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1l°=0.45m取0.5m，立壁顶宽取0.5m墙趾板与墙踵8板水平设置。厚度均为靠近

2、立壁处厚度为工H0=075m取08m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)=0.406,22Ea1-H02KaH°qKa=116.87.520.4067.5200.406=252.735KN22根据支挡结构设计式47有：B3:KsEax-NEayB2(Hh°)式中Ks抗滑安全系数，取Ks=1.320h0均布荷载阳等代土层厚度()mh°=1.1916.8EaxEay土压力在水平，竖直方向的应力刈一一重度修

3、正系数，1"=09H挡土墙高度，H=7.5mB2立壁宽度，B2=0.5mB3墙踵板长度()m-0.5-3.629m1.3252.7350.5(7.51.19)1.0916.8取B3=5m根据支挡结构设计式4.10有B1=0.5.H(2仃0+crmK()+<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7.5m0.406=51.156KPa则b。.50.575(2a1"156_0.25+955);-0.043m1.6

4、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=BiB2B3=0.50.55=6m4.荷载计算1) 土压力计算根据挡土墙设计实用手册2.50-1Eax=1H2(1,2q)(1-tan：tanjcos2L2H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(®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=00z与0的关角度w=arcsin

5、sn*=0sin:综上所述：e=：e=450-=32.5-arctan=36.730二、工E=32.56.7因此在填土部分发生第二破裂面Eax-116.87.52(1220)(1-tan250tan32.5o)2cos225o7.6=1920.116KN216.87.51Eg=1H0=2.223m3Eay=Eaxtan(：E)=1920.116tan(32.525)-3013.979KNEx=B2-Eytan1=5-2.223tan32.5o-3.577m(2)区域OABC内填土自重：Gir=56.7tan36.736.7tan32.56.77.616.8=2451.309KN2Xi=0.50

6、.510.73125250.731=2.689m0.7315(3)结构自重G2R=(60.86.70.5)7.62556.70.525=1967.25(N111_6.7x0.5x00.6+8x60.5+xx-xQ6+5父6.7父0.5<0.5+x5X2=22-3=2.551m60.8+6.70.5+56.75 .抗倾覆稳定性验算稳定力矩：Mqk=EaxEg=1920.1162.2334287.619KNM抗倾覆稳定性系数Kl=M土=22412.933=5227Al6满足要求Mqr4287.6196 .抗滑移稳定性验算：竖向力之和N=G1RG2REay=7423.538KN抗滑力N=371

7、6.269滑移力：Eax=1920.116<N抗滑稳定性系数Ks=1.93513Eax7 .地基承载力验算：BB偏心'距e=-=3.0=0.561m1m2N7(13(1+.(15)=(1-386N_6e、7432.538)=BLB7.566N_6e7432.538BLB7.5660561_60.561)=237.826kpa：2001.2=240kpa60561一60.561)=72.509kpa二2001.2=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(1tan25tan32.5)co2225o=8.115pa二

8、H1=HiK=45.68kpa二pj=456838.115=30.957kpa2受力最大板条跨中正弯矩M中=二pjl。230.9573.62，八，一=KNM2020扶壁两端负弯矩M端=-三史-=-33.434KNM12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='pjI0=-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=28.272KNMMb=1M

9、底=7.068KNM4Qd=0.4J。Hi0I0=77.469KN2墙踵板5=237.826kPa仃2=72.509kPa一?二3=02B-iBi(二1-02)=224.05CkPa二4=；：.-2殳（一:2）=210.273kPaB222Mi巴（-1一3）巴H2c巴=26.654kN.m232与Mi对应的等代力Nd=如x8=8.529kN5B3踵板及两肋板自重（两肋板分摊到每延末）Nb3;B3H3H1B3bc=155.099kNL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士压力后与基底反力之差：No-NdNNB3-H2B3

10、-H1B3b_-（-2-4）竺-318.570kNLL2i'w=2N0=127.428kPaB3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wLo-137.622kNm12最大纵向正弯矩：Mz=c-wLo=82.573kNm20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=B1H2cL=0.50.8257.6=76kN1_21_2MxB1H2cL=-0

11、.50.8257.6=19kNm22基地压力产生向上的剪力与弯矩:22办820.57.6=877.564kNMs=(也.=Bi2)L=(2240152237.826一9050.52)7.6=221.572kNm23234肋板(扶壁)o=8.115kPa«Hi=45.683kPaHi=6.7mHz=H1=3.35m2Sw=0.91Lob=0.913.60.5=3.776mb+12B2=0.5+12m0.5=6.5aSw，满足bz=b=2.138m2肋板底部水平力和弯矩：2二0c"1H1L=28.115犯6836.77.6二788.152kN12.12、L12127.6Mx-(

12、H1；=0HohJ=(6.78.1156.745.683)一二1990.919kNm262262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=248693kN44Mz=(1Hz2001Hz2二z)L=J3.3528.115-26226肋板两侧水平及竖向拉筋计算时拉力：27.63.3522.842)-=335.38%Nm水平拉力：Fh=pjgl0=130.9573.6=55.723kN22竖向拉力:Fv=3wgl°4127.4283.6-229.37CkN229.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

13、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=202572000Nmm设计弯矩：M-33424390CNmm标准剪力：Vk=80

14、1564N设计剪力：N=1322580.6Na.截面设计设计尺寸：h=800mmb=7600mm初步估计怖=750mm,-s=M=334243800=5.77110，"21gfcgbgh21.014.37600750=1-1二2口=0.0059；b=0.5176As=bh03C=1300.235mm2fy_2-minbh-0.2%8007600-12160mmAs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-二202572000:25.580P

15、a0.87hoAs0.8774212267.12Ate=0.5bh=0.58007600=3040000mmAte-=0.00404：0.01取；te=0.01Ate:=1.1-0.65=1.1-0.65Pte：二sk20=-4.007：0.20.0125.58取=0.21cr=1.9,g=50mmLsr。max=crJ(1.9cs0.08Es逼)=1.90.225.58(1.9500.08-46rtc2000000.01)=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

16、弯矩Mk-33434000NM设计弯矩M=55166100Nmm2标准剪力Vk=55723N设计剪力V=91942.95N=0.019-M二55166100：1fcbh01.014.310004502=1-M-2:s=0.0192二b=0.5176As=bh0fc=0.019210004501.014.3mm2=342.9mm2fy360；minbh=0.0021000500故按小配筋率配筋As=1000mm2选筋9C16125mm实配As=1809.9mnf每延米配筋量b.裂缝验算Ate=0.5bh=0.5M1000X500=250000mm2实际有效高度ho=442mm.2te-7.239

17、610'D0郑锄等teMk=48.039pa效应力te0.87%As:=1.10.65f=1.10.65201=-1.6197：二0.2Pte二sk0.0148.039取=02cr=1.9G=50mmcomax=acM&(1.9Cs+0.08dq)=1.9父0.2父48039M(1.9M50+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6As=1809.9mm间距125mm立壁板在纵向配筋内外侧在整个竖向内均为66C16125mm内外侧总配筋面积均为：As=11060.5mm3内侧竖向筋a.正截面计算设计计

18、算尺寸，b=1000mm,h=500mm,h°=45mm标准弯矩Mk=2827200CN，mm,设计弯矩M=4664880(Nmm：s0.0161M二46648800f201.014.310004502；-：-1-,；1-2：s-0.0162二b=0.518As=5)"?=0.016210004501.014.3mm2290.142mm2fy3602Pminbh=0.002bh=1000mmAs按最小配筋率配筋As=1000mm2选配9C16125实配As=1809.9mm2（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m0.87hgAs

19、282720000.874421809.9=40.622pa2Ate=0.5bh=25000mmPAste=te=0.01=7.239610：0.01取二f201=1.1-0.65=1.1-0.65.=-2.116二0.2%;sk0.0140.622max=cr'(1.9Cs0.08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<0.3mm满足20000'0.014外侧竖向筋按构造选配9CI6125mm实配1809.9mm2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

20、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,h0=750mm.根据以上计算该处配筋也按构造配筋pminbh=0.2%1000800=1600mm2选配7C18160mm,整个计算单元内配筋量48C18160mm2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

21、弯矩Mk=137622000N.mm，设计弯矩M=227076300N.mm，设计计算尺寸b=1000mm,h=800mm,h0=750mm.、工s=0.0282_M_22707630071fbh01.014.310007502=1-,_1-2：s=0.0286二b=0.5176As=bh。"=0.028610007501.014.3=852.317mnf：1600mnffy360踵板顶面纵筋按构造配筋，选配9C16125mmb.最大裂缝验算实际有效高度ho=800-50-16=742mm等效应力“二Mk.1376220°。，i7.79Pa0.87h0As0.8774218

22、09.92Ate=0.5bh=0.51000800=400000mmpte=2=4.52410:二0.01，取pte=0.01Ate=1.1-0.65f=1.1-0.6520=-9.17710,：0.2，取=0.2pte二sk0.01117.79二cr=1.9,cs=50mm.max-：cr£k(1.9cs0.08)=0.05mm：二0.3mmEspte在整个单元内踵板顶面配筋量41C16125mm2)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41C16125mm(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=9

23、19578N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=1000mm2fy360按构造配筋选配8C16300mmb.最大裂缝验算二sk=凶=55723=34.636N/mm2As1608.8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=0.01Ate不均匀系数=1.1-0.65=1.10.6520=-2.672二0.2，取=0.2ptecsk0.0134.636构件受力特征系数：©-2.7,0su50m

24、mcomax=acN/（19cs十008%）=0.0209mm<0.3mmEsPte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=1000mm2fy360选配8C16300mm,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.m

25、m，设计弯矩M=3285016350N.mm设计计算尺寸b=500mm,h=B1B2=5500mm,h°=0.9h=4950mm,Sw=0.91Lb=3776mm.判断截面类型：ifcSB（h0一B2）=1.014.33776500（4950一詈）=1.301011N.mm.M按第一类T型截面设计。M_32850163501fcSwh0-1.014.3377649502=2.483104二1一1-27s'=2.48410-3：二b=0.5176As=Swh0工=1845.813mm2:二；minbh=5500mm2fy2根据最小配筋率配筋，选配14C25（三层布置），实际配筋面积As=6872.6mm,为垂直截面面积As=Assin：=6872.6sin53.267=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"500mmskMk0.87hgAs19909190000.875412.55507.917=76.762PaAte=0.5bh=1375000mnf,%=&=0.00401&l