扶壁式挡土墙计算书.docx

扶壁式挡土墙计算书溢洪闸的上下游连接段边墙较高，采用C20扶壁式挡土墙。墙高自12.217.4m高不等，在此选用17.4m墙高为例进行计算。其余计算方法相同，不再一一列出。(一)基本设计资料1钢筋砼扶壁式挡土墙，墙高H17.4m，埋入土中深度h1.4m，墙趾板按照无覆盖土考虑。2墙后回填土参数考虑墙过高，土压力过大，采用水泥土回填，容重取用=1.8T/m3。要求等值内摩擦角55。等值内摩擦角是指把粘聚力计入内摩擦角内的数值，其值可以用下式计算：式中：，C为现场实测回填土的内摩擦角和粘聚力。3抗滑稳定系数KC1.3，倾覆稳定系数K01.5，滑动摩擦系数f0.4。4C20砼抗压强度fC10.0N/mm2；抗拉强度f11.10N/mm2II级钢筋抗拉强度g310N/mm2。II级钢筋弹性模量Eg2.0105 N/mm25砼裂缝容许开展宽度max0.25mm(二)计算方法1计算的一般方法扶壁式挡圭墙由趾板、踵板、墙面板及肋四部分组成，设计时取两肋跨中到跨中或肋中到肋中为一计算单元；对于趾板和肋分别按矩形或肋形悬壁梁考虑；对于墙面板和踵板是三向固定板，属超静定结构，按简化假定的近似方法进行计算。具体计算采用城市道路设计手册中挡土墙设计的有关章节提供的简化方法。2墙面板和踵板计算荷载(1)墙面板为简化计算，近似采用图1中的梯形ABCDE来代替相应的法向应力图，外力图形中假设。对于两肋中点的正弯矩采用跨中1/2段承受最大土压力Pj(图2)；对于墙面板与肋固着端的负弯矩，采用第三个H1段承受最大土压力Pj(图3)。(2)踵板考虑踵板与墙面板的固着作用，作用于踵板上的法向应力按三角形分布计算，最大值在踵板端处等于W(图4)。式中：M1墙趾板固着端处的计算弯矩，(Tm)；2踵板端处的地基反力，T/m2；回填土容重，T/m3；h砼容重，T/m3。3墙面板和踵板的弯矩计算(1)与肋相交处的水平负弯矩墙面板：踵板：(2)肋跨中点之水平正弯矩墙面板：踵板：(3)背面取垂直弯矩墙面板最大垂直负弯矩M-0.03H1H1l，垂直正弯矩为垂直负弯矩的1/4。4肋上的作用荷载及其厚度计算取跨中一段的墙面板与肋共同作用，构成一变截面的悬壁式T形梁，其弯矩和剪力如下：ENfjHiSwi(0.5Hi+hi)MHi式中：Swi为T形梁的受压区有效翼缘宽度，；b肋宽；l跨间净距。(三)尺寸及配筋计算1土压力计算2基本尺寸的确定(1)节跨布置跨间净距：l=0.30.5H1=4.88.0m，取l=7.2m悬壁长度l0.417.2=2.915，取l2.9m肋厚度取b=900mm(2)确定墙面板及底板的厚度及底板宽墙面板厚度采用初步设计时确定的顶宽600mm，底宽1000mm；初设底板厚度为1400mm。根据墙面板的抗弯能力与外弯矩相等的原则，水平负弯矩控制：采用配筋率0.5%则10.270，10.910，18.14，1219.8。则故面板厚度足够。底板宽度的计算(考虑到地基承载力较小，故取用较大的底宽)取B12.0m。底板全宽为BB1+B2+B32.0+1.0+6.09.0m底板厚度的核算1)按趾板弯矩核算先计算底板的地基反力土重及力臂：W1661.8172.8T，Z1.5m自重及力臂：W191.4+0.81672.563.5T，Z1.008m总法向力：N172.8+63.5236.3T总弯矩：M172.81.5-1.0063.5-158.0437.16Tm故max=29.01T/m2min=23.5T/m2即趾端处1=23.5T/m2踵端处2=29.0T/m2则趾根部弯矩设0.3%，则1359.02)按踵板弯矩核算设0.5%，则1219.8则故认为底板厚度可以满足。3墙身稳定验算全墙总法向力M236.3T总稳定力矩My172.8(1.5+3)+91.42.54.5+0.8162.52.5999.35 Tm验算抗滑安全系数抗倾安全系数故认为均满足要求。4墙体配筋及裂缝开展宽度的计算(1)墙面板最大水平负弯矩及裂缝开展宽度的计算h0600-400560mm故其计算出的配筋率小于最小配筋率，故采用最小配筋率(0.15%)配置N2。墙高8m以上为12100，墙高8m以下为14100，钢筋布置在面板背侧沿全长布置。最大水平正弯矩故依旧采用最小配筋率配筋，布设N3在面板墙胸一侧，布法同N2。墙面板与肋结合处中部1m高的条带的剪力由下式计算X1h0=0.15956089.04mm故不需配置箍筋最大垂直负弯矩故计算出的配筋率小于最小配筋率，采用最小配筋率配置N4，14100，置于N2外侧(靠墙胸一侧)，下部埋入踵板内。最大垂直正弯矩故依旧采用最小配筋率配置N5，14100，置于N3钢筋内侧(靠墙背一侧)踵板顶面，平衡墙面板最大垂直负弯矩的配筋计算故采用最小配筋率配置N8，14100，置于N6下面，纵向布置同N4。计算两肋中间1宽的垂直墙条底部的剪力故不需配置箍筋面板配筋均采用最小配筋率进行，经验算各自的裂缝开展宽度均小于0.25mm，裂缝具体计算可以参考以下踵板中的裂缝算法。(2)踵板的配筋及裂缝开展宽度的计算趾根部的弯矩M147.36Tm趾端处剪力最大值35.46T最大水平纵向负弯矩的配筋和裂缝开展宽度的计算按水平负弯矩配筋h0=1400-40=1360mm因弯矩较大，经计算需配用较大的钢筋面积才能满足抗裂要求，选用928(Ag5542mm2)则钢筋的实际应力为故最大裂缝宽度为故踵板顶部沿纵向布置钢筋N6，其横向布置为：外2m采用每延米928，中2m采用每延米628，内2m采用每延米620。最大正弯矩的配筋和裂缝开展宽度的计算经过试算，需要较大的钢筋面积才能满足裂缝开展要求，选用钢筋N，925(Ag4418mm2)，钢筋横向布置同N6。则钢筋应力踵板端部与肋结合处的最大剪力计算故从理论上可以不配置箍筋，但为了增强钢筋的整体性和提高抗剪，依旧在端部配置四肢箍筋10250。(3)趾板的配筋及裂缝开展宽度的计算根据趾板厚度核算时的结果，取P%0.30%则选用钢筋N1每延米2280(Ag4752mm2)。则N1钢筋每隔一根延伸至踵板底部，起分布和架立筋作用。(4)肋的配筋及裂缝开展宽度的计算肋背受力钢筋的计算选取4个截面(4m、8m、12m、16m)分别计算弯矩，配筋和裂缝，把计算结果列成表格如下：肋背受力钢筋设置表表1Hi(m)梁高H(m)肋高B3i(m)有效翼缘宽度Swi弯矩钢筋型号和根数(每延米)N11实际配筋面积(mm2)42220152027005.186201885838103010450069.12620188512540045006300326.591020422466216700060008100995.33102010226943注：表中钢筋面积大都按水工大尺寸构件的最小配筋率同时参照抗裂要求而定。截面应力复核计算表表2Hi(m)h(mm)X(mm)Z钢筋应力g(N/mm2)42220402180263.23198013.6183810403770398.23537101.6012540071.965328.04433.275049.87162.4316700068.466931.54995.36599.78212.0裂缝开展宽度计算表表3Hi(m)g(N/mm2)Ai(3d+a)b(mm)Stk413.6190000318.00.038101.6090000318.00.2412162.43142200209.350.2116212.00142200143.550.23水平拉筋的计算水平拉筋N9承受的墙面板水平条带的端点剪力为按中心受拉构件配筋采用钢筋N912250，以“匚”形式套固于钢筋N5之上。经计算裂缝开展宽度满足要求水平拉筋的计算踵板纵向条带的端点剪力为按中心受拉构件配筋选用钢筋N10，以“凵”形式套固于延伸过来的N1上。经验算裂缝开展宽度满足要求。