道路、电气、结构合集版-扶壁式挡土墙细部尺寸验算yg.xls
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1、扶扶壁壁式式挡挡土土墙墙细细部部尺尺寸寸验验算算墙 高H(米)埋土深度h(米)墙背填料容重(kN/m3)内摩擦角()地基容许承载力(kPa)1.51.51835400一、土压力计算:1、活载换算土层高度:h0=200/(13+0.577(H+2a)=0.8(m)2、用朗金公式计算土压力(=0)Ka=0.2710=h0Ka=3.9(kN)H=(h0+H)*Ka=11.22(kPa)全墙承受的土压力及其对基底的弯矩:EX=ECOS=11.34(kN)MH=KaH2(3h0+H)/6=7.13(kN)(二)、墙身尺寸的确定:1、肋净距l、肋外悬臂长度l肋宽b:假定底板厚h3=0.3mH1=H-h3=
2、1.2(m)L=0.30.5H1=0.36l=0.41L=0.41(m)b=l/8L/6=0.125 初拟尺寸如右图所示:2、墙面板厚度:1)、根据水平负弯矩确定墙面厚度:pj=h0+hL=h0+HLKa=6.83(kPa)负弯矩为:M=pjL2/12=-0.569166667(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=-0.68(kNm)取配筋率=0.5%得,=Rg/Ra=0.141A0=(1-0.5)=0.131墙面板截面有效厚度为:h0SQRT(cMj/(A0bRa)=0.06(m)2)、根据桥规第4.1.13条(混凝土单独抗剪,箍筋按要求布置)确定墙面板厚度:Qj0.0
3、38R1bh0,则h0Qj/(0.038Rib)=1.2Q/(0.038Rib)=1.2(Lpj/2)/(0.038RLb)=5.14(cm)根据计算结果,h00.06取h0=0.3m,保护层厚度取B2=0.34(m)3、底板长度:踵板长度为:容重修正系数=B3=KcEx/(f(H1+h0)-B2=0.62(m)趾板长度为:B1=0.5fH(2H0+h)/(Kc*(H0+h)-0.25(B2+B3)=0.05取B1=0.10(m)底板全长为B=(B1+B2+B3)=1.06(m)4、底板厚度:1)、按趾板弯矩确定底板厚度:设基底应力按三角形分布,即2=0N=KcEx/f=36.86(kN)1=
4、2N/B 69.55(kPa)3=1(B2+B3)/B=62.99(kPa)趾板弯矩(2=0)为:M1=0.3(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:M1j=1.2M1=0.36(kNm)取配筋率为=0.5%A0=Rg/Ra(1-0.5Rg/Ra)=0.131底板有效截面厚度为:h0SQRT(cMij/(A0bRa)=0.02(m)b为系数,取b=12)、按趾板剪力确定板厚度:趾板剪力为:1=0Q1=B11-hhpj-(h-hpj)-B11/(2B)=3.72按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Q1j=1.2Q1=4.46(kN)根据桥规第4.1.12条(截面尺寸要求),可得有效厚度为:h0
5、Q1j/(0.051bSQRT(R)=0.23cmb为系数,取b=100根据桥规第4.1.13条(混凝土抗剪,箍筋按要求布置),可得有效厚度为:h0Q1j/(0.038RLb)=1.12cm3)、按踵板弯矩确定底板厚度:踵板端部剪力(=0,2=0)为:W=(H1+h0)+hh3+2.4M1/B23=45.37(kPa)踵板与肋相交处的水平弯矩为:M=-WL2/12=-3.78(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=-4.54(kNm)取配筋率为=0.5%A0=Rg/Ra(1-0.5Rg/Ra)=0.13有效截面厚度为:h0SQRT(cMij/(A0bRa)=0.07(m)4
6、)、按踵板剪力确定厚度:根据桥规第4.1.12条(截面尺寸要求),可得有效厚度为:h0Qj/(0.051bSQRT(R)=1.2WL/2/(0.051bSQRT(R)=1.38(cm)以上四项计算,要求h00.07m,取h0=0.2m,保护层厚度为0.04m,则h3=0.24,符合初始假定h3=三、墙身稳定性及基底应力验算:1、全墙总法向力N和总稳定力矩My(如右图所示):1)、踵板上覆土重W及力臂Zw(对趾板端点,以下同)W=hB3(H1+h0)=22.32(kN)Zw=B1+B2+B3/2=0.75(m)2)、墙体自重G及力臂ZG:(1)、墙面板:WA=hH1B2=10.2(kN)ZA=B
7、1+B2/2=0.27(m)(2)、底板:WB=hh3B=7.95(kN)ZA=B/2=0.53(m)G=WA+WB=18.15(kN)ZG=(WAZA+WBZB)/G=0.38(m)(3)、墙趾板上覆土重Wb及力臂Zwh:Wh=hB1(h-h3)=2.16(kN)Zwh=B1/2=0.05(m)全墙总方法力为:N=W+G+Wh=42.63(kN)总稳定力矩:Wy=WZw+GZG+WhZWh=23.75(kNm)2、抗滑动稳定系数检算:Kc=Nf/Ex=1.53、抗倾覆稳定系数验算:K0=Wy/MH=3.334、偏心矩验算:ZN=(Wy-MH)/N=0.39(m)B/6=0.18(m)e=B/
8、2-ZN=0.145、基底应力验算:1,2=N(16e/B)/B=72.09kPa8.35四、墙身配筋和裂缝开展宽度计算:1、墙面板:1)、与肋相交处的最大水平负弯矩为:M=-pjL2/12=-0.569166667(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=-0.683(kNm)(1)配筋:截面有效厚度h0=0.3(m)A0=cMj/(bh02Ra)=0=1-SQRT(1-2A0)=0=Ra/Rg=0.00%Ag=bh0=0.000E+00(m2)采用钢筋N2布置在墙面板背沿墙面板竖直方向,中部H1/2段采用每延米914(Ag=13.85cm2),在顶部H1/4和底部H1/8
9、段采用每延米514;在纵向延长方向上,N2钢筋自肋板向跨中延伸1/4加锚固长,另一侧为悬臂长。(2)裂缝宽度:Ag=根据桥规第4.2.5条,有最大裂缝宽度公式:fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)式中C1=1.0(螺纹筋),C2=1.5(长期荷载),C3=1.15(板式受弯构件),以下裂缝计算中C1、C2和C3取值同上。实际配筋率为:=Ag/(bh0)=0.46%受拉钢筋应力为:g=M/(0.87Agh0)=1574.52(kPa)fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)=0.00mm2)、肋跨中点处的最大水平正弯矩:M=pjL2/20=0.34
10、(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=0.408(kNm)(1)配筋:A0=cMj/(bh02Ra)=0=1-SQRT(1-2A0)=0=Ra/Rg=0.00%Ag=bh0=0.00E+00(m2)采用钢筋N3每延米912(A9=10.18(cm2)(2)裂缝宽度:实际配筋率为:=Ag/(bh0)=0.0030.30%受拉钢筋应力为:9=M/(0.87Agh0)=1279.65(kPa)最大裂缝宽度为:fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)=0.001mm钢筋N3沿墙面板竖直方向3H1/4范围内用全值每延米912,上、下各H1/8段内用半值每延米5
11、12;在纵向延长方向,钢筋N3自跨中向两侧各延伸1/4加锚固长度。3)、墙面板与肋结合处中部1m宽带的剪力为:Q=pjL/2=3.415(kN)按桥规第4.1.2条得计算剪力为:Qj=1.2Q=4.1(kN)根据桥规第4.1.13条(混凝土单独抗剪,箍筋按构造布置),要求有:0.038R1bh0=119.7(kN)无需配置抗剪箍筋,箍筋按构造要求布置。4)、最大垂直负弯矩:h1=(h0+H1)=9.76(kPa)最大垂直负弯矩为:M=-0.03(h0+h1)H1L=-0.49(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=-0.588(kNm)(1)配筋:A0=cMj/(bh02R
12、a)=0=1-SQRT(1-2A0)=0=Ra/Rg=0.00%Ag=bh0=0m2采用钢筋N4每延米149(Ag=13.85cm2)(2)裂缝宽度:实际配筋率为:=Ag/(bh0)=0.46%受拉钢筋应力为:9=M/(0.87Agh0)=1355.52(kN)最大裂缝宽度为:fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)=0mm钢筋N4在墙面板背面沿竖向布置,置于N2钢筋外侧(靠面坡一侧),钢筋下部埋入踵板内,上部可在距墙面板顶H1/6加锚固长度处截断。在墙面板纵向中2L/3段处用全值每延米1414,两端靠近肋的L/6段用半值每延米714。5)、最大垂直正弯矩:M=(0.03
13、(h0+h1)H1L)/4=0.12(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=0.14(kNm)(1)配筋:A0=cMj/(bh02Ra)=0.0002=1-SQRT(1-2A0)=0=Ra/Rg=0.00%Ag=bh0=0m2采用钢筋N5每延米810(Ag=6.28cm2)(2)裂缝宽度:实际配筋率为:=Ag/(bh0)=0.21%受拉钢筋应力为:9=M/(0.87Agh0)=732.12(kN)最大裂缝宽度为:fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)=0mm 钢筋 N5布置在墙面板面坡部分,竖直置于钢筋N3内侧(靠墙背一侧),沿纵向中2L/3段用全值
14、每延米810,两端靠近肋L/6端用半值,但因本计算的配筋率接近最小配筋率,故均按810布置。6)、踵板顶面平衡墙面板最大垂直负弯矩的配筋:h0=0.2m由4)中的计算知最大负弯矩为:Mj=-0.588(kNm)A0=cMj/(bh02Ra)=0.002=1-SQRT(1-2A0)=0.002=Ra/Rg=0.01%故=0.15%Ag=bh0=0.0003m2采用钢筋N8每延米912(Ag=10.18cm2)钢筋N8布置在N6的下面,纵向布置与N4相同,横向长度可用B2/2。7)、两肋中间1m宽的垂直墙条底部的水平剪力:当L/H1=0.830.5时,可近似计算水平剪力 Q=0.4H1L=3.9(
15、kN)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Qj=1.2Q=4.68(kN)根据桥规第4.1.13条(混凝土单独抗剪,箍筋按构造布置),要求有:0.038R1bh0=79.8(kN)无需配置抗剪箍筋,箍筋按构造要求布置。2、踵板 1)、最大水平纵向负弯矩:趾板跟部的弯矩为:M1=0.21(kNm)踵板端处的法向应力(=0时)为:W=(H1+h0)+hh3+2.4M1/B23-2=34.96(kPa)最大水平负弯矩为:M=-WL2/12=-2.91(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=-3.49(kNm)(1)配筋:h0=0.2mA0=cMj/(bh02Ra)=0.01=1-S
16、QRT(1-2A0)=0.01=Ra/Rg=0.04%Ag=bh0=7.08333E-05m2采用钢筋N6每延米1516(Ag=30.17cm2)(2)裂缝宽度:实际配筋率为:=Ag/(bh0)=1.51%受拉钢筋应力为:g=M/(0.87Agh0)=5543.3(kN)最大裂缝宽度为:fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)=0mm 钢筋N6布置在踵板顶部沿纵向布置,在纵向延长方向的钢筋长度自肋向跨中伸长L/4加锚固长度,另一侧为悬臂长;横向将B3三等分,外B3/3段采用全值每延米1316,内B3/3段相应地采用全值的2/3和1/3,即每延米916和516。2)、最大水
17、平纵向正弯矩:最大水平正弯矩为:M=WL2/20=1.75(kNm)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mj=1.2M=2.1(kNm)(1)配筋:A0=cMj/(bh02Ra)=0.01=1-SQRT(1-2A0)=0.01=Ra/Rg=0.04%Ag=bh0=7.08333E-05m2采用钢筋N7每延米1016(Ag=20.11cm2)(2)裂缝宽度:实际配筋率为:=Ag/(bh0)=1.01%受拉钢筋应力为:g=M/(0.87Agh0)=5001.23(kN)最大裂缝宽度为:fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)=0mm 钢筋N7在踵板底部沿墙纵向布置,在纵向延长方
18、向上的钢筋长度为自跨中向两侧各伸长L/4加锚固长度;在横向的布筋密度同钢筋N6。3)踵板端部与肋结合处的最大剪力:Q=WL/2=17.48(kN)按桥规第4.1.2条得计算剪力为:Qi=1.2Q=20.976(kN)根据桥规第4.1.13条(混凝土单独抗剪,箍筋按构造布筋),要求有:0.038R1bh0=79.8(kN)需设置抗剪箍筋。取箍筋间距Sk=20cm,采取单箍4股,直径为12,同一截面上箍筋的面积Ak=根据桥规4.1.10条的公式有:箍筋配筋率为:k=Ak/(Skb)=0.23%斜截面内纵向受拉主筋共同的配筋率为:P=100=0.40斜截面内纵向受拉主筋共同的抗剪能力为:Qhk=0.
19、0349h0SQRT(2+P)kRgkSQRT(R)=158.11(kN)根据桥规第4.1.11条,斜截面满足以下要求QjQhk,箍筋配置满足要求。3、肋:1)、肋背受力钢筋 肋背受力钢筋布置在肋背,承受肋和两侧L/2段内土压力产生的全部弯曲拉应力,通常根据墙高选用23个截面分别计算。本算例选择Hi=4m、6m、9.3m三个截面。(1)、配筋 肋为T形梁,它的配筋计算公式见桥规第4.1.17条和第4.1.16条。这里以Hi=9.3截面说明肋配筋计算过程,其它截面的配筋见下表。Hi=1.2mSw=bi=1.2h1=0.34m弯矩为:MHi=Hi2Sw(Hi+3h0)KaCOS/6=5.06(kN
20、m)按桥规第4.1.2条得计算弯矩为:Mhij=1.2MHi=6.07(kNm)根据桥规第4.1.17条判别T形截面的类别:h0=B3+B2-0.04=0.92mcMhij=7.59(kNm)Rabihi(h0-hi/2)=2601(kNm)cMhijRabihi(h0-hi/2),即翼缘板位于受压区,截面配筋计算按宽度为bi的矩形截面进行。A0=cMHij/(bih02Ra)=0.001=1-SQRT(1-2A0)=0.001=Ra/Rg=0.004%Ag=bih0=0.0000440m2肋 背 受 力 钢 筋Hibi=SwMHiMHijH0(m)(m)(kNm)(kNm)(m)42.421
21、81.64217.972.2363.28745.91895.093.21.21.25.066.070.92 2)、裂缝宽度:三个截面裂缝宽度见下表:各截面裂缝宽度值Hi(m)Ag(cm2)(%)g(kPa)d(mm)421.990.0004142575.7320643.990.0004260906.44209.365.980.00029133056.120 从表中可知,各截面裂缝宽度均小于0.2mm,满足要求。3)、水平拉筋:水平拉筋N9承受墙面板水平条带的端点剪力为:Q=pjL/2=3.415(kN)按桥规第4.1.2条得计算剪力为:Qj=1.2Q=4.1(kN)按轴心受拉构件配筋,根据桥规
22、第4.1.5条有:AgcQj/Rg=0.000021m2采用钢筋N9(412,Ag=4.52cm2)在墙面板坡以“”形套在N5上,横穿全部肋身;沿墙高方向,顶部H1/4及底部H1/8段用半值为212,其余用全值为412。4)、垂直拉筋:踵板纵向条带的端点剪力为:Q=WL/2=17.48(kN)按桥规第4.1.2条得计算剪力为:Qj=1.2Q=20.98(kN)按轴心受拉构件配筋,根据桥规第4.1.5条有:AgcQj/Rg=0.000109m2采用钢筋N10每延米528(Ag=30.79cm2)。钢筋N10在踵板底部以“”形套固于由趾板底部伸过来的N1上,上部伸入肋不小于搭接长度0.75m;沿踵
23、板横向将B3分为三等分,外B3/3用配筋量的全值(528),中、内B3/3段分别采用全值的2/3、1/3(428、228)。4、趾板:1)配筋:A0=cMij/(bh02Ra)=0.001=1-SQRT(1-2A0)=0.001=Ra/Rg=0.004%Ag=bh0=0.0000070m2采用钢筋N1每延米412(Ag=4.52cm2)。2)裂缝宽度实际配筋率为:=Ag/(bh0)=0.00226受拉钢筋应力为:g=M1/(0.87Agh0)=2670.13(kPa)最大裂缝宽度为:fmax=C1C2C3g/Eg(30+d)/(0.28+10)=0mm 钢筋N1布置在底板底部,横向承受趾板弯矩
24、M1;钢筋长度除满足锚固长度要求外,一部分可延伸至踵板底部,起分布和架立钢筋作用。相应于肋宽的范围内,不少于2根延伸至踵板端,以便套固垂直拉筋N10;趾板端不少于2根,呈直角弯起钩于底部架立钢筋上。混凝土标号内摩擦角()摩擦系数f抗滑动系数(Kc)抗倾覆系数(K0)立壁面坡坡度(1:n)活荷载为混凝土标号R=(Mka)抗压设计强度Ra=(kPa)350.41.31.50.05汽车-超20级1585000.6(m)取L=1(m)0.17(m)取b=0.2(m)Ri=1.05扶扶壁壁式式挡挡土土墙墙细细部部尺尺寸寸验验算算2)、根据桥规第4.1.13条(混凝土单独抗剪,箍筋按要求布置)确定墙面板厚
25、度:0.04,则1.07(m)(参看悬臂式挡土墙算例),则有(kN)0.002m0.01mh0Qj/(0.038Rib)=1.2Q/(0.038Rib)=1.2(Lpj/2)/(0.038RLb)m,保护层厚度取根据桥规第4.1.13条(混凝土抗剪,箍筋按要求布置),可得有效厚度为:0.01(m)0.3m。1.30满足要求m,保护层厚度为0.04m,1.5满足要求0.18满足要求400满足要求0(cm2)13.85c0.2mm满足要求 采用钢筋N2布置在墙面板背沿墙面板竖直方向,中部H1/2段采用每延米914(Ag=13.85cm2),在顶部H1/4和底部H1/8段采用每延米514;在纵向延长
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