悬臂式挡土墙计算书.doc

高速公路桩基及支挡结构设计 悬臂式挡土墙设计计算1.1工程地质资料公路江门段K23+000-K23+110地面标高：150.00m；挡墙顶面标高：155.00m地层顺序：1.种植土含腐殖质约0.4m；2.低液限粘土：可-硬塑，厚度大于1.0m；地基允许承载力200-250KPa;3.泥岩全风化。呈硬塑状，厚度大于2.3m,地基允许承载力250KPa.4. 硅化灰岩：弱风化层，岩质较硬，厚度大于3.2m，地基允许承载力800KPa -1200KPa;1.2设计资料悬臂式路肩挡土墙墙高6m，顶宽b=0.25m，力壁面坡坡度1:m=1:0.05，基础埋深h=1m。墙背填土重度=18kN/m3 ，内摩擦角=30。地基土内摩擦角D=30，摩擦系数f=0.4，允许承载力=250KPa活荷载为公路-级，其等代土层厚度h0=0.7m。抗滑动和抗倾覆安全系数Kc1.3，K01.5。钢筋混凝土结构设计数据(1)混凝土标号C15，R=15MPa，抗压设计强度Ra=8500kPa，弹性模量Eh=2.3107kPa，抗拉设计强度Rl=1.05MPa(2)I级钢筋抗拉设计强度Rg=2.4105kPa，弹性模量Eg=2.1108kPa(3)裂缝允许宽度max=0.2mm。2.土压力计算由朗金公式计算土压力（=0）得全墙土压力E及力臂y为3.墙身尺寸计算3.1底板长度B假设底板厚度h3=0.5m，则当=18kN/m3，f=0.40时，查表得重度修正系数=1.07得踵板长度B3为 得踵板修正长度为 得趾板长度为 取B1=0.4m地板长度3.2力壁厚度力壁根部截面（Hi=H1=5.5m）得该截面的剪力Q1为 根据桥规第4.1.2条，计算内力为 (1)按配筋规定拟定厚度取配筋率=0.7%，有截面有效厚度(2)按斜裂缝限制规定拟定厚度截面有效厚度为力壁厚度由配筋率控制，取h0=0.48m，保护层厚度为0.04m，则力壁厚度为0.48+0.04=0.52mB2=0.53m，符合假设。3.3底板厚度作用于挡土墙基底的总反力为底板厚度由踵板控制，并假设地基反力近似地呈三角形分布（2=0），如右图所示（。图未画）踵板根部截面 可得该截面的剪力为（=0，2=0时） 该截面弯矩为 根据桥规第4.1.2条，计算内力Q3j，M3j (1) 按配筋率规定取配筋率=0.7%，查表可得A0=0.178，有 (2)按斜裂缝限制规定截面的有效厚度为 踵板厚度由配筋率控制，取h0=0.43m，取保护层厚度为0.04m，则踵板厚度为0.43+0.04=0.47m（与原假设的h3=0.5m符合）。4.墙体稳定性和基底应力验算4.1求全墙总竖向力N和抗倾覆力矩My（如图所示.未画）4.1.1踵板上填土重W及力臂Zw（对趾板端部的力臂，以下同） 4.1.2墙体自重G及力臂ZG力臂自重WA及力臂ZA 夹块自重WB及力臂ZB 趾板自重WC及力臂ZC踵板自重WD及力臂ZD 趾板上覆土重Wh及力臂Zh 全墙总竖向力及抗倾覆力矩为 4.2验算抗滑动稳定性系数 满足规定4.3验算抗滑稳定系数倾覆力矩M0为 满足规定4.4验算偏心距满足规定4.5验算基底应力 满足规定5.墙身配筋或裂缝开展宽度计算墙身配筋和裂缝开展宽度计算分别按力壁、趾板和踵板进行。为节省钢筋，应根据构件长度大小将构件划分为13段进行计算，以便拟定钢筋截断点，本算例挡土墙的分段如下图说所示（.未画）5.1内力计算各计算截面的剪力Qi和弯矩Mi计算值列于下表各截面内力值构件截面Qi(kN)Mi(kN*m)Qij(kN)Mij(kN*m)力壁a-a20.3816.3824.4619.66b-b64.7497.5077.69117c-c113.74229.67136.49275.6趾板d-d40.64.0748.724.88踵板f-f86.2348103.4857.6e-e85.12252.74102.14303.29注：Qij、Mij为按桥规第4.1.2条换算的截面计算内力。5.2配筋计算按桥规，运用有关公式计算各截面的配筋情况（保护层厚度取0.04m）。以力壁截面a-a-为例该截面有效厚度计算系数配筋率则所需钢筋截面面积为同理，可得到其它截面的配筋情况，考虑工地方便施工，配筋选用弯矩最大截面处来配筋。具体分列于表3-2表3-2 各截面配筋计算表构件截面Mij（Kn*m）h0(m)A0（%）Ag(cm2)选用钢筋力壁a-a19.660.310.0250.0250.092.791616b-b1170.410.0850.0890.3212.961616c-c275.60.4850.1440.1560.5526.751616趾板d-d4.880.460.0030.0030.010.461516踵板f-f57.60.460.0330.0340.125.51516e-e303.290.460.1760.1950.6931.715163.5.3裂缝开展宽度计算根据原桥规第4.2.5条，构件最大裂缝宽度（mm）可按下列公式计算：式中：C1-钢筋表面形状系数，本文用螺纹钢筋C1=1.0； C2-荷载作用系数，本文所有荷载都当作长期荷载，故C2=1.5； C3-构件形式系数，本文构件为板式受弯构件，故C3=1.15； d-纵向受拉钢筋直径（mm）； -含筋率； g-受拉钢筋在使用荷载下的应力。同样，以力壁a-a截面为例。配1616钢筋，此时Ag=32.2cm2。实际配筋率为：受拉钢筋应力为：（满足规定）同理，可得各截面的裂缝宽度计算值如表3-3表3-3 各截面裂缝宽度值构件截面Mi（kN*m）h0（m）（%）d(mm)g(kPa)fmax(mm)力壁a-a19.660.311.041622638.450.08b-b1170.410.7916101865.440.47c-c275.60.4850.6616202844.091.11趾板d-d4.880.460.66164037.720.02踵板f-f57.60.460.661647658.290.26e-e303.290.460.6616250942.411.39由上表可知，各截面最大裂缝开展宽度均小于0.2mm，满足规定。3.5.4斜截面抗剪强度验算根据桥规第4.1.13条，如截面受弯构件满足以下规定期，则不需进行斜截面抗剪计算，且仅按构造规定配置钢筋；式中： Qj-按桥规第4.1.13条，计算的截面最大剪力（kN）； Ri-混凝土抗拉强度（MPa）； b-截面宽度（cm），取100cm； h0-截面外受弯构件的有效厚度（cm）。各截面满足以上规定的情况如表3-4所示。表3-4 各截面满足抗剪强度情况构件截面h0(cm)0.038R1bh0(kN)Qij(kN)力壁a-a311236924.46b-b411635977.69c-c48.519352136.49趾板d-d461835448.72踵板f-f4618354103.48e-e4618354102.14由上表可知，各截面仅需要按构造规定配置箍筋。