扶臂式挡土墙3、4结构计算程序(替代荷载截条法)

fa—=733.532kPafak—=600kPaγ—=26.6kN/m³b—=6mγm—=26.6kN/m³d—=4.01mηb—=0ηd—=2修正后地基允许承载力[R]=733.53kPa混凝土容重γ1=25.kN/m³填土容重γ2=21.kN/m³填土摩擦角φ=31.°基底摩擦系数f0.4墙后填土坡度β=.°cosβ=1cos²β=1cos²φ=0.734735781墙后填土顶高程118.5米立墙顶高程117.米立墙底高程98.6米前趾填土顶高程101.01米底板底高程97.米总高H21.5米墙顶土厚H11.5米立墙高H2=18.4米ΣH=H1+H219.9米板厚H3=ΣH/121.7米实取H3=1.6米B=(0.6～0.8）ΣH11.9米～15.92米实取B=15.2米前趾长D=（0.15～0.3）ΣH2.99米～5.97米实取D=1.8米扶臂净距L=(0.3～0.5)ΣH5.97米～9.95米实取L=6.米基础埋深的地基承载力修正系数，查表《建筑地基基础设计规范》建议采取下面公式进行修正：修正后的地基承载力特征值地基承载力特征值土的重度（地下水位以下取浮重度）基础底面宽度(＜3按3m，＞6按6m考虑)基础底面以上土的加权平均重度基础埋置深度基础宽度的地基承载力修正系数，查表fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-1.5)二、初拟断面尺寸扶臂式挡土墙结构计算程序（替代荷载截条法）一、计算条件（一）已知条件（二）计算数据庆丰水电站前池挡土墙采用扶臂式挡土墙设计,建在全风化岩上，建筑物等级为4级，墙后回填块石。扶臂厚度b=L/61.米B1=1.2米H4=.6米B2=.6米H5=1.6米B3=.6米H6=1.81米B4=.6米墙面板厚(0.3～0.6),实取=.6米B5=12.2米B6=B4+B512.8米0.320098837P1=Kγ2H1123.6861904kNP2=Kγ2（H1+H2）133.7693038kNP3=Kγ2（H1+H2+H3）144.5246247kNE=1/2γ2(ΣΗ²）K1553.639715kNEX=E×cosβ1553.639715kNEy=E×sinβ0kNG3=B3×H2×γ1276kNG4=H3×B×γ1477.6kNG5=1/2×B2×H4×γ14.5kNG1=(B4+B5)×H1×γ2403.2kNG2=(B4+B5)×H2×γ24945.92kN87.318kN三、作用在挡土墙上的荷载计算（一）土压力计算（二）墙身自重、前趾和踵板上土重计算1。墙身自重2。作用在踵板上的土重3。作用在前趾上的土重G6=（H4+H6）×（B1+B2）×γ2-G5/γ1*γ2（三）水压力计算2222coscoscoscoscoscoscosK下游校核洪水位116.65米Hw1=-19.65米墙前水压Pw1=γwHw1-196.5千牛下游设计洪水位115.42米Hw2=-18.42米墙前水压Pw2=γwHw2-184.2千牛墙后地下水位115.米Hw3=18.米墙后水压Pw3=γwHw3180.千牛垂直力水平力力臂↓（kN）（kN）（m）M1顺时针(+)M2逆时针(-)Ex1553.6397157.16666666711134.41796Ey015.20G1403.28.83548.16G24945.928.843524.096G32762.1579.6G4477.67.63629.76G5左4.51.46.3G5右4.52.812.6G687.3180.978.5862Σ6199.0381553.63971551379.102211134.41796校核洪水压力Pw1-196.5-6.551287.075设计洪水压力Pw2-184.2-6.141130.988Pw318061080完建期(前无水)正常运行(前设计)非常运行(前校核)ΣG6199.0386199.0386199.038ΣH1733.6397151549.4397151537.139715ΣM151379.102252510.090252666.1772ΣM212214.4179612214.4179612214.41796力矩（kN·m）力运行工况参数数值列表计算作用挡土墙上的总垂直力ΣG、总水平力ΣH及总弯矩ΣM四、稳定验算总垂直力、总水平力及各力对前趾O点力矩抗滑Kc=fΣG/ΣH1.4302944131.600330221.613135862土基抗滑稳定系数容许值[Kc]1.21.21是否满足抗滑稳定满足满足满足抗倾Ko=ΣM1/ΣM24.206430664.2990251664.31180408抗倾稳定系数容许值[K0]1.51.51.5是否满足抗倾稳定满足满足满足偏心矩e=B/2-ΣM/ΣG-0.688237981-0.688237981-0.688237981σmax=ΣG/B×(1+6e/B)297.0347005297.0347005297.0347005σmin=ΣG/B×(1-6e/B)518.6281943518.6281943518.6281943地基允许承载力[R]733.53733.53733.53是否满足地基承载力要求√√√大小应力比η=σmax/σmin1.7460188771.7460188771.746018877基底压力分布不均匀系数[η]2.52.53不均匀系数是否小于允许值√√√作用在墙面板上的土压力可换算成梯形“替代”荷载“替代”荷载强度σj=P1/261.84309522kN支座负弯矩M1=σj×L²/12185.5292857kN·m跨中弯矩M2=σj×L²/20111.3175714kN·m五、结构设计（一）墙面板结构设计1。作用在墙面板上的土压力计算（1）纵向（水平）弯矩的计算。取第二H1/4段单宽截条A进行支座和跨中弯矩计算。纵向正负弯矩沿墙高分布见下图2。作用在墙面板上的内力计算Q=σj×L/2185.5292857kN·mM1=-0.03P1×H2×L-409.6486627kN·mM2=M1/4102.4121657kN·m宽度b1000mm高度h600mm纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离a50mm截面有效h0550.00mm混凝土选用C25fc=12.5N/㎜2ft=1.3N/㎜2钢筋选用型号2fy=f'y=300N/㎜2结构系数γd1.545*ft/fc0.19500设计支座弯矩值M=185.5292857KN·m截面抵抗矩系数as0.074相对受压区高度ξ0.077相对受压区高度ξ取值0.077ξb0.544（2）纵向（水平）支座剪力的计算（3）竖向内力计算竖向负弯矩发生在靠填土一侧底部H2/4范围内，底部最大负弯矩为M1。竖向正弯矩发生在非填土一侧，最大值发生在第三H2/4段内，顶部的H2/4段为零。3。墙面板的强度验算与配筋计算（1）纵向（水平）配筋计算（1.1）支座处配筋计算20cdfbhMasas2-1-1钢筋截面面积As1764.58mm配筋率ρ0.003208333ρmin是否满足要求满足要求0.15%构造配筋面积825取钢筋直径￠＝18实取7根数取钢筋直径￠＝0实取5根数实配钢筋面积AS=1781mm2OK!890.5以上两部分配筋：5Φ16沿水平向连续布置。其他5Φ自扶臂向两侧延长L/4=1.5米另加锚固长度35d=1500毫米边跨直伸到末端。宽度b1000mm高度h600mm纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离a50mm截面有效h0550mm混凝土选用C25fc=12.5N/㎜2ft=1.3N/㎜2钢筋选用型号2fy=f'y=300N/㎜2结构系数γd1.545*ft/fc0.19500设计支座弯矩值M=111.3175714KN·m截面抵抗矩系数as0.044相对受压区高度ξ0.045相对受压区高度ξ取值0.045ξb0.544钢筋截面面积As1031.25mm配筋率ρ0.0019ρmin墙顶1/4H2段和底部H2/8段取计算量1/2，即As/2=（1.2）跨中处配筋计算计算出的配筋量为第三1/4H2段墙面板背面横向所需的配筋量，实配时墙中段5/8H2范围均可按此计算量配置。ycsfbhfA0bhsA020cdfbhMasas2-1-1ycsfbhfA0bhsA0是否满足要求满足要求0.15%构造配筋面积825取钢筋直径￠＝16实取3根数取钢筋直径￠＝16实取3根数实配钢筋面积AS=1206mm2OK!603以上两部分配筋：3Φ16沿水平向连续布置。其他3Φ16自跨中向两侧延长L/4=1.5米另加锚固长度35d=2060毫米603配置5Φ14水平向连续布置宽度b1000mm高度h600mm纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离a50mm截面有效h0550mm混凝土选用C25fc=12.5N/㎜2ft=1.3N/㎜2钢筋选用型号2fy=f'y=300N/㎜2结构系数γd1.545*ft/fc0.19500设计支座弯矩值M=409.6486627KN·m截面抵抗矩系数as0.163相对受压区高度ξ0.179相对受压区高度ξ取值0.179ξb0.544钢筋截面面积As4102.08mm配筋率ρ0.0075ρmin计算出配筋量为非填土面中1/2H2段所需的配筋量，实配时在中段3/4H2范围均可按此计算量配置。墙顶1/4H2段和底部H2/8段取计算量1/2，即As/2=在上下各H2/8段内钢筋量取计算值的1/2，即As=（2）竖向配筋计算（2.1）填土侧竖向配筋计算20cdfbhMasas2-1-1ycsfbhfA0bhsA0是否满足要求满足要求0.15%构造配筋面积825取钢筋直径￠＝20实取7根数取钢筋直径￠＝0实取7根数实配钢筋面积AS=2199mm2NO!16033毫米=1099.5mm2配置7Φ20直通墙顶宽度b1000mm高度h600mm纵向受拉钢筋合力点至截面受拉边缘的距离a50mm截面有效h0550mm混凝土选用C25fc=12.5N/㎜2ft=1.3N/㎜2钢筋选用型号2fy=f'y=300N/㎜2结构系数γd245*ft/fc0.19500设计支座弯矩值M=102.4121657KN·m截面抵抗矩系数as0.054相对受压区高度ξ0.056相对受压区高度ξ取值0.056ξb0.544钢筋截面面积As1283.33mm配筋率ρ0.0023ρmin是否满足要求满足要求0.15%构造配筋面积825取钢筋直径￠＝18实取3根数取钢筋直径￠＝18实取3根数跨中2/3L范围，底部1/4H1段内，沿纵向布置。钢筋下部埋入板底，上部距踵板顶H2/6处加锚固长度35d截断=按束筋布置，每束2根，配置在面板填土侧。在两端靠扶臂各1/6L段,纵向底部H2/4段内取As/2（2.2）非填土侧竖向配筋计算20cdfbhMasas2-1-1ycsfbhfA0bhsA0实配钢筋面积AS=1527mm2OK!=763.5mm2配置3Φ18直通墙顶d=4As/S=10.49833162mmμ=As/bh0=0.32%Lf=（6+α1α/μ）γ7.371139809mmZ=(0.93-5μ)h0=502.595mmσg=M/AgZ=207.2671087N/㎜²0.515769945钢筋级数2钢筋弹性模量Eg2000000.006087585允许最大宽度.4mm作用在踵板上的各荷载如下图4。裂缝开展宽度验算在纵向2/3L范围按此计算量沿竖向全高度布置。在两端靠扶臂各1/6L段内取As/2（2）受拉钢筋应变不均匀系数计算（3）最大裂缝开展宽度其他各截面裂缝开展宽度验算略。（1）面板纵向裂缝间距计算（二）墙踵板的结构设计1。作用在踵板上的荷载计算21fgR04max2(0.710)gfgLfE（1）土重W1=γ2×（H1+H2）=417.9kN（2）踵板自重W2=γ1×H3=40kN0kN0kN322.9097906=2296