悬臂式挡土墙计算书.docx
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悬臂式挡土墙计算书.docx
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悬臂式挡土墙计算书
悬臂式挡土墙计算书
项目名称_____________日期_____________
设计者_____________校对者_____________
一、示意图:
二、基本资料:
1.依据规范及参考书目:
《水工挡土墙设计规范》(SL379-2007),以下简称《规范》
《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008),以下简称《砼规》
《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997)
《水工挡土墙设计》(中国水利水电出版社)
2.断面尺寸参数:
墙顶宽度B1=0.30m,墙面上部高度H=7.20m
前趾宽度B2=1.00m,后踵宽度B3=5.20m
前趾端部高度H2=0.80m,前趾根部高度H4=0.80m
后踵端部高度H1=0.40m,后踵根部高度H3=0.80m
墙背坡比=1:
0.069,墙面坡比=1:
0.000
挡土墙底板前趾高程=0.00m,底板底部坡比=0.000:
1
墙前填土顶面高程▽前地=0.50m,墙前淤沙顶面高程▽沙=1.00m
3.设计参数:
挡土墙的建筑物级别为4级。
抗震类型:
非抗震区挡土墙。
水上回填土内摩擦角φ=32.00度,水下回填土内摩擦角φ'=32.00度
回填土凝聚力C=0.00kN/m2
地基土质为:
松软
墙底与地基间摩擦系数f=0.45
4.回填土坡面参数:
回填土表面折线段数为:
1段
折线起点距墙顶高差=0.00m
第一段折线水平夹角β1=15.00度,折线水平长L1=2.00m
第二段折线水平夹角β2=20.00度
5.材料参数:
回填土湿容重γs=18.00kN/m3,回填土浮容重γf=10.00kN/m3
混凝土强度等级:
C15
钢筋强度等级:
一级,保护层厚度as=0.050m
地基允许承载力[σo]=300.00kPa
6.荷载计算参数:
淤沙浮容重γy=17.00kN/m3,淤沙内摩擦角φs=15.00度
冰层厚度Tb=0.40m,静冰压力系数=0.870
计算浪压力时采用的位置类型:
平原滨海地区
风区长度D=0.000m,墙前河(库)底坡度i=1:
100.00
重现期为50年的年最大风速vo=24.000m/s
多年平均的最大风速vo'=30.000m/s
冻胀墙体变形系数mo=0.700,冻胀量Δhd=30.00mm
地震动态分布系数为梯形分布,最大值αm=2.00
三、计算参数:
1.荷载组合:
组合名称
类型
扬压
淤沙
浪压
冰压
冻胀
地震
完建情况
基本
√
×
×
×
×
×
正常挡水位
基本
√
√
√
×
×
×
设计洪水位
基本
√
√
√
×
×
×
冰冻情况
基本
√
√
×
√
√
×
施工情况
特殊
×
×
×
×
×
×
校核洪水位
特殊
√
√
√
×
×
×
地震情况
特殊
√
√
√
×
×
√
2.荷载组合下水位及附加荷载信息:
组合名称
墙前水位
墙后水位
附加荷载
附载编号
墙前水深
完建情况
4.500
1.500
√
4.300
正常挡水位
4.500
1.500
√
4.300
设计洪水位
5.000
2.000
√
4.800
冰冻情况
4.500
1.500
√
4.300
施工情况
0.000
0.000
√
0.000
校核洪水位
5.800
2.400
√
5.600
地震情况
4.500
1.500
×
-
4.300
3.计算公式:
郎肯土压力计算公式如下:
E=0.5×γ×H2×Ka
Ex=E×cos(β)
Ey=E×sin(β)
Ka=cosβ×[cosβ-(cos2β-cos2φ)1/2]/[cosβ+(cos2β-cos2φ)1/2](《规范》式A.0.1-3)
式中:
E为作用于墙背的土压力,作用点为距墙底1/3高处,
方向与水平面成β夹角
Ka为主动土压力系数
四、第1种荷载组合:
完建情况
1.总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算:
程序算得主动土压力系数Ka=0.351
单位:
水平力、竖向力为kN;力臂为m;弯矩为kN·m。
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
191.47
2.68
-512.36
垂直土压力
0.00
1.67
墙上土重
46.97
4.58
215.22
墙上土重
730.64
4.38
3196.84
墙身自重
212.96
2.26
481.08
墙前土压力
-1.25
0.17
0.21
墙后水压力
11.25
0.50
-5.63
墙后水重
46.97
4.58
215.22
墙前水压力
-11.25
0.50
5.63
墙前水重
7.00
0.50
3.50
扬压力
-209.99
2.92
-612.44
∑
190.22
834.56
4117.70
-1130.43
所有垂直荷载之和∑G=834.56kN
所有水平荷载之和∑H=190.22kN
所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV=4117.70kN·m
所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH=-1130.43kN·m
所有对墙前趾的力矩之和∑M=2987.27kN·m
所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo=66.45kN·m
2.抗滑稳定验算:
抗滑稳定安全系数计算公式为:
Kc=f×∑G/∑H(规范式6.3.5-1)
从《规范》中表3.2.7查得,抗滑稳定安全系数[Kc]=1.20
Kc=0.450×834.559/190.216=1.97
Kc=1.97≥[Kc]=1.20,故抗滑稳定安全系数满足要求
3.抗倾覆稳定验算:
从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得,抗倾覆稳定安全系数[Ko]=1.40
抗倾覆稳定安全系数计算公式为:
Ko=∑MV/∑MH
Ko=4117.697/1130.429=3.64
Ko=3.64≥[Ko]=1.40,故抗倾覆稳定安全系数满足要求
4.地基承载力验算:
地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。
按照规范式6.3.3,基底应力计算公式为:
Pmax=∑G/A+∑M/W
Pmin=∑G/A-∑M/W
挡土墙底板面积A=7.00m2,底板截面抵抗矩W=8.17m3
Pmax=834.56/7.00+66.45/8.17=127.37kPa
Pmin=834.56/7.00-66.45/8.17=111.09kPa
Pmax=127.37≤1.2[σo]=360.00,满足要求。
(Pmin+Pmax)/2=119.23≤[σo]=300.00,满足要求
η=Pmax/Pmin=127.37/111.09=1.15<1.5,满足要求。
5.前趾根部内力:
作用在前趾根部截面的弯矩M=35.27kN·m,剪力Q=108.66kN
6.后踵根部内力:
作用在后踵根部截面的弯矩M=846.85kN·m,剪力Q=161.96kN
7.距挡土墙底部高度Hs=0.80m水平截面内力:
总水平力、总竖向力及各力对截面形心的力矩计算:
单位:
水平力、竖向力为kN;力臂为m;弯矩为kN·m。
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
156.44
2.39
-373.35
垂直土压力
0.00
0.23
墙上土重
0.17
0.38
0.07
墙上土重
32.68
0.23
7.58
墙身自重
98.97
-0.11
-10.49
墙后水压力
2.45
0.23
-0.57
墙后水重
0.17
0.38
0.07
墙前水压力
-2.45
0.23
0.57
∑
156.44
-376.13
0.00
131.99
8.距挡土墙底部高度Hs=3.20m水平截面应力内力:
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
68.90
1.59
-109.56
垂直土压力
0.00
0.21
墙上土重
14.66
0.21
3.01
墙身自重
55.99
-0.07
-4.11
∑
68.90
-110.65
0.00
70.65
9.距挡土墙底部高度Hs=5.60m水平截面内力:
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
17.05
0.80
-13.64
垂直土压力
0.00
0.18
墙上土重
3.66
0.18
0.65
墙身自重
23.00
-0.04
-0.89
∑
17.05
-13.88
0.00
26.66
五、第2种荷载组合:
正常挡水位
1.总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算:
程序算得主动土压力系数Ka=0.351
单位:
水平力、竖向力为kN;力臂为m;弯矩为kN·m。
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
191.47
2.68
-512.36
垂直土压力
0.00
1.67
墙上土重
46.97
4.58
215.22
墙上土重
730.64
4.38
3196.84
墙身自重
212.96
2.26
481.08
墙前土压力
-1.25
0.17
0.21
墙后水压力
11.25
0.50
-5.63
墙后水重
46.97
4.58
215.22
墙前水压力
-11.25
0.50
5.63
墙前水重
7.00
0.50
3.50
扬压力
-209.99
2.92
-612.44
淤沙压力
-3.61
0.67
2.41
墙前沙重
3.40
0.50
1.70
∑
186.61
837.96
4121.80
-1130.43
所有垂直荷载之和∑G=837.96kN
所有水平荷载之和∑H=186.61kN
所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV=4121.80kN·m
所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH=-1130.43kN·m
所有对墙前趾的力矩之和∑M=2991.37kN·m
所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo=58.65kN·m
2.抗滑稳定验算:
抗滑稳定安全系数计算公式为:
Kc=f×∑G/∑H(规范式6.3.5-1)
从《规范》中表3.2.7查得,抗滑稳定安全系数[Kc]=1.20
Kc=0.450×837.959/186.607=2.02
Kc=2.02≥[Kc]=1.20,故抗滑稳定安全系数满足要求
3.抗倾覆稳定验算:
从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得,抗倾覆稳定安全系数[Ko]=1.40
抗倾覆稳定安全系数计算公式为:
Ko=∑MV/∑MH
Ko=4121.803/1130.429=3.65
Ko=3.65≥[Ko]=1.40,故抗倾覆稳定安全系数满足要求
4.地基承载力验算:
地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。
按照规范式6.3.3,基底应力计算公式为:
Pmax=∑G/A+∑M/W
Pmin=∑G/A-∑M/W
挡土墙底板面积A=7.00m2,底板截面抵抗矩W=8.17m3
Pmax=837.96/7.00+58.65/8.17=126.90kPa
Pmin=837.96/7.00-58.65/8.17=112.53kPa
Pmax=126.90≤1.2[σo]=360.00,满足要求。
(Pmin+Pmax)/2=119.71≤[σo]=300.00,满足要求
η=Pmax/Pmin=126.90/112.53=1.13<1.5,满足要求。
5.前趾根部内力:
作用在前趾根部截面的弯矩M=35.08kN·m,剪力Q=108.33kN
6.后踵根部内力:
作用在后踵根部截面的弯矩M=833.77kN·m,剪力Q=158.15kN
7.距挡土墙底部高度Hs=0.80m水平截面内力:
总水平力、总竖向力及各力对截面形心的力矩计算:
单位:
水平力、竖向力为kN;力臂为m;弯矩为kN·m。
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
156.44
2.39
-373.35
垂直土压力
0.00
0.23
墙上土重
0.17
0.38
0.07
墙上土重
32.68
0.23
7.58
墙身自重
98.97
-0.11
-10.49
墙后水压力
2.45
0.23
-0.57
墙后水重
0.17
0.38
0.07
墙前水压力
-2.45
0.23
0.57
淤沙压力
-0.58
0.07
0.04
墙前沙重
3.40
-0.90
-3.06
∑
155.86
-379.15
0.00
135.39
8.距挡土墙底部高度Hs=3.20m水平截面应力内力:
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
68.90
1.59
-109.56
垂直土压力
0.00
0.21
墙上土重
14.66
0.21
3.01
墙身自重
55.99
-0.07
-4.11
∑
68.90
-110.65
0.00
70.65
9.距挡土墙底部高度Hs=5.60m水平截面内力:
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
17.05
0.80
-13.64
垂直土压力
0.00
0.18
墙上土重
3.66
0.18
0.65
墙身自重
23.00
-0.04
-0.89
∑
17.05
-13.88
0.00
26.66
六、第3种荷载组合:
设计洪水位
1.总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算:
程序算得主动土压力系数Ka=0.351
单位:
水平力、竖向力为kN;力臂为m;弯矩为kN·m。
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
189.01
2.70
-510.19
垂直土压力
0.00
1.67
墙上土重
73.30
4.50
330.20
墙上土重
683.25
4.38
2989.88
墙身自重
212.96
2.26
481.08
墙前土压力
-1.25
0.17
0.21
墙后水压力
20.00
0.67
-13.33
墙后水重
73.30
4.50
330.20
墙前水压力
-20.00
0.67
13.33
墙前水重
12.00
0.50
6.00
扬压力
-244.99
3.00
-734.93
淤沙压力
-3.61
0.67
2.41
墙前沙重
3.40
0.50
1.70
∑
184.15
813.23
4155.01
-1258.46
所有垂直荷载之和∑G=813.23kN
所有水平荷载之和∑H=184.15kN
所有对墙前趾的稳定力矩之和∑MV=4155.01kN·m
所有对墙前趾的倾覆力矩之和∑MH=-1258.46kN·m
所有对墙前趾的力矩之和∑M=2896.55kN·m
所有对墙底板形心的力矩之和∑Mo=50.38kN·m
2.抗滑稳定验算:
抗滑稳定安全系数计算公式为:
Kc=f×∑G/∑H(规范式6.3.5-1)
从《规范》中表3.2.7查得,抗滑稳定安全系数[Kc]=1.20
Kc=0.450×813.226/184.148=1.99
Kc=1.99≥[Kc]=1.20,故抗滑稳定安全系数满足要求
3.抗倾覆稳定验算:
从《规范》中表3.2.12、3.2.13条查得,抗倾覆稳定安全系数[Ko]=1.40
抗倾覆稳定安全系数计算公式为:
Ko=∑MV/∑MH
Ko=4155.006/1258.460=3.30
Ko=3.30≥[Ko]=1.40,故抗倾覆稳定安全系数满足要求
4.地基承载力验算:
地基承载力按《规范》中第6.3.1、6.3.2条进行校核。
按照规范式6.3.3,基底应力计算公式为:
Pmax=∑G/A+∑M/W
Pmin=∑G/A-∑M/W
挡土墙底板面积A=7.00m2,底板截面抵抗矩W=8.17m3
Pmax=813.23/7.00+50.38/8.17=122.35kPa
Pmin=813.23/7.00-50.38/8.17=110.01kPa
Pmax=122.35≤1.2[σo]=360.00,满足要求。
(Pmin+Pmax)/2=116.18≤[σo]=300.00,满足要求
η=Pmax/Pmin=122.35/110.01=1.11<1.5,满足要求。
5.前趾根部内力:
作用在前趾根部截面的弯矩M=30.61kN·m,剪力Q=103.93kN
6.后踵根部内力:
作用在后踵根部截面的弯矩M=935.47kN·m,剪力Q=175.17kN
7.距挡土墙底部高度Hs=0.80m水平截面内力:
总水平力、总竖向力及各力对截面形心的力矩计算:
单位:
水平力、竖向力为kN;力臂为m;弯矩为kN·m。
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
155.10
2.40
-372.70
垂直土压力
0.00
0.23
墙上土重
0.50
0.37
0.19
墙上土重
32.08
0.23
7.36
墙身自重
98.97
-0.11
-10.49
墙后水压力
7.20
0.40
-2.88
墙后水重
0.50
0.37
0.19
墙前水压力
-7.20
0.40
2.88
淤沙压力
-0.58
0.07
0.04
墙前沙重
3.40
-0.90
-3.06
∑
154.52
-378.48
0.00
135.45
8.距挡土墙底部高度Hs=3.20m水平截面应力内力:
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
68.90
1.59
-109.56
垂直土压力
0.00
0.21
墙上土重
14.66
0.21
3.01
墙身自重
55.99
-0.07
-4.11
∑
68.90
-110.65
0.00
70.65
9.距挡土墙底部高度Hs=5.60m水平截面内力:
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
17.05
0.80
-13.64
垂直土压力
0.00
0.18
墙上土重
3.66
0.18
0.65
墙身自重
23.00
-0.04
-0.89
∑
17.05
-13.88
0.00
26.66
七、第4种荷载组合:
冰冻情况
1.总水平力、总竖向力及各力对前趾力矩计算:
程序算得主动土压力系数Ka=0.351
单位:
水平力、竖向力为kN;力臂为m;弯矩为kN·m。
力
水平力
竖向力
力臂
正力矩
负力矩
水平土压力
191.47
2.68
-512.36
垂直土压力
0.00
1.67
墙上土重
46.97
4.58
215.22
墙上土重
730.64
4.38
3196.84
墙身自重
212.96
2.26
481.08
墙前土压力
-1.25
0.17
0.21
墙后水压力
11.25
0.50
-5.63
墙后水重
46.97
4.58
215.22
墙前水压力
-11.25
0.50
5.63
墙前水重
7.00
0.50
3.50
扬压力
-209.99
2.92
-612.44
淤沙压力
-3.61
0.67
2.41
墙前沙重
3.40
0.50
1.70
冰压力
-85.00
4.30
365.50
冻胀压力
77.63
2.71
-210.24
∑
179.23
837.96
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