懸臂式擋土墻計算書

懸臂式擋土墻計算書項目名稱__________________________設(shè)計_____________校對_____________審核_____________計算時間2020年6月17日（星期三）9:22圖1墻體計算模型和地基圖一、設(shè)計數(shù)據(jù)和設(shè)計依據(jù) 1.基本參數(shù) 擋土墻類型: 一般地區(qū)擋土墻 墻頂標高: 0.000m 墻前填土面標高: -2.900m 2.土壓力計算參數(shù) 土壓力計算方法: 庫倫土壓力 主動土壓力增大系數(shù): λE=1.0 3.安全系數(shù) 抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù): KC=1.30 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù): K0=1.60 4.裂縫控制 控制裂縫寬度: 是 裂縫寬度限值: ωlim=0.20mm 5.墻身截面尺寸 墻身高: H=4.000m 墻頂寬: b=0.200m 墻面傾斜坡度: 1:m1=1:0.0300 墻背傾斜坡度: 1:m2=1:0.0000 墻趾板長度: B1=0.500m 墻踵板長度: B3=1.000m 墻趾板端部高: h1=0.300m 墻趾板根部高: h2=0.300m 墻踵板端部高: h3=0.300m 墻踵板根部高: h4=0.300m 墻底傾斜斜度: m3=0.100 加腋類型: 墻背加腋 墻背腋寬: y3=0.400m 墻背腋高: y4=0.400m 6.墻身材料參數(shù) 混凝土重度: γc=25.00kN/m3 混凝土強度等級: C35 墻背與土體間摩擦角: δ=17.50° 土對擋土墻基底的摩擦系數(shù): μ=0.300 鋼筋合力點至截面近邊距離: as=35mm 縱向鋼筋級別: HRB400 縱向鋼筋類別: 帶肋鋼筋 箍筋級別: HRB400 7.墻后填土表面參數(shù)表1墻后填土表面參數(shù)坡線編號與水平面夾角(°)坡線水平投影長(m)坡線長(m)換算土柱數(shù)10.003.003.001.00表2換算土柱參數(shù)土柱編號距坡線端部距離(m)土柱高度(m)土柱水平投影長(m)1-10.000.501.00 8.墻后填土性能參數(shù)表3墻后填土性能參數(shù)層號土層名稱層厚(m)層底標高(m)重度γ(kN/m3)粘聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角φ(°)1中砂6.000-6.00018.002.0035.00 9.地基土參數(shù) 地基土修正容許承載力: fa=100.00kPa 基底壓力及偏心距驗算: 按基底斜面長計算 10.附加外力參數(shù) 是否計算附加外力: 否 11.基礎(chǔ)參數(shù) 基礎(chǔ)類型: 天然地基 12.設(shè)計參考資料 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2010)(2015年版) 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011） 《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》（SL379-2007） 《支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》（第二版）,尉希成等.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2004. 《特種結(jié)構(gòu)設(shè)計》,莫驕.北京:中國計劃出版社. 《公路支擋結(jié)構(gòu)》,凌天清等.北京:人民交通出版社,2006.二、整體穩(wěn)定性計算 1.土壓力計算 計算高度:Hc=4.221m. 土壓力計算方法:庫倫土壓力,計算墻背為墻踵底部和墻頂墻背側(cè)頂點連線的假想墻背. 墻背俯斜,需判斷是否存在第二破裂面,計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在.第一破裂面土壓力: 假想墻背與豎直面的夾角α0=18.348°,第一破裂角α1=27.198°; 土壓力大小Ea=64.17kN; 水平向分力Eax=38.31kN,距墻趾頂點的豎直距離Zay=1.308m; 豎直向分力Eay=51.49kN,距墻趾頂點的水平距離Zax=1.705m. 2.滑移穩(wěn)定性驗算 (1) 作用在擋土墻上的各力系表4作用在擋土墻上的各力系名稱和符號大小kN/mFx(kN/m)Fy(kN/m)Zx(m)Zy(m)墻體自重Gc40.900.0040.900.8551.185墻后土重Gr44.140.0044.141.2451.436墻前土重Gf7.620.007.620.2590.691 注[1] Fx ——水平方向分力,水平向左取正(余下全文相同) Fy ——豎直方向分力,豎直向下取正(余下全文相同) Zx ——作用點距墻趾點的水平距離(余下全文相同) Zy ——作用點距墻趾點的豎直距離(余下全文相同) (2) 抗滑移穩(wěn)定性系數(shù) 基底摩擦系數(shù)為f=0.300,底板坡度m3=0.100. 按擋土墻荷載組合系數(shù)表取最不利組合計算,最不利組合號為[1]: 平行于基底的抗滑移力為EQRT=44.172kN 平行于基底的滑移力為EQST=23.776kN 抗滑移穩(wěn)定性系數(shù)EQKc=\f(RT,ST)=\f(44.172,23.776)=1.858≥1.300=[Kc], 滿足驗算要求. 3.傾覆穩(wěn)定性驗算 驗算墻體繞墻趾旋轉(zhuǎn)的傾覆穩(wěn)定性,最不利組合號為[1]: 傾覆力矩EQMy=50.121kN·m 抗傾覆力矩EQM0=179.664kN·m 抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)EQK0=\f(M0,My)=\f(179.664,50.121)=3.585≥1.600=[K0] 滿足驗算要求.三、基底應(yīng)力和偏心距驗算 基底應(yīng)力和偏心距驗算方法:按基底斜面長計算.表5荷載標準組合下作用于基底的力組合號總法向力F(kN)總彎矩M(kN·m)Zn(m)2147.240129.540.880 注[2] Zn ——基礎(chǔ)底面合力作用點距離墻趾點的距離表6基底應(yīng)力及偏心距計算結(jié)果組合e(m)驗算結(jié)果Pk(kPa)驗算結(jié)果Pmax(kPa)驗算結(jié)果Pmin(kPa)零應(yīng)力面積比20.232e≤[e]66.22pk≤fa107.67pmax≤1.2fa24.770.000EQ[e]=\f(B,4)=\f(2.224,4)=0.56m,fa=100.00kPa. 注[3] e ——基底偏心距; [e] ——基底容許偏心距; Pk ——基底平均應(yīng)力; fa ——修正后的地基承載力特征值; Pmax ——基底最大應(yīng)力; Pmin ——基底最小應(yīng)力; B ——基底面的計算長度.四、截面配筋和裂縫計算 受彎構(gòu)件最小配筋率EQρmin=max\b(\l(0.45\f(ft,fy),0.20%))=0.200%; 抗剪箍筋最小配箍率EQρsv,min=0.24\f(ft,fyv)=0.105%. 1.趾板根部1-1截面計算 (1) 截面內(nèi)力表7截面1-1豎向外力名稱和符號大小(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)趾板自重Gc3.753.750.2500.125覆土自重Gs7.437.430.2530.687表8截面1-1各內(nèi)力項和組合號對應(yīng)的基底反力內(nèi)力項組合號PBnPBnx(kN)PBny(kN)ZBnxZBnyM1=13.540kN·m46.64-66.350.2420.024Mq=10.030kN·m54.91-49.150.2420.024V=51.266kN46.64-66.350.2420.024 注[4] M1 ——最大正彎矩設(shè)計值(使板底受拉為正彎矩); M2 ——最大負彎矩設(shè)計值; Mq ——彎矩準永久組合值; V ——最大剪力設(shè)計值; PBn ——基底反力,根據(jù)墻上部荷載效應(yīng)取相應(yīng)組合值計算. (2) 配筋計算 截面計算高度:h=300mm; 下部抗彎縱筋計算面積:EQAs1cosη1=142.85mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As1=602.99mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 上部抗彎縱筋計算面積:EQAs2cosη2=0.00mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As2=602.99mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 抗剪配筋計算配筋率:無需配置抗剪鋼筋; 裂縫寬度:ωmax=0.020mm<0.200mm=ωlim. 2.踵板根部1'-1'截面計算 (1) 土壓力計算 計算高度:Hc=3.921m. 土壓力計算方法:庫倫土壓力,計算墻背為墻踵頂部和墻頂墻背側(cè)頂點連線的假想墻背. 墻背俯斜,需判斷是否存在第二破裂面,計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在.第一破裂面土壓力: 假想墻背與豎直面的夾角α0=19.648°,第一破裂角α1=26.884°; 土壓力大小Ea=57.86kN; 水平向分力Eax=33.48kN,距墻趾頂點的豎直距離Zay=1.510m; 豎直向分力Eay=47.19kN,距墻趾頂點的水平距離Zax=1.702m. (2) 截面內(nèi)力表9截面1'-1'豎向外力名稱和符號大小(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)踵板自重Gc7.507.501.713-0.021覆土自重Gs24.3124.311.5461.046表10截面1'-1'各內(nèi)力項和組合號對應(yīng)的土壓力和基底反力內(nèi)力項組合外力項大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=12.264kN·m4PBn59.025.87-58.731.6410.163Ey19.370.0019.372.0410.559Mq=9.085kN·m5PBn43.724.35-43.501.6410.163Ey19.370.0019.372.0410.559V=10.361kN4PBn59.025.87-58.731.6410.163Ey19.370.0019.372.0410.559 注[5] M1 ——最大正彎矩設(shè)計值(使板頂部受拉為正彎矩); PBn ——基底反力,根據(jù)墻上部荷載效應(yīng)取相應(yīng)組合值計算; Ey ——土壓力值,近似認為土壓力沿計算高度線性分布,按組合效應(yīng)取值. (3) 配筋計算 截面計算高度:h=300mm; 上部抗彎縱筋計算面積:EQAs1cosη1=129.32mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As1=602.99mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 下部抗彎縱筋計算面積:EQAs2cosη2=0.00mm2<600.00mm2=ρminbh, 取As2=602.99mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 抗剪配筋計算配筋率:無需配置抗剪鋼筋; 裂縫寬度:ωmax=0.018mm<0.200mm=ωlim. 3.踵板根部2'-2'截面計算 (1) 截面內(nèi)力表11截面2'-2'豎向外力名稱和符號大小(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)踵板自重Gc10.3010.301.524-0.005覆土自重Gs47.6447.641.2791.432表12截面2'-2'各內(nèi)力項和組合號對應(yīng)的土壓力和基底反力內(nèi)力項組合外力項大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=23.401kN·m4PBn96.879.64-96.391.3930.139Ey25.320.0025.321.9820.725Mq=17.334kN·m5PBn71.757.14-71.401.3930.139Ey25.320.0025.321.9820.725V=16.019kN4PBn96.879.64-96.391.3930.139Ey25.320.0025.321.9820.725 (2) 配筋計算 截面計算高度:h=260mm; 上部抗彎縱筋計算面積:EQAs1cosη1=293.24mm2<520.00mm2=ρminbh, 取As1=522.59mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 下部抗彎縱筋計算面積:EQAs2cosη2=0.00mm2<520.00mm2=ρminbh, 取As2=522.59mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 抗剪配筋計算配筋率:無需配置抗剪鋼筋; 裂縫寬度:ωmax=0.041mm<0.200mm=ωlim. 4.立板水平截面1"-1"截面計算 (1) 立板土壓力計算 計算高度:Hc=1.250m. 土壓力計算方法:庫倫土壓力,計算墻背為立板計算截面以上的真實墻背. 墻背俯斜,需判斷是否存在第二破裂面,計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在.第一破裂面土壓力: 假想墻背與豎直面的夾角α0=0.000°,第一破裂角α1=29.210°; 土壓力大小Ea=3.31kN; 水平向分力Eax=3.16kN,距墻趾頂點的豎直距離Zay=3.440m; 豎直向分力Eay=1.00kN,距墻趾頂點的水平距離Zax=0.813m. (2) 截面內(nèi)力表13截面1"-1"水平向外力名稱和符號大小FxZxZy表14截面1"-1"各內(nèi)力項和組合號對應(yīng)的水平地震作用內(nèi)力項組合外力項大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=2.945kN·m4PS0.000.000.000.7033.357Mq=2.181kN·m5PS0.000.000.000.7033.357V=4.266kN4PS0.000.000.000.7033.357 注[6] PS ——考慮地震作用下的墻身的水平地震作用. (3) 配筋計算 截面計算高度:h=238mm; 墻背抗彎縱筋計算面積:EQAs1cosη1=40.49mm2<475.00mm2=ρminbh, 取As1=475.00mm2 選配鋼筋:12@160; 實配面積:706.86mm2; 墻面抗彎縱筋計算面積:EQAs2cosη2=0.00mm2<475.00mm2=ρminbh, 取As2=475.21mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 抗剪配筋計算配筋率:無需配置抗剪鋼筋; 裂縫寬度:ωmax=0.005mm<0.200mm=ωlim. 5.立板水平截面2"-2"截面計算 (1) 立板土壓力計算 計算高度:Hc=2.500m. 土壓力計算方法:庫倫土壓力,計算墻背為立板計算截面以上的真實墻背. 墻背俯斜,需判斷是否存在第二破裂面,計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在.第一破裂面土壓力: 墻背與豎直面的夾角α0=0.000°,第一破裂角α1=25.751°; 土壓力大小Ea=13.79kN; 水平向分力Eax=13.15kN,距墻趾頂點的豎直距離Zay=2.573m; 豎直向分力Eay=4.15kN,距墻趾頂點的水平距離Zax=0.813m. (2) 截面內(nèi)力表15截面2"-2"水平向外力名稱和符號大小FxZxZy表16截面2"-2"各內(nèi)力項和組合號對應(yīng)的水平地震作用內(nèi)力項組合外力項大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=19.044kN·m4PS0.000.000.000.6932.684Mq=14.107kN·m5PS0.000.000.000.6932.684V=17.750kN4PS0.000.000.000.6932.684 (3) 配筋計算 截面計算高度:h=275mm; 墻背抗彎縱筋計算面積:EQAs1cosη1=222.65mm2<550.00mm2=ρminbh, 取As1=550.00mm2 選配鋼筋:12@160; 實配面積:706.86mm2; 墻面抗彎縱筋計算面積:EQAs2cosη2=0.00mm2<550.00mm2=ρminbh, 取As2=550.25mm2 選配鋼筋:12@180; 實配面積:628.32mm2; 抗剪配筋計算配筋率:無需配置抗剪鋼筋; 裂縫寬度:ωmax=0.027mm<0.200mm=ωlim. 6.立板水平截面3"-3"截面計算 (1) 立板土壓力計算 計算高度:Hc=3.750m. 土壓力計算方法:庫倫土壓力,計算墻背為立板計算截面以上的真實墻背. 墻背俯斜,需判斷是否存在第二破裂面,計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在.第一破裂面土壓力: 墻背與豎直面的夾角α0=0.000°,第一破裂角α1=27.372°; 土壓力大小Ea=28.48kN; 水平向分力Eax=27.16kN,距墻趾頂點的豎直距離Zay=1.731m; 豎直向分力Eay=8.56kN,距墻趾頂點的水平距離Zax=0.813m. (2) 截面內(nèi)力表17截面3"-3"水平向外力名稱和符號大小FxZxZy表18截面3"-3"各內(nèi)力項和組合號對應(yīng)的水平地震作用內(nèi)力項組合外力項大小(kN)Fx(kN)Fy(kN)Zx(m)Zy(m)M1=54.294kN·m4PS0.000.000.000.6821.988Mq