挡墙计算书.docx

衡重式挡土墙验算[执行标准：水利]
计算项目： 衡重式挡土墙 10
计算时间：2015-08-07 11:37:45 星期五
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原始条件:

墙身尺寸:
墙身总高: 9.670(m)
上墙高: 4.000(m)
墙顶宽: 0.500(m)
台宽: 1.400(m)
面坡倾斜坡度: 1:0.050
上墙背坡倾斜坡度: 1:0.490
下墙背坡倾斜坡度: 1:-0250
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b2: 0.800(m)
墙趾台阶h2: 0.800(m)
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率: 0.100:1
下墙土压力计算方法: 力多边形法

物理参数：
圬工砌体容重: 23.000(kN/m3)
圬工之间摩擦系数: 0.700
地基土摩擦系数: 0.500
墙身砌体容许压应力: 800.000(kPa)
墙身砌体容许剪应力: 190.000(kPa)
墙身砌体容许拉应力: 70.000(kPa)
墙身砌体容许弯曲拉应力: 110.000(kPa)

挡土墙类型: 抗震区挡土墙
墙后填土内摩擦角: 35.000(度)
墙后填土粘聚力: 0.000(kPa)
墙后填土容重: 19.000(kN/m3)
墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度)
地基土容重: 20.000(kN/m3)
地基土浮容重: 10.000(kN/m3)
修正后地基承载力特征值: 560.000(kPa)
地基承载力特征值提高系数:
墙趾值提高系数: 1.200
墙踵值提高系数: 1.300
平均值提高系数: 1.000
地震作用墙趾值提高系数: 1.500
地震作用墙踵值提高系数: 1.625
地震作用平均值提高系数: 1.250
墙底摩擦系数: 0.500
地基土类型: 土质地基
地基土内摩擦角: 40.000(度)
地基土粘聚力: 0.000(kPa)
地震烈度: 设计烈度7度
水上地震角: 1.50
水下地震角: 2.50
水平地震系数: 0.10
重要性修正系数: 1.00
综合影响系数: 0.25
水平地震作用沿竖向分布形式: 梯形
抗震基底容许偏心距:B/6
地震力调整系数: 1.000
土压力计算方法: 库仑

坡线土柱:
坡面线段数: 2
折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数
1 5.000 0.000 1
第1个: 距离1.000(m),宽度4.000(m),高度2.000(m)
2 15.000 0.000 1
第1个: 距离0.000(m),宽度12.000(m),高度0.500(m)

地面横坡角度: 43.000(度)
填土对横坡面的摩擦角: 21.000(度)
墙顶标高: 0.000(m)

计算参数:
稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面
搜索时的圆心步长: 1.000(m)
搜索时的半径步长: 1.000(m)
筋带对稳定的作用: 筋带力沿圆弧切线
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第 1 种情况: 一般情况
[土压力计算] 计算高度为 10.034(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角： 22.381(度)
Ea=249.942(kN) Ex=64.562(kN) Ey=241.459(kN) 作用点高度 Zy=1.453(m)
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：
第2破裂角=27.749(度) 第1破裂角=22.297(度)
Ea=177.628(kN) Ex=81.334(kN) Ey=157.913(kN) 作用点高度 Zy=1.667(m)
计算下墙土压力
按力多边形法计算得到:
破裂角： 47.000(度)
Ea=299.693(kN) Ex=299.146(kN) Ey=18.107(kN) 作用点高度 Zy=2.613(m)
墙身截面积 = 27.443(m2) 重量 = 631.178 (kN)
衡重台上填料重(包括超载) = 110.625(kN) 重心坐标(2.115,-1.857)(相对于墙面坡上角点)
(一) 滑动稳定性验算
基底摩擦系数 = 0.500
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度 = 5.711 (度)
Wn = 738.122(kN) En = 213.005(kN) Wt = 73.812(kN) Et = 361.077(kN)
滑移力= 287.265(kN) 抗滑力= 475.563(kN)
滑移验算满足: Kc = 1.655 > 1.200

地基土层水平向: 滑移力= 380.480(kN) 抗滑力= 465.518(kN)

地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.224 > 1.200

(二) 倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 2.505 (m)
相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 4.267 (m)
相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 7.337 (m)
相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 4.288 (m)
相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 2.250 (m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩= 1269.701(kN-m) 抗倾覆力矩= 2708.287(kN-m)
倾覆验算满足: K0 = 2.133 > 1.500

(三) 地基应力及偏心距验算
基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力
取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距
作用于基础底的总竖向力 = 951.126(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1438.586(kN-m)
基础底面宽度 B = 3.653 (m) 偏心距 e = 0.314(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.513(m)
基底压应力: 趾部=394.665 踵部=126.036(kPa)
最大应力与最小应力之比 = 394.665 / 126.036 = 3.131

作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.314 <= 0.167*3.653 = 0.610(m)

墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=394.665 <= 672.000(kPa)

墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=126.036 <= 728.000(kPa)

地基平均承载力验算满足: 压应力=260.351 <= 560.000(kPa)

(四) 基础强度验算
基础为天然地基，不作强度验算

(五) 上墙截面强度验算
上墙重力 Ws = 145.360 (kN)
上墙墙背处的 Ex = 81.334 (kN)
上墙墙背处的 Ey = 39.854 (kN)
相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 0.990 (m)
相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 1.667 (m)
相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 1.843 (m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 0.442(m)
截面宽度 B = 2.660 (m) 偏心距 e1 = 0.888(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.888 <= 0.400*2.660 = 1.064(m)

截面上压应力: 面坡=209.113 背坡=-69.854(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 209.113 <= 800.000(kPa)

拉应力验算满足: 计算值= 69.854 <= 110.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -18.164 <= 190.000(kPa)

斜截面剪应力检算:
验算斜截面与水平面的夹角 = 28.962(度)

斜剪应力验算满足: 计算值= 22.081 <= 190.000(kPa)

(六) 墙底截面强度验算
验算截面以上，墙身截面积 = 26.765(m2) 重量 = 615.602 (kN)
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.506 (m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力 = 902.246(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1429.933(kN-m)
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.585(m)
截面宽度 B = 3.726 (m) 偏心距 e1 = 0.278(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.278 <= 0.400*3.726 = 1.490(m)

截面上压应力: 面坡=350.605 背坡=133.692(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 350.605 <= 800.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -67.389 <= 190.000(kPa)

(七) 台顶截面强度验算
[土压力计算] 计算高度为 8.870(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角： 22.381(度)
Ea=249.942(kN) Ex=64.562(kN) Ey=241.459(kN) 作用点高度 Zy=1.453(m)
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：
第2破裂角=27.749(度) 第1破裂角=22.297(度)
Ea=177.628(kN) Ex=81.334(kN) Ey=157.913(kN) 作用点高度 Zy=1.667(m)
计算下墙土压力
按力多边形法计算得到:
破裂角： 47.000(度)
Ea=228.308(kN) Ex=227.891(kN) Ey=13.794(kN) 作用点高度 Zy=2.150(m)
[强度验算]
验算截面以上，墙身截面积 = 23.721(m2) 重量 = 545.572 (kN)
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.581 (m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力 = 827.903(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=802.227(kN-m)
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 0.969(m)
截面宽度 B = 3.086 (m) 偏心距 e1 = 0.574(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.574 <= 0.400*3.086 = 1.234(m)

截面上压应力: 面坡=567.683 背坡=-31.129(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 567.683 <= 800.000(kPa)

拉应力验算满足: 计算值= 31.129 <= 110.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -87.591 <= 190.000(kPa)

(八) 整体稳定验算
最不利滑动面:
圆心: (-1.80793,-4.83500)
半径 = 6.66229(m)
安全系数 = 1.262
总的下滑力 = 697.502(kN)
总的抗滑力 = 880.028(kN)
土体部分下滑力 = 697.502(kN)
土体部分抗滑力 = 880.028(kN)
筋带的抗滑力 = 0.000(kN)

整体稳定验算满足: 最小安全系数=1.262 >= 1.250

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第 2 种情况: 地震情况
[土压力计算] 计算高度为 10.034(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角： 25.925(度)
Ea=260.899(kN) Ex=67.392(kN) Ey=252.044(kN) 作用点高度 Zy=1.496(m)
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：
第2破裂角=27.749度) 第1破裂角=22.297(度)
Ea=184.872(kN) Ex=84.651(kN) Ey=164.353(kN) 作用点高度 Zy=1.667(m)
计算下墙土压力
按力多边形法计算得到:
破裂角： 47.000(度)
Ea=322.566(kN) Ex=321.976(kN) Ey=19.488(kN) 作用点高度 Zy=2.613(m)
墙身截面积 = 27.443(m2) 重量 = 631.178 (kN)
衡重台上填料重(包括超载) = 110.625(kN) 重心坐标(2.115,-1.857)(相对于墙面坡上角点)
全墙地震力=18.545(kN) 作用点距墙顶高度=5.251(m)
(一) 滑动稳定性验算
基底摩擦系数 = 0.500
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度 = 5.711 (度)
Wn = 738.122(kN) En = 225.235(kN) Wt = 73.812(kN) Et = 404.770(kN)
滑移力= 330.957(kN) 抗滑力= 481.678(kN)
滑移验算满足: Kc = 1.455 > 1.100

地基土层水平向: 滑移力= 425.172(kN) 抗滑力= 469.429(kN)

地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.104 > 1.100

(二) 倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 2.505 (m)
相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 4.267 (m)
相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 7.337 (m)
相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 4.288 (m)
相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 2.250 (m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩= 1427.354(kN-m) 抗倾覆力矩= 2741.691(kN-m)
倾覆验算满足: K0 = 1.921 > 1.200

(三) 地基应力及偏心距验算
基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力
取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距
作用于基础底的总竖向力 = 963.357(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1314.338(kN-m)
基础底面宽度 B = 3.653 (m) 偏心距 e = 0.462(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.364(m)
基底压应力: 趾部=463.914 踵部=63.483(kPa)
最大应力与最小应力之比 = 463.914 / 63.483 = 7.308

作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.462 <= 0.167*3.653 = 0.609(m)

墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=463.914 <= 840.000(kPa)

墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=63.483 <= 910.000(kPa)

地基平均承载力验算满足: 压应力=263.698 <= 700.000(kPa)

(四) 基础强度验算
基础为天然地基，不作强度验算

(五) 上墙截面强度验算
验算截面以上地震力=3.634(kN) 作用点距墙顶高度=2.456(m)
上墙重力 Ws = 145.360 (kN)
上墙墙背处的 Ex = 84.651 (kN)
上墙墙背处的 Ey = 41.479 (kN)
相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 0.990 (m)
相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 1.667 (m)
相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 1.843 (m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 0.394(m)
截面宽度 B = 2.660 (m) 偏心距 e1 = 0.936(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.936 <= 0.400*2.660 = 1.064(m)

截面上压应力: 面坡=218.463 背坡=-77.983(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 218.463 <= 1200.000(kPa)

拉应力验算满足: 计算值= 77.983 <= 165.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -15.978 <= 285.000(kPa)

斜截面剪应力检算:
验算斜截面与水平面的夹角 = 29.481(度)

斜剪应力验算满足: 计算值= 25.383 <= 285.000(kPa)

(六) 墙底截面强度验算
验算截面以上，墙身截面积 = 26.765(m2) 重量 = 615.602 (kN)
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.506 (m)
验算截面以上地震力=18.156(kN) 作用点距墙顶高度5.153(m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力 = 910.068(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1306.843(kN-m)
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.436(m)
截面宽度 B = 3.726 (m) 偏心距 e1 = 0.427(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.427 <= 0.400*3.726 = 1.490(m)

截面上压应力: 面坡=412.200 背坡=76.296(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 412.200 <= 1200.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -56.969 <= 285.000(kPa)

(七) 台顶截面强度验算
[土压力计算] 计算高度为 8.870(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角： 25.925(度)
Ea=260.899(kN) Ex=67.392(kN) Ey=252.044(kN) 作用点高度 Zy=1.496(m)
因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：
第2破裂角=27.749(度) 第1破裂角=22.297(度)
Ea=184.872(kN) Ex=84.651(kN) Ey=164.353(kN) 作用点高度 Zy=1.667(m)
计算下墙土压力
按力多边形法计算得到:
破裂角： 47.000(度)
Ea=246.547(kN) Ex=246.097(kN) Ey=14.896(kN) 作用点高度 Zy=2.150(m)
[强度验算]
验算截面以上，墙身截面积 = 23.721(m2) 重量 = 545.572 (kN)
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.581 (m)
验算截面以上地震力=16.405(kN) 作用点距墙顶高度=4.714(m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力 = 835.445(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=699.290(kN-m)
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 0.837(m)
截面宽度 B = 3.086 (m) 偏心距 e1 = 0.706(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.706 <= 0.400*3.086 = 1.234(m)

截面上压应力: 面坡=642.312 背坡=-100.870(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 642.312 <= 1200.000(kPa)

拉应力验算满足: 计算值= 100.870 <= 165.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -77.012 <= 285.000(kPa)

(八) 整体稳定验算
最不利滑动面:
圆心: (-2.85678,-3.76056)
半径 = 8.17616(m)
安全系数 = 1.257
总的下滑力 = 810.645(kN)
总的抗滑力 = 1018.616(kN)
土体部分下滑力 = 804.610(kN)
土体部分抗滑力 = 1018.616(kN)
筋带的抗滑力 = 0.000(kN)
地震作用的下滑力 = 6.035(kN)

整体稳定验算满足: 最小安全系数=1.257 >= 1.250

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各组合最不利结果
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(一) 滑移验算

安全系数最不利为：组合2(地震情况)
抗滑力 = 481.678(kN),滑移力 = 330.957(kN)。
滑移验算满足: Kc = 1.455 > 1.100

安全系数最不利为：组合2(地震情况)
抗滑力 = 469.429(kN),滑移力 = 425.172(kN)。

地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.104 > 1.100

(二) 倾覆验算

安全系数最不利为：组合1(一般情况)
抗倾覆力矩 = 2708.287(kN-M),倾覆力矩 = 1269.701(kN-m)。
倾覆验算满足: K0 = 2.133 > 1.500

(三) 地基验算

作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合2(地震情况)

作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.462 <= 0.167*3.653 = 0.609(m)

墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)

墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=394.665 <= 672.000(kPa)

墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)

墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=126.036 <= 728.000(kPa)

地基平均承载力验算最不利为：组合1(一般情况)

地基平均承载力验算满足: 压应力=260.351 <= 560.000(kPa)

(四) 基础验算
不做强度计算。

(五) 上墙截面强度验算
[容许应力法]:

截面上偏心距验算最不利为：组合2(地震情况)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.936 <= 0.400*2.660 = 1.064(m)

压应力验算最不利为：组合1(一般情况)

压应力验算满足: 计算值= 209.113 <= 800.000(kPa)

拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)

拉应力验算满足: 计算值= 69.854 <= 110.000(kPa)

剪应力验算最不利为: 组合1(一般情况)

剪应力验算满足: 计算值= -18.164 <= 190.000(kPa)

斜截面剪应力检算最不利为: 组合1(一般情况)

斜剪应力验算满足: 计算值= 117081 <= 285.000(kPa)

(六) 墙底截面强度验算
[容许应力法]:

截面上偏心距验算最不利为：组合2(地震情况)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.427 <= 0.400*3.726 = 1.490(m)

压应力验算最不利为：组合1(一般情况)

压应力验算满足: 计算值= 350.605 <= 800.000(kPa)

拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)

拉应力验算满足: 计算值= 0.000 <= 110.000(kPa)

剪应力验算最不利为: 组合1(一般情况)

剪应力验算满足: 计算值= -67.389 <= 190.000(kPa)

(七) 台顶截面强度验算
[容许应力法]:

截面上偏心距验算最不利为：组合2(地震情况)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.706 <= 0.400*3.086 = 1.234(m)

压应力验算最不利为：组合1(一般情况)

压应力验算满足: 计算值= 567.683 <= 800.000(kPa)

拉应力验算最不利为：组合2(地震情况)

拉应力验算满足: 计算值= 100.870 <= 165.000(kPa)

剪应力验算最不利为: 组合1(一般情况)

剪应力验算满足: 计算值= -87.591 <= 190.000(kPa)

(七) 整体稳定验算

整体稳定验算最不利为：组合2(地震情况)

整体稳定验算满足: 最小安全系数=1.257 >= 1.250