錨桿擋土墻設計與計算

1、.大竹林車輛段錨桿擋土墻計算分析報告鐵道第一勘察設計院2008年10月目 錄第一章 概述1第二章 錨桿擋土墻計算理論1第三章 錨桿擋土墻計算1.;system construction, on the planning and design of the platform, ensure clear functional distinction, develop clear direction, focusing on the development characteristics of the industry and professional incubator. Economic dev

2、elopment zone, Riverfront area based on its characteristic, perfect the function of sci-tech enterprise incubator facilities, increased carrying capacity, provide better service for enterprise development and innovation, carry out more cooperation in science and technology projects and attract more

3、business to the Dongping transformation, work hard to establish a science and technology innovation in our County leaders and emerging industry clusters and intensive development of demonstration areas. Dongping Lake surrounding tourism, global tourism concept of wisdom, combined with the Dongping L

4、ake tourism priorities, as requested by the platform construction, planning, construction, management and use of integrated information platform, targeting the introduction of tourism and culture of high-tech projects. 3, pay special attention to cooperation in science and technology, promote achiev

5、ements. For county-level science and technology innovation, and use of College talent, technology, facilities, and carry out extensive and in-depth cooperation in science and technology21 第一章 概述錨桿擋土墻是由鋼筋混凝土墻面和鋼錨桿組成的支擋建筑物，它是靠錨桿錨固在穩(wěn)定地層內(nèi)，能承受水平拉力來維持墻的平衡，因此地基承載力一般不受控制，從而能克服不良地基的困難。在高邊坡的情況下，且可采用自上而下逐級開挖和施

6、工的辦法，可以避免邊坡坍塌，有利于施工安全。 錨桿使用灌漿錨桿，采用鉆機鉆孔，毛孔直徑一般為100150mm，錨桿材料為HRB335鋼筋和由7根鋼絲構(gòu)成12.7mm的預應力鋼絞線。錨桿鋼筋以一根或數(shù)根鋼筋組成；錨桿錨索以一束或數(shù)束鋼絞線組成。錨桿插入錨孔內(nèi)后再灌注水泥砂漿。灌漿錨桿亦可用于土層，但由于土層與錨桿間的握固能力較差，尚需要加壓灌漿或內(nèi)部擴孔的方法以提高其抗拔能力。錨桿擋土墻的墻面，一般用肋柱和擋土板組成，其結(jié)構(gòu)布置應根據(jù)工點的地形和地質(zhì)條件、墻高及施工條件等因素，考慮擋土墻是否分級和每級擋土墻的高度來決定。當布置為兩級或兩級以上時，級間可留12米的平臺，如圖1。 肋柱的間距應考慮工

7、地的起吊能力及錨桿的抗拔能力等因素，一般可選用2.03.5米。每根肋柱根據(jù)其高度可布置多根錨桿。錨桿的位置應盡可能使肋柱所受彎矩均勻分布。 肋柱視為支承于錨桿（或支承于錨桿和地基）的簡支梁或連續(xù)梁。肋柱的底端視地基的強度及埋置深度，一般設計時假定為自由或鉸支端，如基礎埋置較深且為堅硬的巖石時，也可以作為固定端。當?shù)锥斯潭〞r，應考慮地基對肋柱基礎的固著作用而產(chǎn)生的負彎矩。 圖 1第二章 錨桿擋土墻計算理論錨桿擋土墻計算的主要內(nèi)容有：肋柱、錨桿和擋土板的內(nèi)力計算；肋柱底端的支承應力檢算；肋柱、擋土板、錨桿和錨頭的設計等。a) 肋柱和錨桿的內(nèi)力計算 假定肋柱與錨桿聯(lián)結(jié)處為一鉸支點，把肋柱視為簡支梁或

8、連續(xù)梁。錨桿為軸心受拉構(gòu)件。i. 當肋柱僅有兩根錨桿，且底端為自由端時，可假定按兩端懸臂的簡支梁計算，如圖2所示。 圖 2 假定肋柱為簡支梁的計算草圖（1）肋柱的支點反力 式中 P作用于每根肋柱上的土壓力的合力 ； ； ； 、錨桿擋土墻墻頂及底端的單位土壓力； 墻背摩擦角； l肋柱間距； L肋柱全長，； 肋柱豎向傾角。 Z土壓力合力的作用點至肋柱底端的長度， （2）肋柱的彎矩 令x為任意截面至肋柱頂?shù)拈L度，則取由上式求得x值，代入即得AB間值。 （3）肋柱剪力 ii. 視肋柱為連續(xù)梁（包括底端固定）時的內(nèi)力計算（1）求肋柱的支點彎矩在求支點彎矩時，可采用彎矩分配法進行計算。（2）解肋柱力矩、剪

9、力、反力的一般公式算得連續(xù)梁（即肋柱）各支點彎矩之后，即可用靜力平衡的條件算出各截面的彎矩、剪力以及各支點的反力。截取連續(xù)梁的第n及n+1跨作為簡支梁，如圖3所示，其支點反力為：在距左支點x處的截面內(nèi)，其彎矩及剪力為： 圖 3 連續(xù)梁某一節(jié)點的內(nèi)力計算 在以上各式中，及系指由于測向土壓力所引起的簡支梁支點反力及任意截面的彎矩、剪力。連續(xù)梁第n支點反力等于來自該支點左右兩端的剪力之差： 等于跨度內(nèi)的左端反力。等于跨度內(nèi)的右端反力的負值。故第n個支點反力又可用下式表示：iii. 錨桿的內(nèi)力計算 截取肋柱某一支點n，如圖4所示。 圖 4 錨桿拉力與支點反力的關系由連續(xù)梁求得n支點反力為。令錨桿軸向力

10、為，則肋柱的豎向傾角；錨桿對水平向的傾角。如，則。b) 肋柱底端支承應力檢算i. 基底應力檢算（1） 支點反力沿平行于肋柱的分力為： （2） 肋柱自重式中 a、b肋柱的寬度及厚度 H墻高 鋼筋混凝土容重。（3） 作用在肋柱基底上的諸力之和為：（4） 基底應力為： 式中 基底的容許應力。ii. 基腳側(cè)向應力為簡化計算，令鉸支端的反力作用點在基腳埋深h的中心。肋柱底端視為鉸支時，故要求：視地基的堅硬程度取0.51.0。c) 擋土板內(nèi)力計算 擋土板是以肋柱為支座的簡支梁，其計算跨度lp為擋土板兩支座中心的距離，如圖5。其荷載（q）取擋土板所在位置土壓力的平均值，即 式中 為擋土板高h上下二邊緣垂直擋

11、土板方向的單位土壓力?？缰凶畲髲澗?，支座處的剪力。 圖 5 擋土板彎矩剪力圖d）肋柱、擋土板的配筋計算 肋柱、擋土板是受彎構(gòu)件，在各項內(nèi)力（彎矩、剪力）求得后，即可進行配筋計算。d) 灌注錨桿的設計一般錨桿設計的主要內(nèi)容可分為錨桿截面、錨桿長度和錨頭（聯(lián)結(jié)）設計三部分。錨桿截面設計、即選用鋼筋的規(guī)格及所需的截面、并根據(jù)鋼筋束（或鋼絲束）的斷面形狀以及灌注管的尺寸決定鉆孔直徑。為提高錨桿的承載能力，可選用低合金鋼或高強度鋼絲。錨桿長度設計包括有效毛固段和非錨固段兩部分，有效錨固段的長度應根據(jù)抗拔的需要而決定，非錨固段的長度按建筑物與穩(wěn)定地層之間的實際距離而定。錨桿一般是向下傾斜或接近水平方向的（

12、一般沿水平向下傾斜不大于45°角）。錨頭設計包括選擇錨桿和肋柱的連接形式以及肋柱的局部承載壓計算。1、 錨桿的鋼筋計算錨桿按軸心受拉桿件設計。要求水泥沙漿（或混凝土）的裂縫不超過容許寬度，以防鋼筋銹蝕。2、 錨桿的有效錨固長度計算在巖層中的灌注錨桿，由于巖層對于錨孔砂漿的單位摩阻力大于砂漿對鋼筋的單位握固力，因而錨固長度取決于砂漿的握固力，為了保證砂漿有良好的握固力，一般采用不低于M30的水泥砂漿。為了使錨桿的錨固力大于鋼筋的抗拉強度，要求即 式中 最小錨固長度； 鋼筋的極限抗拉強度； u鋼筋與砂漿的粘結(jié)力； K安全系數(shù)，一般取23； d鋼筋直徑。在半巖質(zhì)或土質(zhì)地層內(nèi)，錨桿的抗拔能力

13、取決于砂漿與周圍地層接觸面上的抗剪強度，故錨桿的有效錨固長度為：式中 K安全系數(shù)，一般取23; D錨孔直徑； 錨固段砂漿與地層間的抗剪強度，此值應與地層內(nèi)的抗剪強度比較，取用小值； 錨桿承受的拉力。為了安全和穩(wěn)定性的要求，錨桿的有效錨固長度除應滿足公式計算的要求外，在巖層中，一般不應小于4米，在半巖質(zhì)和土質(zhì)地層中，一般不應小于5米。第三章 錨桿擋土墻計算（一）已知條件 1、錨桿擋土墻斷面如圖6所示，墻身分為上、下兩級，肋柱就地灌注。間距l(xiāng)=3.0m。錨桿的位置根據(jù)肋柱支點及跨中彎矩大致相等的原則布置，傾角=15°。2、墻厚的土體為侏羅系沙溪廟組，巖性為砂質(zhì)與砂質(zhì)泥巖不等厚互層，巖石單

14、軸極限飽和抗壓強度分別為2840Mpa和58MPa。采用=25KN/m3, 。3、構(gòu)件按極限狀態(tài)法（參照鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范TJ2005）進行計算。 圖 6 計算圖式（二）土壓力計算 墻背土壓力按庫倫公式計算，取， 求解：上墻：作用在肋柱單位長度上的土壓力為：在底端 下墻：下墻的土壓力按延長墻背法計算，從下墻墻背作延長線與墻背土坡延長線相交于一點，這點即為虛設的墻頂，距平臺的垂直高度為12m，見圖6。（三）肋柱的內(nèi)力計算1、上墻為兩端懸臂的連續(xù)梁，如圖7所示，通過有限元軟件計算，求得肋柱各點的彎矩和剪力，繪制彎矩圖和剪力圖，見圖8，計算結(jié)果見表1。彎矩單位：KN.M，剪力單位：KN。 圖 7

15、 計算結(jié)果 表 1單元左彎距左軸力左剪力右彎距右軸力右剪力支點反力14.77E-150.00E+00-2.22E-15-4.95E+000.00E+00-7.42E+002-4.95E+000.00E+001.89E+01-2.82E+010.00E+00-4.04E+01263-2.82E+010.00E+004.64E+01-6.03E+010.00E+00-7.23E+01874-6.03E+010.00E+009.24E+01-2.72E+010.00E+00-8.57E+011655-2.72E+010.00E+005.38E+01-5.06E-140.00E+00-3.20E-14

16、139 圖 82、下墻視為底端簡支的連續(xù)梁，如圖9所示，通過有限元軟件計算，求得肋柱各點的彎矩和剪力，繪制彎矩圖和剪力圖，見圖10，計算結(jié)果見表2。彎矩單位：KN.M，剪力單位：KN。 圖 9下墻肋柱支點計算結(jié)果 表 2單元左彎距左軸力左剪力右彎距右軸力右剪力支點力13.11E-150.00E+00-1.42E-14-2.25E+010.00E+00-4.56E+012-2.25E+010.00E+006.83E+01-4.75E+010.00E+00-9.04E+01113.903-4.75E+010.00E+009.21E+01-5.03E+010.00E+00-9.94E+01182.4

17、94-5.03E+010.00E+001.05E+02-6.32E+010.00E+00-1.19E+02204.545-6.32E+010.00E+001.28E+02-5.81E+010.00E+00-1.30E+02246.806-5.81E+010.00E+001.23E+020.00E+000.00E+00-6.70E+01252.3067.03 圖 10（四）、肋柱的配筋計算1、已知條件（1）材料：C30混泥土：軸心抗壓強度設計值fc=14.3N/mm2;HRB335鋼筋：抗拉強度設計值fy=300N/mm2，直徑為20mm。（2）構(gòu)件強度設計安全系數(shù)：K=1.4（基本安全系數(shù)）&

18、#215;1.2（附加安全系數(shù)）1.7。（3）肋柱的截面尺寸為：h×b=500mm×400mm。2、肋柱按最大彎矩max63.2KN.m，最大剪力Qmax123KN配筋。(1) 最大彎矩處截面的配筋計算截面有效高度等于選用，（可）（）檢算裂縫寬度 （3）檢算截面的抗剪強度滿足受剪截面的要求。，不需要配置箍筋，只配置構(gòu)造箍筋。（五）擋土板設計1、已知條件（1）擋土板長度l=3.0m，矩形截面尺寸：b=100cm，h=20cm 。（2）擋土板按下墻頂以下15.0米處土壓力計算：（3）斜截面受剪的強度設計安全系數(shù)： （4）材料：混凝土 C30，鋼筋HRB 335鋼筋，。2、板的配筋計算（1）計算彎矩及剪力（2）計算縱向受力鋼筋選用518，（可）（3）檢算裂縫寬度 （4）檢算截面的抗剪強度滿足受剪截面的要求。，不需要配置箍筋，只配置構(gòu)造箍筋。（六）錨桿1、錨桿的鋼筋計算（1）錨桿拉力上墻的錨桿采用：HRB335 25mm鋼筋，fy=300N/mm2。最大拉力：下墻的錨桿采用：12.7mm預應力鋼絞線，極限張拉荷載Pu=184kN。最大拉力：（2）錨桿的鋼筋數(shù)量：上墻：鋼筋的安全系數(shù)：K=2.2。鋼筋的根數(shù)：計算結(jié)果見表3。下墻：預應力錨索的安全系數(shù)：Fs1=2.5錨索的束數(shù)：計算結(jié)果見表4。（3）錨桿的錨固長度如圖6所示，設墻