xx防护工程抗滑桩计算书

工程设计计算书（桩基托梁挡土墙）工程名称：xx防护工程设计证号：170015-sj设计阶段：施工图专业：结施审订：校对：设计：xx设计研究院xxx年x月1工程概况本工程位于xx，由于上部土质松软，边坡较高，无法进行放坡开挖后砌筑防洪墙，xx，将原重力式防洪墙改为桩基托梁挡土墙方案。上部挡墙为仰斜式浆砌石挡墙，顶宽5m，面坡背坡均为1:0.2，墙顶高程312m，墙底高程300m；下部采用桩基+托梁，桩基为1.5×2m的方桩，托梁尺寸为1×2m，平台板厚0.5m。桩基嵌入岩层不小于6m。本工程上部挡墙采用北京理正软件设计研究院编制的《理正挡土墙设计软件》v3.6进行计算；下部桩基采用SAP84进行计算。2设计依据及标准2.1现行有关规范及规程：（1）《防洪标准》（GB50201-94）（2）《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）（3）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）（4）《堤防工程设计规范》（GB50286-98）（5）《堤防工程施工规范》（SL260-98）（6）《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077-1997）（7）《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）（8）《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191-96）（9）《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》(SL47-94)（10）《砌体结构设计规范》GB50003-2001（11）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（12）《建筑桩基技术规范》JGJ94-94（13）《浆砌石坝设计规范》SL25-91（14）其它有关国家现行规程规范2.2相关文件：（1）《xx》文2.3设计标准：（1）防洪标准采用20年一遇防洪标准；（2）防洪堤顶高程为312.0m，防浪墙顶高程为313.0m；（3）主要建筑物级别为4级；3主要设计参数3.1挡墙基础（1）挡墙基面与混凝土托板摩擦系数f=0.5（2）建基面地基允许承载力500kPa3.2主要材料（1）浆砌石防洪堤：毛石MU40；砂浆M7.5容重γ=23KN/m3；弯曲抗拉强度0.11Mpa；抗剪强度0.19Mpa；抗压强度0.80Mpa（2）堤后回填料：碎石土填料容重γ=19KN/m3；综合内摩擦角φ=33°（3）桩基、托梁、板：混凝土：C30；钢筋：HPB235、HRB335、HRB4004防洪堤结构布置及稳定计算4.1防洪堤结构型式上部挡墙为仰斜式浆砌石挡墙，顶宽5m，面坡背坡均为1:0.2，墙顶高程312m，墙底高程300m；下部采用桩基+托梁，桩基为1.5×2m的方桩，托梁主梁尺寸为1×2m，次梁尺寸为0.7×1.4m，平台板厚0.5m；桩基间距为5×5m，桩基嵌入岩层不小于6m。防洪堤纵向每隔15m左右设伸缩沉降缝，缝宽2～3cm，缝中填沥青木板。防洪堤堤身设排水孔，横向排水坡度5%，排水孔间距2m×2m。呈梅花型布置，最低一排排水孔高于常年水位或回填地面高程以上，同时沿堤背设一层1.0m厚砂石反滤层，确保堤身排水顺畅。墙后回填碎石土，并分层碾压夯实。4.2上部挡墙稳定计算（1）设计工况根据《堤防工程设计规范》，防洪堤按下列工况进行稳定计算：（a）水位骤降1.0m，即墙内水位310.0m，即墙内外位309.0m；（b）设计枯水位，本次设计采用完建工况（无水）；（c）不利中水位，即墙内水位306.0m，即墙内外位305.0m；（2）计算方法根据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录F，确定抗滑、抗倾及基底应力计算公式如下：1）抗滑稳定计算Kc=fΣW/ΣP式中：Kc—抗滑稳定安全系数；ΣW—作用于墙体上的全部垂直力的总和（KN）；ΣP—作用于墙体上的全部水平力的总和（KN）；f——墙底与堤基之间的摩擦系数。岩基取f=0.5，土基取f=0.3。2）抗倾稳定计算K0=HVMM式中：K0——抗倾覆稳定安全系数；MV——抗倾覆力矩（KN·m）；MH——倾覆力矩（KN·m）。3）基底应力计算WMAGmaxWMAGminmax、min——基底的最大和最小压应力（kPa）ΣG——垂直荷载（KN）式中：ΣM—荷载对底板形心轴的力矩（KN·m）;ΣW—底板截面抵抗矩（m3）。采用北京理正软件设计研究院编制的《理正挡土墙设计软件》v3.6进行计算。4.3下部桩基结构计算下部桩基托梁按框架计算，桩基间距为5m，故取5m为一个计算单元。根据地质断面，取最不利断面进行计算，300m高程以下土层厚度最大为13m，桩基嵌岩6m。考虑土体阻力，即考虑土弹簧作用，根据中国建筑工业出版社2003年出版的《地基与基础》（第三版），上部新填土土弹簧刚度K取3000KN/m，岩石弹簧刚度K取60000KN/m。上部挡墙下传荷载，按理正计算各工况下滑移力作为水平荷载，地基应力作为垂直荷载作用于桩基托梁顶部，桩在土中受土压力按均布水平荷载作用于桩体上。采用SAP84进行分析计算。5电算文件5.1上部挡墙计算按“水位骤降1.0m”、“设计枯水位”、“不利中水位”三种情计算工况，故根据不同的地形、地质条件，选取有代表性的断面进行各工况计算如下：A.计算项目：（水位骤降1m）------------------------------------------------------------------------原始条件:墙身尺寸:墙身高:12.000(m)墙顶宽:5.000(m)面坡倾斜坡度:1:0.200背坡倾斜坡度:1:-0.200墙底倾斜坡率:0.000:1物理参数:圬工砌体容重:23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.400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:浸水地区挡土墙墙后填土内摩擦角:33.000(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:18.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力:500.000(kPa)墙底摩擦系数:0.500地基土类型:岩石地基地基土内摩擦角:30.000(度)墙后填土浮容重:9.200(kN/m3)地基浮力系数:0.500坡线土柱:坡面线段数:3折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数114.0000.0001第1个:距离1.000(m),宽度10.000(m),高度1.500(m)21.0001.8000320.0000.0001第1个:距离1.000(m),宽度20.000(m),高度4.000(m)坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:0.000(度)墙顶标高:312.000(m)挡墙内侧常年水位标高:310.000(m)挡墙外侧常年水位标高:309.000(m)=====================================================================第1种情况:一般情况[土压力计算]计算高度为12.000(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：36.822(度)Ea=227.829Ex=226.501Ey=24.566(kN)作用点高度Zy=4.550(m)墙身截面积=60.000(m2)重量=1380.000kN地下水作用力及合力作用点坐标(相对于墙面坡上角点)X分力(kN)Y分力(kN)Xc(m)Yc(m)墙面坡侧:405.00-81.00-1.80-9.00墙背坡侧:-500.00100.003.27-8.67墙底面:-0.00237.500.14-12.00(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500滑移力=321.501(kN)抗滑力=574.034(kN)滑移验算满足:Kc=1.7851.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=3.700(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=5.910(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=4.550(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=1482.253(kN-m)抗倾覆力矩=4128.964(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.7861.500(三)地基应力及偏心距验算基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力=1148.068(kN)总弯距=2646.711(kN-m)基础底面宽度B=5.000(m)偏心距e=0.195(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=2.305(m)基底压应力:趾部=283.244踵部=175.983(kPa)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.195=0.250*5.000=1.250(m)地基承载力验算满足:最大压应力=283.244=500.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然基础，不作强度验算(五)墙底截面强度验算地下水作用力及合力作用点坐标(相对于墙面坡上角点)X分力(kN)Y分力(kN)Xc(m)Yc(m)墙面坡侧:405.00-81.00-1.80-9.00墙背坡侧:-500.00100.003.27-8.67验算截面以上，墙身截面积=60.000(m2)重量=1380.000kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=3.700(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=5.910(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=4.550(m)法向应力检算作用于验算截面的总竖向力=1385.569(kN)总弯距=3250.879(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.346(m)截面宽度B=5.000(m)偏心距e1=0.154(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.154=0.300*5.000=1.500(m)截面上压应力:面坡=328.244背坡=225.983(kPa)压应力验算满足:计算值=328.244=800.000(kPa)切向应力检算剪应力验算满足:计算值=-65.545=190.000(kPa)B.计算项目：（完建工况）------------------------------------------------------------------------原始条件:墙身尺寸:墙身高:12.000(m)墙顶宽:5.000(m)面坡倾斜坡度:1:0.200背坡倾斜坡度:1:-0.200墙底倾斜坡率:0.000:1物理参数:圬工砌体容重:23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.400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:一般挡土墙墙后填土内摩擦角:33.000(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:18.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力:500.000(kPa)墙底摩擦系数:0.500地基土类型:岩石地基地基土内摩擦角:30.000(度)坡线土柱:坡面线段数:3折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数114.0000.0001第1个:距离1.000(m),宽度10.000(m),高度1.500(m)21.0001.8000320.0000.0001第1个:距离1.000(m),宽度20.000(m),高度4.000(m)坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:0.000(度)墙顶标高:312.000(m)=====================================================================第1种情况:一般情况[土压力计算]计算高度为12.000(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：36.629(度)Ea=323.4