, h = B1 B2 =5500mm,h&#

28、176; =0.9h = 4950mm,Sw =0.91L b =3776mm.判断截面类型： ifcSB（h0 一 B2） =1.0 14.3 3776 500 （4950一 詈）=1.30 1011N.mm . M按第一类T型截面设计。M _32850163501fcSwh0- 1.0 14.3 3776 49502= 2.483 104二1 一 1-27s' =2.484 10-3 ：二 b =0.5176As = Swh0 工=1845.813mm2 :二；minbh = 5500mm2 fy2根据最小配筋率配筋，选配14C 25 （三层布置），实际配筋面积 As=6872.6mm ,为垂直截面面积 As = As sin： =6872.6 sin53.267 = 5507.917mm2转化则实际有效高度h0=5412.5mm, P = -s- = 0.2035> Pmin = 0.2%满足要求。 bh0x=1Ti=2"322mmB"500mm skMk0.87 hgAs19909190000.87 5412.5 5507.917= 76.762PaAte =0.5bh=1375000mnf, % =& = 0.00401 <0.1，取% = 0.01Ate中=