扶壁式擋土墻

1、1 .設(shè)計(jì)資料墻背填土與墻前地面高差 H=6m,填土表面水平，上有均布荷載20KN/m2,地基承載力特征值200KN/m2,填土物理參數(shù)分別為 r=16.8KN/m3,c=15kpa,中=250底板與地基摩擦系數(shù)二二0.5是對(duì)該擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。2 .擋土方案：擬采用扶壁式擋土墻3 .主要尺寸擬定：根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取基礎(chǔ)埋深L=1.5m,則擋墻高度H0=7.5m。根據(jù)公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工細(xì)則822兩扶壁凈距10取墻高的1即l0=36m。墻面板邊緣與扶壁間距為20.4l0=1.44m，取1.5m。扶壁厚度為1 l°=0.45m取0.5m，立壁頂寬取0.5m墻趾板與墻踵8板水平設(shè)置。厚度均

2、為靠近立壁處厚度為工H0 = 0 75m取0 8m底板長(zhǎng)10L=lo+2l +2b=7.6m，用墻踵邊緣的豎直面作為假想墻背面，由于填土表面水平且墻頂齊平，在均布荷載作用下，主動(dòng)土壓力系數(shù)：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根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)式 4 7有：B3:KsEax-NEay B2(H h°)式中Ks抗滑安全系數(shù)，取Ks=1.3 20h0 均布荷載陽(yáng)等代土層厚度()mh°

3、=1.1916.8EaxEay土壓力在水平，豎直方向的應(yīng)力H擋土墻高度，H=7.5mB2立壁寬度，B2=0.5mB3墻踵板長(zhǎng)度()m-0.5-3.629m1.3 252.7350.5 (7.5 1.19) 1.09 16.8取 B3=5m根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)式 4.10有B1 = 0.5.H(2仃0+crm K () +<Tm式中：B1墻趾板長(zhǎng)()m仃0均布荷載引起的土壓應(yīng)力， D0=¥h0Kw=16.8M1.19M0.406=8.115KPaoh 墻踵板底端填土引起的壓應(yīng)力，仃h = ¥H0Kw = 16.8父7.5m 0.406 = 51.156KPa則 b。.5 0

4、.5 75 (2 a1"156 _0.25+ 95 5);-0.043m1.6 父(8.115+51.156計(jì)算結(jié)果為負(fù)說(shuō)明說(shuō)明若僅為了保證穩(wěn)定性可以不設(shè)趾板，但為了減少踵板配筋使地基反力趨于均勻取B1=0.5mB = Bi B2 B3 = 0.5 0.5 5 = 6m4.荷載計(jì)算1) 土壓力計(jì)算根據(jù)擋土墻設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)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：旌一一第二破裂面與豎直線夾角一一第一破裂面與豎直線夾角中填土內(nèi)摩擦角，25= 0P墻后填土與水平線夾角=0 0z與0 的關(guān)角度w=arcsinsn* =0sin :綜上所述：e = ： e =450 - =32.5- - arctan =36.730 二、工E = 32.5 6.7因此在填土部分發(fā)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)區(qū)域 OABC內(nèi)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)結(jié)構(gòu)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 .抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算穩(wěn)定力矩：Mqk = Eax Eg =1920.116 2.233 4287.619KN M抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù) Kl = M土 = 22412.933 = 5227 Al6滿足要求Mqr 4287.6196 .抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算：豎向力之和 N = G1R G2R Eay = 7423.538KN抗滑力N =3716.269滑移力：Eax =1920.116<N抗滑穩(wěn)定性系數(shù)Ks=1.935 13Eax7 .地基承載力驗(yàn)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.內(nèi)力計(jì)算1 墻面板a,墻面板水平內(nèi)力水平內(nèi)力可簡(jiǎn)化為下圖所示: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、條跨中正彎矩 M中=二pjl。2 30.957 3.62，八，一=KN M2020扶壁兩端負(fù)彎矩 M端=-三史-=-33.434KN M12水平板條的最大剪應(yīng)力發(fā)生在扶壁兩端，可假設(shè)其值等于兩扶壁間水平板條上法向土壓應(yīng)力之和的一半，受力最大板條扶壁兩端剪力V端=' pj I0=-55.723KN2b,墻面板豎向內(nèi)力墻面板跨中豎直彎矩 沿墻高分布如下圖:負(fù)彎矩使墻面板靠填土一側(cè)受拉，發(fā)生在墻面板下H范圍，最大負(fù)彎矩位于墻面板的底端4M底=-0.03(<Tpj+<T0)H1I0 =28.272KN MMb =1M底=7.068KN M 4Qd =0.4 J。Hi0I0 = 77

10、.469KN2墻踵板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與Mi對(duì)應(yīng)的等代力Nd =如x8=8.529kN 5B3踵板及兩肋板自重（兩肋板分?jǐn)偟矫垦幽㎞b3 ; B3 H3 H1 B3 b c =155.099kN L踵板及以上所有外力產(chǎn)生的豎向力之和：N = 7342.538kN踵板及以上所有外力產(chǎn)生的豎向力之和扣除踵板部分多算的土壓力后與基底反力之差：No - NdNN

11、B3-H2B3-H1B3b_ -（-2-4）竺-318.570kNLL2i'w = 2N0 =127.428kPa B3由于假設(shè)了墻踵板與墻面板為較支座鏈接，作用于墻面板的水平土壓力主要通過(guò)扶壁傳至 踵板，故不計(jì)算墻踵板橫向板條的彎矩和剪力。最大縱向負(fù)彎矩：Md = -二w Lo -137.622kN m12最大縱向正彎矩：Mz = c-w Lo =82.573kN m 20踵板端部與肋板結(jié)合處的最大剪力：Qz =二Mcrw父L0 =229.370kN2 '3墻趾板（趾板內(nèi)力按整個(gè)墻長(zhǎng)計(jì)算）將墻趾板看成懸臂梁計(jì)算：墻趾板自重產(chǎn)生向下的剪力與彎矩：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基地壓力產(chǎn)生向上的剪力與彎矩:22辦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，滿足b

13、z =b= 2.138m2肋板底部水平力和彎矩：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肋板中部水平力和彎矩：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肋板兩側(cè)水平及豎向拉筋計(jì)算時(shí)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豎向拉力:Fv =3 wgl°4127.428 3.6-229.37CkN 229.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需材料參數(shù)混凝土選用C30,軸心抗壓弓S度設(shè)計(jì)值fc=14.3N/mm2,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk =2.01N /mm2,抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft =1.43N /mmf，彈性模量30000N / mm2,主筋選HRB400，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=360N/mm2,箍筋采用HRB335抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy =300N /mm2，彈性模量為200000N /mm2 ,根據(jù)鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)

15、計(jì)規(guī)范 (TB10025-2006)5.1.4規(guī)定荷載分項(xiàng)系數(shù)取 1.65,根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理表 4-2, 口1=1.0, p1 =0.8,鋼筋最外側(cè)保護(hù)層厚度 c=50mm。(2)趾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)彎矩：Mk = 202572000N mm設(shè)計(jì)彎矩：M -33424390CN mm標(biāo)準(zhǔn)剪力：Vk =801564N設(shè)計(jì)剪力：N =1322580.6Na. 截面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)尺寸：h=800mm b=7600mm初步估計(jì)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,選配62C16125mm實(shí)際面積:As = 12267.1mm2b.最大裂縫驗(yàn)算16 : 742mm實(shí)際的有效高度：ho =800-50 - 2等效應(yīng)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 ??；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 滿足因此按構(gòu)造配筋（3）立壁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1內(nèi)側(cè)縱向配筋 a. 截面計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸 b=1000mm，h=500mm, h° = 450mm標(biāo)準(zhǔn)彎矩 Mk -33434000N M 設(shè)計(jì)彎矩 M =55166100N mm2標(biāo)準(zhǔn)剪力Vk =55723N設(shè)計(jì)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A(yù)s = 1000mm2選筋9 C16125mm實(shí)配As=1809.9mnf每延米配筋量b.裂縫驗(yàn)算Ate =0.5bh=0.5M 1000X500 = 250000mm2實(shí)際有效高度 ho = 442mm. 2 te-7.2396 10' D0鄭鋤等

19、teMk =48.039pa效應(yīng)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 滿足 Es：-te200000.012外側(cè)縱筋外側(cè)縱筋也按構(gòu)造選筋 9刺6 As = 1809.9mm間距125mm立壁板在縱向配筋內(nèi)外側(cè)在整個(gè)豎向內(nèi)均為66C 16125mm內(nèi)外側(cè)總配筋面積均為：As=11060.5mm

20、3內(nèi)側(cè)豎向筋a.正截面計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸，b=1000mm,h=500mm, h° = 45mm標(biāo)準(zhǔn)彎矩 Mk =2827200CN，mm,設(shè)計(jì)彎矩 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選配9C16125實(shí)配As =1809.9mm2（

21、每延米配筋量）b.最大裂縫驗(yàn)算實(shí)際有效圖度h0 = h_50_(= 442mm等效應(yīng)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滿足20000 '0.014外側(cè)豎向筋按構(gòu)造選配 9C I6125mm 實(shí)配1809.9 mm2立壁板在豎向配筋內(nèi)外側(cè)在縱向均為62巾16125mm內(nèi)外側(cè)總配筋面積均為As -12468.2mm2 (4)踵板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1踵板頂面橫向水平鋼筋該鋼筋主要是為了使墻面板承受豎向負(fù)彎矩的鋼筋得以發(fā)揮作用而設(shè)置的，承受與墻面板 豎向最大彎矩相同的彎矩。即標(biāo)準(zhǔn)彎矩Mk=28272000N.mm，設(shè)計(jì)彎矩M=46648800N.mm，設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸 b=1000mm,h=800mm,h 0=750mm.根據(jù)以上計(jì)算該處配筋也按構(gòu)造配筋pminbh = 0.2% 1000 800= 160

23、0mm 2選配7 C18160mm,整個(gè)計(jì)算單元內(nèi)配筋量48 C18160mm2踵板頂面縱向鋼筋踵板縱向鋼筋主要承受踵板扶壁兩端負(fù)彎矩和正彎矩，因此需要頂面和底面都布置縱向鋼 筋。1)踵板頂面縱筋a.截面計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)彎矩 Mk=137622000N.mm，設(shè)計(jì)彎矩 M=227076300N.mm，設(shè)計(jì)計(jì)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踵板頂面縱筋按構(gòu)造配筋，選配9C 16125mmb.最大裂縫驗(yàn)算實(shí)際有效高度ho =800-50-16 = 742mm等效應(yīng)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在整個(gè)單元內(nèi)踵板頂面配筋量41C 16125mm2) 踵板底面縱筋根據(jù)計(jì)算可知，該截面也按構(gòu)造配筋，因此踵板底面縱筋配筋量為41 C16125mm(5)板肋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1肋板兩側(cè)橫向水平鋼筋a.截面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)拉力 Nk=55723N，設(shè)計(jì)拉力 N=919578N設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸b=1000mm,h=500mm受拉車W筋設(shè)計(jì)面積 As = 91957.8 = 255.348mnf 二：minbh = 1000mm2 fy360按構(gòu)造配筋選配 8 C16300mmb.最大裂縫驗(yàn)算二

26、 sk =兇=55723 =34.636N/mm2有效受拉混凝土截面面積 Ate = bh = 500000mm2按有效受拉混凝土截面面積計(jì)算的縱向受拉鋼筋的配筋率Re =2 =0.0032 <0.01，取 Pte =0.01 Ate不均勻系數(shù)=1.1 - 0.65=1.10.65 20=-2.672 二 0.2，取 =0.2ptecsk0.01 34.636構(gòu)件受力特征系數(shù)：© -2.7,0s u50mmco max =acN /（1 9cs 十 0 08%）=0.0209mm < 0.3mm EsPte肋板兩側(cè)水平拉筋按等間距布置，兩側(cè)總根數(shù) 42根，每側(cè)21根。2肋

27、板兩側(cè)豎向鋼筋標(biāo)準(zhǔn)拉力Nk=229370N，設(shè)計(jì)拉力N=378460.5N設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸b=1000mm,h=500mm受拉鋼筋設(shè)計(jì)面積 As = N = 378640.5 = 1051.28mm2 %inbh = 1000mm2 fy 360選配 8 C16300mm,實(shí)配面積 1608.8mm2由上可知裂縫驗(yàn)算也滿足要求。肋板兩側(cè)水平拉筋按等間距布置，兩側(cè)總根數(shù) 32根，每側(cè)16根。3肋板斜拉筋設(shè)計(jì)a.肋板與踵板交接處正截面抗彎配筋標(biāo)準(zhǔn)彎矩 Mk=1990919000N.mm，設(shè)計(jì)彎矩 M=3285016350N.mm設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸 b=500mm, h = B1 B2 =5500mm,h&#

28、176; =0.9h = 4950mm,Sw =0.91L b =3776mm.判斷截面類型： ifcSB（h0 一 B2） =1.0 14.3 3776 500 （4950一 詈）=1.30 1011N.mm . M按第一類T型截面設(shè)計(jì)。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根據(jù)最小配筋率配筋，選配14C 25 （三層布置），實(shí)際配筋面積 As=6872.6mm ,為垂直截面面積 As = As sin： =6872.6 sin53.267 = 5507.917mm2轉(zhuǎn)化則實(shí)際有效高度h0=5412.5mm, P = -s- = 0.2035> Pmin = 0.2%滿足要求。 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=