懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)計(jì)算

扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)計(jì)算一、設(shè)計(jì)資料1、 按3級(jí)建筑物、安全級(jí)別為II級(jí)設(shè)計(jì)，環(huán)境類別為二類，工程抗震設(shè)防類別為丙類。高度為7.7米，頂部厚度為0.4米，C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，斷面尺寸見附圖。2、 墻背填土為粉質(zhì)粘土，容重7=i9.okN/m3，內(nèi)摩擦角申=25o。0按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265—2001）附錄D,墻背填土為粉質(zhì)粘土?xí)r，內(nèi)摩擦角按等值內(nèi)摩擦角法計(jì)算，等值內(nèi)摩擦角取290。3、 基礎(chǔ)為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，摩擦系數(shù)f=0.50，容許承載^]=500kPa。4、 活荷載為汽車—20級(jí)，掛—100校核。5、 抗滑動(dòng)和抗傾覆安全系數(shù)K>].3，K>15。co6、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：）混凝土標(biāo)號(hào)C20,抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度f=10000kpa，彈性模量E=2.55x107kPa，抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度ft=1100kPa°ht）級(jí)鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度fy=310000kPa，彈性模量Es=2.0x108kPa°3）鋼筋保護(hù)層厚度取a=50mm°7、 最不利荷載組合：工況1：土壓力+水壓力+上部設(shè)備+掛—100汽車荷載。工況2：土壓力+水壓力+上部設(shè)備+7度地震荷載。二、計(jì)算公式（一）土壓力P5901、掛—100荷載引起的附加土壓力按下式換算：312二= 312二 =1.49(m)。Y(6.6+0.577(H+2a)119.0(6.6+0.577(7.7+0)1土壓力(p=0。)強(qiáng)度按下式計(jì)算:cosP一\'cos2P-cos2* 1一\'1一cos229°=cosP =1? =0.347a cosP+\:cos2P-cos2* 1+ 1一cos229°=yhK=9.82KN/m2oa=Y(h+H)Ka=19(1.49+7.7)0.347=60.59KN/m20全墻承受的土壓力：Ex=271.1(KN)土壓力作用在基底截面的彎距M二1YH2K(3h+H)=792.9KN.m6 a0墻身尺寸1、肋凈距L、肋外懸臂長度L/和肋寬B假定底板厚度h=0.8m，則3H=H—h=6.9m13L=(0.3?0.5)H「2.07?3.45m，取L=3.0mL/=0.41L=1.23mb=L/8?L/6=0.375?0.5,取b=0.5mB=b+mH21當(dāng)Y=18kN/m3,f=0.40時(shí)，查表得谷重修正系數(shù)卩=1.07踵板長度B按下式計(jì)算：3KcExB= —B3f(H+h)RY20(P=0°,E=E)x踵板修正長度按下式計(jì)算

1AB=mH321趾板長度按下式計(jì)算BiBi=0-5C—h——0.25(B+B)+a) 2 3H底板長度b底板長度b=b+b+b12+AB332、立壁厚度立壁根部截面該截面的剪力Q按下式計(jì)算Q=E=yHcos卩(0.5Hi+h)Ka1 XHi i 0截面彎矩M按下式計(jì)算:11M=M=~yHcos卩(0.5H+h)Ka1 Hi6i i0根據(jù)《橋規(guī)》第4.1.2條，計(jì)算內(nèi)力Q、M為1j1jQ1j=1-2xQ1M=1.2xM1j11）按配筋要求確定厚度取配筋率—o.7%，則￡=卩R/RgaA=(1-0.5)0截面有效厚度按下式計(jì)算：■M-y與—1A-b-R0 a2）按斜裂縫限制要求確定截面有效厚度Qh> j—0 0.05蓄R-b

取計(jì)算值大者。3、底板厚度計(jì)算作用于擋土墻基底總反力為：N=KcEx/f底板厚度由踵板控制，并假設(shè)地基反力近似地呈三角形分布（b=0）。2bi=2N/B踵板根部截面截面的剪力邙二o。,b=0）按下式計(jì)算：2bQ=Q=B九（H+h）+Yh-0.5BTOC\o"1-5"\h\z3 3i 3i 10 h3 3iB截面的彎矩按下式計(jì)算：B2 BM=M= 31[3y（H+h）+3yh-b 寸]3 3i 6 1 0 h3 1B根據(jù)《橋規(guī)》第4.1.2條’計(jì)算內(nèi)力Mij為Q=1.2XQ3j 3M=1.2XM3j 31）按配筋要求確定厚度取配肋率卩=0.7%取配肋率卩=0.7%=0.178，截面有效厚度按下式計(jì)算：I|M-yh> 3l0A-b-R0 a2）按斜裂縫限制要求確定厚度截面有效厚度為

Qh> j—0 0.05"R-b取計(jì)算值大者。（三）墻底穩(wěn)定和基底應(yīng)力驗(yàn)算1、求全墻總豎向力N和抗傾覆力矩My（1）踵板上填土重W及力臂Z（對(duì)趾板端部得力臂，以下同）wW=yB(H+h)3 1 0Z=B+B+B/2W 1 2 32)墻體自重G及力臂ZG1)力壁自重1)力壁自重Wa及力臂Za1W=1W=一丫H(B+b)A2h1 2b2+bB23(b+B)2+2b)(B—b)2 +B3(b+B) 122)夾塊自重2)夾塊自重Wb及力臂ZbZ=B+B/2B 1 23)趾板自重W及力臂3)趾板自重W及力臂ZCC4)踵板自重W及力臂ZDDW=yhBTOC\o"1-5"\h\zDh3 3Z=B+B+B/2D1 2 3G=W+W+W+WABCD+WZ)/GDD=(WZ+WZ)/GDDAA BB CC(3)趾板上覆土重W及力臂ZHHWh=(h—ho)B丫111Zh=B12全墻總豎向力及抗傾覆力矩為N=W+G+WhM=WZ+GZ+WZy W G hh驗(yàn)算抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)NfEX驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)傾覆力矩M為0M=E-yoXMK=—oMo驗(yàn)算偏心矩Z=(M —M)/NN y oe=B/2—Zn驗(yàn)算基底壓力N6ebmax= (1土)minB B墻身配筋計(jì)算取最不利斷面立壁跟部截面計(jì)算a=Mv/h2bf0jvc0ca=§(1-0.5§)0R/RgaAg=fbh§/fyc0y三、計(jì)算成果1、 墻身尺寸見下圖。2、 墻底穩(wěn)定和基底應(yīng)力計(jì)算成果見下表墻底穩(wěn)定和基底應(yīng)力計(jì)算成果見下表墻咼（米）基礎(chǔ)底寬（米）kcK0omax(kN/m2)omin(kN/m2)11.67.71.494.4200.6144.1106.81.644.7198.4124.385.651.825.0194.894.8均滿足要求。3、配筋計(jì)算成果見下表配筋計(jì)算成果表墻咼（米）立壁跟部寬度（米）M.(kN?m)a0仝）計(jì)算Ag(mm2)選用Ag(mm2)11.61.021266.70.140.65794少25@85(Ag=6266)100.95825.00.110.54004少22@85(Ag=4582)80.85399.20.070.52197少20@85(Ag=4011)經(jīng)計(jì)算，三種墻高斷面均滿足構(gòu)造要求，不需進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算，按構(gòu)造配置箍筋即可。東南哨水庫改建工程

包墻計(jì)算書煙臺(tái)市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院二00五年四月1.1基本資料1.3邊墩計(jì)算右邊墩基礎(chǔ)為中風(fēng)化花崗巖，左邊墩基礎(chǔ)為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，墻背填土均為粉質(zhì)粘土，容重丫=19.0kN/m3，內(nèi)摩擦角申=25o。按《水0閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL265—2001)附錄D,墻背填土為粉質(zhì)粘土?xí)r，內(nèi)摩擦角按等值內(nèi)摩擦角法計(jì)算，等值內(nèi)摩擦角取290。邊墩順?biāo)鞣较蜷L14.6米，交通橋部位順?biāo)鞣较蜷L8.62米，邊墩最不利受力部位為交通橋段，取單寬米近似按懸臂梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。鋼筋保護(hù)層厚度取a=50mm。1)最不利荷載組合：工況1：土壓力+水壓力+掛—100汽車荷載。工況2：土壓力+水壓力+7度地震荷載。2）荷載計(jì)算1） 自重：包括邊墩及橋板重量，N二橋板109.4+邊墩285.6=395KN作用在墩底截面的彎距：M=532.9KN.m2） 土壓力+掛—100汽車荷載3）地震荷載按下式計(jì)算：分3塊F二agGa/g=0.1*0.25*109.4*3=8.2KN。i1 hEiiF=agGa/g=0.1*0.25*（109.4+3.4*1*24）*1=4.8KN。i2 h EiiF=agGa/g=0.1*0.25*395*1=9.9KN。i3 h EiiF=22.9KN。i作用在墩底截面的彎距M=8.2X6.9+4.8X3.45+9.9X0=73.1KN.m4）作用在墩底截面的彎距工況1：M=1.2*605.2=726.2KN.m1工況2：M=1.2*（361+73.1）=520.9KN.m。2由以上計(jì)算知，工況1墩底截面彎距大，按工況1進(jìn)行配筋計(jì)算。3）配筋及裂縫寬度計(jì)算1）邊墩中間高度截面，寬度為1.25米時(shí)：a=YM/h2bf=1.2*726.2*106*0.5/11902*1000*12.5=0.0252sd0ch=h-（a+d/2）=1250-50-20/2=11900查《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2—18P44,Y=1.2d查《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4—9P77,§=0.0252A=fbh§/f=1209.2mm2。gc0y邊墩底部截面,寬度為1.5米時(shí)：a=YM/h2bf=1.2*726.2*106/14402*1000*12.5=0.0336sd0c查《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4—9P77,§=0.035A=fbh§/fy=2032.3mm2<A。gc0ygmin邊墩背水面底部截面豎受力鋼筋選用7q25@150(A=3436mm2)；g臨水面豎向受力鋼筋選用7?22@150(A=2661mm2)，水平鋼筋選用少g12@200(A=678mm2)。gA〉pbh=0.15%X1000X1440=2160(mm2),gmin0滿足最小配筋率要求。2)最大裂縫寬度按下式計(jì)算P298：w=kwmax0k=aaaX2.0X105/E=1.512csw=0.5X10-50 (3c+0.1d/p)0sste0=M/(0.87hA)ss 0g工況1底部截面：0=168.7(N/mm2)；ssA=2ab=2X62.5X1000=1.25X105(mm2)te2sp=A/A=0.027V0.03,取p=0.03te g te te工況1：w=0.197(mm),w=kw=0.295(mm)V0.30mm0 max0滿足抗裂要求。地震荷載：根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5073—2000)計(jì)算。采用擬靜力法計(jì)算地震作用效應(yīng)，各質(zhì)點(diǎn)水平向地震慣性力代表值按下式計(jì)算F二agGa/gihEii式中Fi—作用在質(zhì)點(diǎn)i的水平向地震慣性力代表值;g—地震作用的效應(yīng)折減系數(shù)，取g=0.25；G—集中在質(zhì)點(diǎn)的重力作用標(biāo)準(zhǔn)值；Eia—質(zhì)點(diǎn)i的動(dòng)態(tài)分布系數(shù)，按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》i(DL5073—2000)第8.1.3條規(guī)定采用；a—水平向設(shè)計(jì)地震加速度代表值；a=0.1g；hhg—重力加速度。計(jì)算得：F=4.25KN。i2)中墩橫向應(yīng)力計(jì)算工G工MBQmzx= + minAI2式中：omax—墩底截面應(yīng)力的最大值和最小值(MPa)；工G—每米長中墩上作用的垂直荷載的總和，工G=170.2KN。工M—每米長中墩上各作用荷載對(duì)墩底截面順?biāo)鞣较蛑匦妮S的力矩總和，工M=53.82KN.moA—墩底計(jì)算截面面積，A=1X0.8=0.8m2oB—墩底截面寬度，B=0.8mo—墩底計(jì)算截面對(duì)順?biāo)鞣较蛑匦妮S的慣性矩，I=1XB3/12=0.043m3。計(jì)算得：Omj713.4KN/m2=713.4如Vf=12500kpa；O=287.9KN/m2=287.9kpaVf1300kPaminkpa1300kPa由以上計(jì)算結(jié)果知，中墩墩底截面兩側(cè)在最不利受力條件下均滿足C25混凝土的允許抗壓及抗拉強(qiáng)度要求，不需要配置受力鋼筋,按構(gòu)造配置鋼筋即可。本工程中墩在鉛直方向?qū)倨氖軌簶?gòu)件，在水平方向?qū)偈芾瓨?gòu)件。按《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》p=0.15%,取p=0.2%，鋼筋min保護(hù)層厚度取為5厘米，則：A=0.2%X1000X1240=2480(mm2)。g豎向受力鋼筋選用7少22@150(A=2661mm2)，水平鋼筋選用少12@— g200(A=678mm2)。g3排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了排除上游滲水，減少揚(yáng)壓力，增加底板的穩(wěn)定性，在泄槽及消能段底板下設(shè)縱、橫向排水溝，將滲水集中縱向排水溝排入下游出水渠。橫向排水溝共設(shè)5道（其中增設(shè)閘室后橫向排水溝一道），斷面尺寸為600X600mm,內(nèi)設(shè)少100透水管，透水管周圍回填0.2—4cm碎石。在泄槽與邊墻接縫處設(shè)縱向排水溝2道，與