悬臂式挡土墙设计计算书（Excel自动计算版）

悬臂式挡土墙设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

一、设计基本资料,,,,,,,,,

1,挡土墙墙高,H,设计值,,m,6.00,挡土墙立壁顶面至底板顶面高度，适用墙高4-8m,GB50007-2011,墙高较大时采用扶壁式

2,基础埋置深度,D,设计值,,m,1.50,基础底面至地面距离，不小于0.5m,GB50007-2011第5.1.3条,满足冻胀冲刷要求

3,墙顶宽度,b0,设计值,,m,0.25,立臂顶部最小厚度，不宜小于200mm,路基工程设计手册,路肩墙不小于20cm

4,立臂面坡坡度,m,设计值,,-,0.04,墙面坡度1:m，每米高度水平收进m米,铁路路基支挡规范,1:0.02~1:0.05

5,墙趾板宽度,B1,选用值,,m,0.80,墙趾悬挑长度，由倾覆稳定及基底应力控制,建筑边坡工程技术规范,0.5-1.5m

6,立臂底部宽度,B2,选用值,,m,0.50,墙身根部厚度即夹块宽度,工程经验,墙高的1/12-1/10

7,墙踵板宽度,B3,选用值,,m,2.20,墙踵悬挑长度，由滑动稳定控制,建筑边坡工程技术规范,1.5-3.0m

8,底板总宽度,B,计算值,3.5,m,3.50,B=B1+B2+B3，一般取(0.6-0.8)H,GB50007-2011,约0.58H

9,底板厚度,h,设计值,,m,0.50,底板根部厚度，不小于30cm,混凝土结构设计规范,墙高1/12

10,墙趾端部厚度,h1,设计值,,m,0.40,墙趾外端最小厚度,工程构造要求,不小于30cm

11,计算单元长度,L,设计值,,m,1.00,沿墙长取1延米计算,挡土墙设计通用原则,平面应变问题

二、材料物理力学参数,,,,,,,,,

12,钢筋混凝土重度,gammac,查表值,,kN/m3,25.00,钢筋混凝土材料重度标准值,GB50009-2012,素混凝土24kN/m3

13,墙后填土重度,gamma,查表值,,kN/m3,18.00,回填土天然重度,GB50007-2011,水下取浮重度

14,墙后填土内摩擦角,phi,查表值,,°,30.00,填土内摩擦角标准值,工程地质手册,砂土30-35°

15,墙后填土粘聚力,c,查表值,,kPa,0.000,填土粘聚力，砂性土取0,GB50007-2011,按无黏性土计算

16,填土表面均布荷载,q,设计值,,kPa,10.00,墙顶地面超载，车辆或堆载,GB50009-2012,5-20kPa

17,基底摩擦系数,f,查表值,,-,0.45,基底与地基土摩擦系数,GB50007-2011表6.7.5-1,砂土0.4-0.5

18,地基承载力特征值,fa,实测值,,kPa,200.00,修正后地基承载力特征值,岩土工程勘察报告,原位测试确定

19,地基土重度,gammaG,查表值,,kN/m3,18.50,基础埋深范围地基土重度,GB50007-2011,承载力深度修正

20,混凝土强度等级,-,选用值,,-,C30,墙身及基础混凝土强度等级,GB50010-2010,不低于C20

21,混凝土轴心抗压强度,fc,查表值,,N/mm2,14.30,C30混凝土fc设计值,GB50010-2010表4.1.4,

22,混凝土轴心抗拉强度,ft,查表值,,N/mm2,1.43,C30混凝土ft设计值,GB50010-2010表4.1.4,

23,钢筋种类,-,选用值,,-,HRB400,受力主筋采用HRB400,GB50010-2010,

24,钢筋抗拉强度设计值,fy,查表值,,N/mm2,360.00,HRB400钢筋fy设计值,GB50010-2010表4.2.3-1,

25,混凝土保护层厚度,as,设计值,,mm,40.00,底板受力钢筋保护层，有垫层40mm,GB50010-2010表8.2.1,墙身30mm

26,结构重要性系数,gamma0,选用值,,-,1.00,安全等级二级取1.0,GB50153-2008,一级1.1，三级0.9

三、朗肯主动土压力计算,,,,,,,,,

27,内摩擦角弧度值,phi,计算值,0.523598776,rad,0.52,角度转弧度,三角函数要求,

28,主动土压力系数,Ka,计算值,0.333333333,-,0.33,Ka=tan2(45-phi/2),GB50007-2011第6.7.3条,墙背竖直光滑适用

29,被动土压力系数,Kp,计算值,3,-,3.00,Kp=tan2(45+phi/2),GB50007-2011,凸榫被动土压力

30,超载换算土柱高度,h0,计算值,0.555555556,m,0.56,h0=q/gamma,路基工程设计手册,等效土柱高度

31,墙顶处土压力强度,sigmaa0,计算值,3.333333333,kPa,3.33,z=0处sigma_a0=q*Ka,土力学教材,矩形分布

32,墙底处土压力强度,sigmaaH,计算值,39.33333333,kPa,39.33,z=H处sigma_aH=(q+gamma*H)*Ka,土力学教材,梯形分布

33,超载土压力合力,Ea1,计算值,20,kN/m,20.00,矩形合力Ea1=sigma_a0*H,朗肯理论,作用点H/2

34,三角形土压力合力,Ea2,计算值,108,kN/m,108.00,三角形合力Ea2=1/2*(sigma_aH-sigma_a0)*H,朗肯理论,作用点H/3

35,总水平土压力合力,Eax,计算值,128,kN/m,128.00,Eax=Ea1+Ea2,朗肯理论,水平指向墙背

36,Ea1对墙底力臂,z1,计算值,3,m,3.00,矩形合力作用点距墙底高,力矩平衡,矩形中点

37,Ea2对墙底力臂,z2,计算值,2,m,2.00,三角形合力作用点距墙底高,力矩平衡,1/3高度处

38,土压力对墙底弯矩,MEa,计算值,276,kN·m/m,276.00,各分力乘力臂求和,材料力学,倾覆弯矩

四、墙体自重及竖向荷载计算,,,,,,,,,

39,立臂截面面积,Aw,计算值,2.5,m2,2.50,梯形+夹块矩形截面,几何计算,含面坡影响

40,立臂自重,G1,计算值,62.5,kN/m,62.50,G1=gammac*Aw*L,重力计算,作用于形心

41,立臂重心距墙趾距离,x1,计算值,1.05,m,1.05,形心到墙趾O点水平距离,形心公式,近似夹块中心

42,墙趾板自重,G2,计算值,9,kN/m,9.00,梯形截面混凝土自重,重力计算,含端部厚h1

43,墙趾板重心距墙趾,x2,计算值,0.385185185,m,0.39,梯形形心距底边公式,形心公式,

44,墙踵板自重,G3,计算值,27.5,kN/m,27.50,矩形截面混凝土自重,重力计算,厚h

45,墙踵板重心距墙趾,x3,计算值,2.4,m,2.40,形心到墙趾距离,形心公式,

46,墙踵板上填土重,G4,计算值,237.6,kN/m,237.60,G4=gamma*H*B3*L,重力计算,抗滑重要部分

47,填土重心距墙趾,x4,计算值,2.4,m,2.40,与墙踵板形心重合,形心公式,

48,墙踵板上超载重,G5,计算值,22,kN/m,22.00,G5=q*B3*L,重力计算,地面超载竖向力

49,超载重心距墙趾,x5,计算值,2.4,m,2.40,均布载形同墙踵中心,形心公式,

50,墙趾板上覆土重,G6,计算值,22.2,kN/m,22.20,B1范围内埋深D土重,重力计算,基础埋深土重

51,趾板覆土重心距墙趾,x6,计算值,0.4,m,0.40,形心距墙趾距离,形心公式,

52,总竖向力标准值,Nk,计算值,380.8,kN/m,380.80,Nk=SigmaGi,力平衡,含墙身土重超载

53,总竖向力设计值,N,计算值,456.96,kN/m,456.96,永久荷载分项系数1.2,GB50009-2012,不利时取1.2

五、抗滑稳定性验算,,,,,,,,,

44,抗滑稳定安全系数允许值,[Kc],查表值,,-,1.30,土质地基抗滑稳定系数允许值,GB50007-2011第6.7.5条,岩质地基1.15

45,基底总摩擦力,Ff,计算值,171.36,kN/m,171.36,Ff=Nk*f,摩擦定律,法向力乘摩擦系数

46,实际抗滑稳定系数,Kc,计算值,1.33875,-,1.34,Kc=(Nk*f)/Eax,GB50007-2011,沿基底平面滑动

47,抗滑稳定性判定,-,判断值,满足,-,满足,Kc>=[Kc]为满足,GB50007-2011,不满足则增大B3或设凸榫

48,水平土压力设计值,Eaxd,计算值,179.2,kN/m,179.20,主动土压力分项系数1.4,GB50009-2012,可变荷载1.4

六、抗倾覆稳定性验算,,,,,,,,,

49,抗倾覆稳定安全系数允许值,[K0],查表值,,-,1.50,挡土墙抗倾覆稳定系数允许值,GB50007-2011第6.7.5条,一级边坡1.6

50,总抗倾覆力矩,Mr,计算值,767.0116667,kN·m/m,767.01,对墙趾O点稳定力矩之和,力矩平衡,Mr=SigmaGi*xi

51,总倾覆力矩,Mov,计算值,320,kN·m/m,320.00,水平土压力对O点倾覆力矩,力矩平衡,作用点距基底H/3

52,实际抗倾覆稳定系数,K0,计算值,2.396911458,-,2.40,K0=Mr/Mov,GB50007-2011,绕墙趾转动

53,抗倾覆稳定性判定,-,判断值,满足,-,满足,K0>=[K0]为满足,GB50007-2011,不满足则增大墙趾宽

七、地基承载力验算,,,,,,,,,

54,合力作用点距墙趾距离,xn,计算值,1.173875175,m,1.17,xn=(Mr-Mov)/Nk,力矩平衡,合力x坐标

55,基底合力偏心距,e,计算值,0.576124825,m,0.58,e=B/2-xn,GB50007-2011,e<=B/6无零应力区

56,偏心距限值判定,-,判断值,满足,-,满足,土质地基要求e<=B/6,GB50007-2011第6.7.5条,不满足则基底脱开

57,基底平均压应力,pk,计算值,108.8,kPa,108.80,pk=Nk/B,GB50007-2011式5.2.2-1,

58,墙趾处最大压应力,pkmax,计算值,216.2555102,kPa,216.26,pkmax=Nk/B*(1+6e/B),GB50007-2011式5.2.2-2,

59,墙踵处最小压应力,pkmin,计算值,1.344489796,kPa,1.34,pkmin=Nk/B*(1-6e/B),GB50007-2011式5.2.2-3,应大于0

60,平均压力承载力判定,-,判断值,满足,-,满足,pk<=fa,GB50007-2011第5.2.1条,

61,最大压力承载力判定,-,判断值,满足,-,满足,pkmax<=1.2fa,GB50007-2011第5.2.1条,偏心荷载可提高20%

62,深度修正后承载力,faz,计算值,229.6,kPa,229.60,fa=fak+eta_d*gamma_m*(d-0.5),GB50007-2011式5.2.4,宽度修正暂不考虑

八、立臂结构内力计算,,,,,,,,,

63,立臂根部截面有效高度,h0,计算值,0.46,m,0.46,h0=h-as，扣除保护层,GB50010-2010,as=40mm

64,y=2m处土压力强度,sigmaay,计算值,15.33333333,kPa,15.33,sigma_ay=(q+gamma*y)*Ka,朗肯理论,控制截面内力

65,立臂根部弯矩设计值,Mw,计算值,386.4,kN·m/m,386.40,立臂固端弯矩,结构力学,悬臂梁固端弯矩

66,立臂根部剪力设计值,Vw,计算值,179.2,kN/m,179.20,立臂固端剪力,结构力学,等于总土压力设计值

67,立臂1/2高度弯矩,Mw05,计算值,58.8,kN·m/m,58.80,半高处弯矩,结构力学,钢筋截断点

68,立臂1/2高度剪力,Vw05,计算值,51.8,kN/m,51.80,半高处剪力,结构力学,

九、墙趾板内力计算,,,,,,,,,

69,墙趾根部基底反力,p1,计算值,216.2555102,kPa,216.26,取pkmax,地基反力分布,线性分布假定

70,墙趾端部基底反力,p2,选用值,,kPa,0.00,外伸端反力为0,构造设计,

71,墙趾根部弯矩设计值,Mtoe,计算值,31.14079347,kN·m/m,31.14,基底净反力产生弯矩,基础工程,向上反力产生正弯矩

72,墙趾根部剪力设计值,Vtoe,计算值,116.7779755,kN/m,116.78,基底净反力合力,基础工程,

73,墙趾平均净反力,pn,计算值,96.3,kPa,96.30,扣除底板自重后净反力,基础工程,配筋用

十、墙踵板内力计算,,,,,,,,,

74,墙踵根部竖直土压力,sigmav1,计算值,118,kPa,118.00,连接处竖直土压力,重力计算,

75,墙踵端部竖直土压力,sigmav2,计算值,118,kPa,118.00,均匀分布,重力计算,

76,墙踵根部基底反力,ph,计算值,1.344489796,kPa,1.34,取pkmin,地基反力分布,

77,墙踵根部弯矩设计值,Mheel,计算值,338.2795518,kN·m/m,338.28,上部荷载减基底反力,基础工程,土重产生正弯矩

78,墙踵根部剪力设计值,Vheel,计算值,307.5268653,kN/m,307.53,墙踵固端剪力,基础工程,

十一、正截面受弯配筋计算,,,,,,,,,

79,截面宽度,b,设计值,,mm,1000.00,取1延米板宽计算,混凝土结构设计,

80,立臂截面有效高度,h0w,计算值,,mm,460.00,立臂根部h0=500-40=460mm,GB50010-2010,

81,立臂alphas系数,alphasw,计算值,0.127698389,-,0.13,alpha_s=M/(alpha1*fc*b*h02),GB50010-2010式6.2.10-1,alpha1=1.0

82,立臂相对受压区高度,ksiw,计算值,0.137096052,-,0.14,ksi=1-sqrt(1-2*alphas),GB50010-2010,

83,立臂受拉钢筋面积,Asw,计算值,2505.049534,mm2/m,2505.05,As=alpha1*fc*b*ksi*h0/fy,GB50010-2010式6.2.10-2,每延米面积

84,立臂最小配筋面积,Asminw,计算值,920,mm2/m,920.00,最小配筋率0.2%和45ft/fy%较大值,GB50010-2010表8.5.1,

85,立臂计算配筋面积,Aswc,计算值,2505.049534,mm2/m,2505.05,取计算值与最小配筋较大值,GB50010-2010,

86,墙趾板有效高度,h0t,计算值,,mm,460.00,墙趾根部h0=500-40=460mm,GB50010-2010,

87,墙趾alphas系数,alphast,计算值,0.010291483,-,0.01,alpha_s=M/(alpha1*fc*b*h02),GB50010-2010式6.2.10-1,

88,墙趾相对受压区高度,ksit,计算值,0.010344993,-,0.01,ksi=1-sqrt(1-2*alphas),GB50010-2010,

89,墙趾受拉钢筋面积,Ast,计算值,189.0260061,mm2/m,189.03,As=alpha1*fc*b*ksi*h0/fy,GB50010-2010式6.2.10-2,

90,墙趾最小配筋面积,Asmint,计算值,822.25,mm2/m,822.25,最小配筋率0.15%,GB50010-2010表8.5.1,

91,墙踵板有效高度,h0h,计算值,,mm,460.00,墙踵根部h0=500-40=460mm,GB50010-2010,

92,墙踵alphas系数,alphash,计算值,0.111795429,-,0.11,alpha_s=M/(alpha1*fc*b*h02),GB50010-2010式6.2.10-1,

93,墙踵相对受压区高度,ksih,计算值,0.118859181,-,0.12,ksi=1-sqrt(1-2*alphas),GB50010-2010,

94,墙踵受拉钢筋面积,Ash,计算值,2171.821372,mm2/m,2171.82,As=alpha1*fc*b*ksi*h0/fy,GB50010-2010式6.2.10-2,

95,墙踵最小配筋面积,Asminh,计算值,822.25,mm2/m,822.25,最小配筋率0.15%,GB50010-2010表8.5.1,

十二、斜截面受剪承载力验算,,,,,,,,,

96,立臂受剪承载力,Vcw,计算值,460.46,kN/m,460.46,Vc=0.7*ft*b*h0,GB50010-2010式6.3.3-1,不配箍受剪承载力

97,立臂受剪判定,-,判断值,满足,-,满足,V<=Vc为满足,GB50010-2010,不满足需加厚或配箍

98,墙趾受剪承载力,Vct,计算值,460.46,kN/m,460.46,Vc=0.7*ft*b*h0,GB50010-2010式6.3.3-1,

99,墙趾受剪判定,-,判断值,满足,-,满足,V<=Vc为满足,GB50010-2010,

100,墙踵受剪承载力,Vch,计算值,460.46,kN/m,460.46,Vc=0.7*ft*b*h0,GB50010-2010式6.3.3-1,

101,墙踵受剪判定,-,判断值,满足,-,满足,V<=Vc为满足,GB50010-2010,

十三、裂缝宽度验算,,,,,,,,,

102,钢筋弹性模量,Es,查表值,,N/mm2,200000.00,HRB400钢筋弹性模量,GB50010-2010表4.2.5,

103,混凝土抗拉标准值,ftk,查表值,,N/mm2,2.01,C30混凝土ftk标准值,GB50010-2010表4.1.3,

104,裂缝宽度限值,wlim,查表值,,mm,0.20,一类环境裂缝限值,GB50010-2010表3.4.5,二类a取0.2

105,立臂钢筋应力,sigmasw,计算值,385.428403,N/mm2,385.43,sigma_sk=Mk/(0.87*h0*As),GB50010-2010式7.1.4-3,准永久组合

106,立臂有效配筋率,rhotew,计算值,0.010020198,-,0.01,rho_te=As/Ate,GB50010-2010第7.1.2条,不小于0.01

107,立臂应变不均匀系数,psiw,计算值,0.761709821,-,0.76,psi=1.1-0.65*ftk/(rho_te*sigma_sk),GB50010-2010式7.1.2-2,0.2~1.0

108,立臂最大裂缝宽度,wmaxw,计算值,0.568247337,mm,0.57,wmax=alpha_cr*psi*sigma_sk/Es*(1.9c+0.08d/rho_te),GB50010-2010式7.1.2-1,alpha_cr=1.9

109,立臂裂缝宽度判定,-,判断值,不满足,-,不满足,wmax<=wlim为满足,GB50010-2010,不满足需增大配筋

十四、沉降与整体稳定性验算,,,,,,,,,

110,地基压缩模量,Es,查表值,,MPa,8.00,地基土压缩模量,岩土工程勘察规范,黏性土4-10MPa

111,基底附加压力,p0,计算值,81.05,kPa,81.05,p0=pk-sigma_c,GB50007-2011,

112,沉降经验系数,psis,查表值,,-,1.00,Es=7MPa时取1.0,GB50007-2011表5.3.5,

113,地基最终沉降量,s,计算值,141.8375,mm,141.84,按弹性力学简化估算,地基基础设计手册,

114,沉降允许值,[s],查表值,,mm,200.00,挡土墙地基沉降允许值,GB50007-2011表5.3.4,一般建筑200mm

115,沉降判定,-,判断值,满足,-,满足,s<=[s]为满足,GB50007-2011,

116,整体滑动稳定系数,Ks,选用值,,-,1.30,圆弧滑动安全系数允许值,GB50330-2013第10.2.1条,一级边坡1.3

十五、配筋选用汇总,,,,,,,,,

117,立臂主筋,dw,选用值,,mm,Φ16@200,HRB400直径16间距200,GB50010-2010,As=1005mm2/m

118,立臂主筋实际面积,Aswr,计算值,1005.309649,mm2/m,1005.31,每延米1000/200=5根,钢筋面积计算,满足计算

119,墙趾主筋,dt,选用值,,mm,Φ14@150,HRB400直径14间距150,GB50010-2010,As=1026mm2/m

120,墙趾主筋实际面积,Astr,计算值,1026.2536,mm2/m,1026.25,每延米钢筋面积,钢筋面积计算,

121,墙踵主筋,dh,选用值,,mm,Φ16@180,HRB400直径16间距180,GB50010-2010,As=1117mm2/m

122,墙踵主筋实际面积,Ashr,计算值,1117.010721,mm2/m,1117.01,每延米钢筋面积,钢筋面积计算,

123,分布钢筋,dd,选用值,,mm,Φ10@250,HPB300直径10间距250,GB50010-2010,不小于主筋15%

124,分布筋面积,Asd,计算值,314.1592654,mm2/m,314.16,每延米面积,钢筋面积计算,

125,拉结钢筋,ds,选用值,,mm,Φ8@600x600,S形拉筋双向600,构造要求,连接钢筋网

十六、构造要求校核,,,,,,,,,

126,受力钢筋最大间距,smax,查表值,,mm,200.00,板厚h<=150mm时间距200,GB50010-2010第9.1.3条,h>150取250

127,立臂配筋间距判定,-,判断值,满足,-,满足,立臂间距200mm,GB50010-2010,

128,墙趾配筋间距判定,-,判断值,满足,-,满足,墙趾间距150mm,GB50010-2010,

129,墙踵配筋间距判定,-,判断值,满足,-,满足,墙踵间距180mm,GB50010-2010,

130,钢筋最小锚固长度,la,查表值,,mm,560.00,la=35d(HRB400/C30),GB50010-2010第8.3.1条,d=16时560mm

131,伸缩缝间距,Ls,设计值,,m,20.00,伸缩缝间距15-25m,挡