培訓(xùn)資料三擋墻及水池第1頁/共45頁

第九講一、重力式擋土墻受力計算。二、重力式擋土墻的構(gòu)造要求。三、鋼筋混凝土水池配筋計算。

(2～20頁)第2頁/共45頁

一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（1）㈠、概述：重力式擋土墻，就是利用擋土墻自身的重量，承受墻背后土的側(cè)壓力（即水平推力）的構(gòu)筑物。重力式擋土墻，是園林工程中，最常見的擋土墻形式。1、重力式擋土墻，按不同的施工材料可分為：①、磚、石砌體結(jié)構(gòu)擋土墻。②、混凝土結(jié)構(gòu)擋土墻。

③、配筋混凝土擋土墻。2、墻背后填料土的內(nèi)摩擦角，對重力式擋土墻有較大影響.

因此，在設(shè)計重力式擋土墻時，應(yīng)盡量選擇透水性好的粗顆粒土壤作為填料。3、在重力式擋土墻的設(shè)計中，需進(jìn)行抗滑移穩(wěn)定性和抗傾第3頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（2）㈡、設(shè)計驗算內(nèi)容：

1、計算墻背后的土壓力Ea。2、抗滑移穩(wěn)定性驗算。

3、抗傾覆穩(wěn)定性驗算。㈢、設(shè)計驗算公式：

1、擋圖墻后的土壓力，按主動土壓力計算。計算公式為：Ea=(Ψc/2)γh2ka--①式中：Ea--主動土壓力，Ψc--主動土壓力增大系數(shù)，當(dāng)土坡高度＜5m時，Ψc=1.0；土坡高度為5m～8時,Ψc=1.1。γ—土的平均重度，h—擋土墻的高度，ka--主動土壓力系數(shù)。

2、抗滑移穩(wěn)定性驗算公式:(Gn+Ean)μ/(Eat-Gt)--②

3、抗傾覆穩(wěn)定性驗算公式:（Gx0+Eazxf)/Eaxzf--③第4頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（3）㈣、計算實例：【例】:已知一混凝土擋土墻(計算簡圖如下圖),各部尺寸如右圖所示。墻后填土為Ⅳ類土，即粉質(zhì)土。填土頂面為水平，即：

β=00墻后傾角：

α=820。α0=5.410。第5頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（4）γ=1.65t/m3。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》BG50007--2001規(guī)定，查圖表9-1-2，(擋土墻主動土壓力系數(shù)曲線表)ka=3.05。查表9-1：土壤內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值фk=340

查表9-2：取δ=0.3фk=0.3×340=10.20。查表9-3：取μ=0.45。墻背后土壓力的合力作用點高度：

z=(1/3)h=2.49/3=0.83m.【解】：1、計算墻后土壓力：將已知條件的各值代入①式得：Ea=(Ψc/2)γh2ka=(1.0/2)×1.65×2.492×0.305=1.56t。

第6頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（5）2、抗滑移穩(wěn)定性驗算：首先計算擋土墻的自重G。將擋土墻的剖面分成若干個簡單的圖形，并取1延長米墻體計算。即：剖面圖面積×延長米×容重。第7頁/共45頁一、重力式擋土墻受力計算--（6）第8頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（7）G=G1+G2+G3+G4+G5=[2.0×0.3+0.28/2×2.0+0.88×0.4++0.06/2×0.4+0.94/2×0.09]×1.0×2.3=(0.60+0.28+0.352+0.012+0.042)×1.0×2.2=1.286×1.0×2.2=2.83t將Ea、G、α0、α及δ代入下式：[利用力三角形原理]Gn=Gcosα0=2.83cos5.410=2.83×0.9955=2.82tGt=Gsinα0=2.83sin5.410=2.83×0.0943=0.27t第9頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（8）

Ean=Eacos(α-α0-δ)=1.56cos(820-5.420-10.20)=1.56cos66.390=1.56×0.4005=0.62t

Eat=Easin(α-α0-δ)=1.56cos(820-5.420-10.20)=1.56sin66.390=1.56×0.9163=1.43t將Gn、Ean、μ、Eat、Gt值代入驗算公式②得：（Gn+Ean)μ/(Eat-Gt)→[Gn+Ean)μ+Gt]/Eat=(2.82+0.62)×0.45/(1.43-0.27)1.55/1.16=1.33＞[1.30](可)式中（Gn+Ean）μ、Gt

，為阻止滑移的力，Eat為滑移的力第10頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（9）第11頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（10）3、抗傾覆穩(wěn)定性驗算：將Ea、α、δ、b及z代入下式：

Eax=Easin(α-δ)=1.56sin(820-10.20)=1.56sin71.80=1.56×0.95=1.48tEaz=Eacon(α-δ)=1.56con(820-10.20=1.56con71.80=1.56×0.312=0.49t

利用“面積矩”計算x0(x0—為擋土墻重心離墻趾的水平距離)x0=[2.0×0.3×0.45+(0.28/0.2)×2.0×0.69+0.88×0.4×0.44++(0.06/2)×0.4×0.9+(0.94/2)×0.09×0.627]/[2.0×0.3++(0.28/2)×2.0+0.88×0.4+(0.06/2)×0.4+(0.94/2)×0.09]=(0.27+0.193+0.155+0.011+0.027)/1.286=0.6555/1.286=0.51m第12頁/共45頁一、重力式擋土墻設(shè)計驗算--（11）xf=b-zcotα=0.95-0.83/tan820=0.95-0.83/7.12=0.83mzf=z-btanα0=0.83-0.95tan5.410=0.83-0.09=0.74m將G、Eaz、Eax、x0、xf、zf各值代入③式，得：（Gx0+Eazxf)/Eaxzf

=(2.83×0.51+0.49×0.83)/1.48×0.74=(1.443+0.407)/1.095=1.85/1.095=1.69＞[1.60]（可）根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》BG50007--2001規(guī)定：抗滑移穩(wěn)定性安全系數(shù)K滑=1.30

抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)K傾=1.60由安全系數(shù)可見，重力式擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性更重要。第13頁/共45頁

二、重力式擋土墻的構(gòu)造要求根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》BG50007—2001（6.6.4）規(guī)定：

1、重力式擋土墻適用于高度＜6m、地層穩(wěn)定的地段。

2、重力式擋土墻可在基底設(shè)置逆坡。對于土質(zhì)地基，基底逆坡應(yīng)≯1:10；對于巖質(zhì)地基，基底逆坡應(yīng)≯1:5。

3、塊石擋土墻的頂寬，應(yīng)≥400mm；混凝土擋土墻的頂寬，應(yīng)≥200mm。

4、重力式擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度：在土質(zhì)地基中≮500mm,在軟質(zhì)巖地基中≮300mm。

5、每隔10m～20m，應(yīng)設(shè)置一道伸縮縫。當(dāng)?shù)鼗凶兓瘯r，在擋土墻的拐角處，應(yīng)采取加強(qiáng)的構(gòu)造措施。

6、擋土墻在延長方向，每隔6m左右設(shè)沉降縫一道。沉降縫的寬度為60mm～80mm。第14頁/共45頁

三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（1）㈠、鋼筋混凝土水池池壁承載力計算原則

1、當(dāng)水池平面的長邊尺寸L1＞2倍池壁高度時,應(yīng)按懸臂板計算池壁的豎向受力鋼筋****。當(dāng)水池平面的長邊尺寸L1

≤2倍的池壁高度時，按平置的單跨連續(xù)板計算池壁的豎向受力鋼筋。詳見示意圖[9-3-1圖]2、懸臂板的厚度，應(yīng)滿足h/L(高跨比)=1/12～1/15的要求.3、計算池壁內(nèi)側(cè)的豎向受力鋼筋時，視池內(nèi)為滿載。且不考慮池壁外側(cè)回填土對池壁的影響。計算池壁外側(cè)的豎向受力鋼筋時，視池內(nèi)為空載。且池壁外側(cè)的回填土頂面，應(yīng)加設(shè)適當(dāng)?shù)牡孛尕Q向荷載。第15頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（2）㈢、池壁荷載計算實例---計算模型

第16頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（3）㈢、池壁荷載計算實例---已知條件【例題】：⑴、一鋼筋混凝土水池，如圖9-5所示.水池平面的短邊尺寸大于2倍的池壁高度，應(yīng)按懸臂板計算池壁的豎向受力鋼筋。水池采用C30混凝土，HRB335（即Ⅱ級）鋼筋。①、池壁內(nèi)側(cè)受水壓力，水深1.65m。②、池壁外側(cè)受填土壓力，回填土為粉質(zhì)土，土壤的飽和容重：γ=1.75t/m。按規(guī)定,當(dāng)粉質(zhì)土的空隙比為0.6時，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)摩擦角φk=340，詳見表9-1土對擋土墻背(墻背平滑，排水不良)的內(nèi)摩擦角δ，應(yīng)為:(0～0.33)φk，詳見表9-2

第17頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（4）㈢、池壁荷載計算實例---計算簡圖第18頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（5）⑵、計算池壁內(nèi)、外側(cè)豎向受力鋼筋的面積。

⑶、繪制水池的配筋圖?！窘狻?1、池壁內(nèi)側(cè)鋼筋計算：⑴、計算池壁內(nèi)側(cè)的彎矩：取1延長米池壁進(jìn)行計算。

Q=γh=1.0×1.65=1.65t/mMA=(Q/2)×1.0×h×(h/3)=(1.65/2)×1.0×1.65×1.65/3=0.75t-m?？紤]抗震的因素,該彎矩應(yīng)乘以增大系數(shù)η,(取η=1.20)MA抗=0.75×1.2=0.90t-m=9.0kN.m⑵、配置鋼筋：根據(jù)MA查表18，由[M]=1.20t-m→Ag=3.90cm2。第19頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（6）

再查表9，選擇φ10@200,Ag實=3.93cm2。這時的配筋率μ=0.30%。(接近規(guī)定的最小配筋率μ=0.20%)2、池壁外側(cè)鋼筋計算：⑴、計算池壁外側(cè)的彎矩：①、回填土土質(zhì)為Ⅳ類,當(dāng)墻背為900、β=0時，Ka=0.235。②、由于夯填時的機(jī)械作用力，在池壁外側(cè)邊緣2m寬范圍內(nèi)的填土頂面，加載0.3t/m2的地面豎向荷載。

Ea=(Ψc/2)γh換2ka=(1.0/2)×1.75×(1.65+0.6/1.75)2×0.235=0.5×1.75×1.9932×0.235=0.817t第20頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（7）

當(dāng)粉質(zhì)土為飽和狀態(tài)時，視δ=0。因此，Eax=Eah換2=(1.65+0.6/1.75)2，h換=1.65+0.6/1.75=1.99mMA=Ea×h換/3=0.82×1.99/3=0.55t-m=5.5kN.m；考慮抗震的因素，該彎矩應(yīng)乘以增大系數(shù)η=1.20M抗=0.55×1.20=0.66t-m=6.6kN.m

根據(jù)MA抗查表18：當(dāng)[M]=1.0t-m時，→Ag=3.25cm2。再查表9，選擇φ8@150。但為了方便施工，池壁外側(cè)仍然配置φ10@200鋼筋，

Ag實=3.93cm2這時的配筋率μ=0.30%，接近最小配筋率百分比μ=0.20%。第21頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（8）3、池壁及底板配筋圖繪制：⑴、懸臂板的豎向受力鋼筋是布置在外側(cè)的，應(yīng)按圖9-7繪制配筋平面圖。⑵、為增強(qiáng)水池薄弱部位的抗剪能力，應(yīng)在墻--底連接處設(shè)置豎向轉(zhuǎn)角鋼筋，在墻--墻連接處設(shè)置水平轉(zhuǎn)角鋼筋。第22頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（9）第23頁/共45頁三、鋼筋混凝土水池配筋計算-（10）㈣、池壁不需按懸臂板計算荷載時的條件：第24頁/共45頁工程設(shè)計人員土建

基礎(chǔ)知識培訓(xùn)

(鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算)

（二00五年十月匯編資料整理）第25頁/共45頁

第十講鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算。一、工字形截面簡支梁計算。二、軋制工字鋼簡支梁計算。二、軋制槽鋼簡支梁計算。（25～41）第26頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(1)㈠、鋼結(jié)構(gòu)計算的基本規(guī)定:1、鋼材的容許應(yīng)力：(詳見表10-1)2、鋼材的物理性能：(詳見表10-4)3、鋼構(gòu)件的容許長細(xì)比：λx=h/ix，ix=(Ix/A)-2㈡、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算：

1、受彎構(gòu)件：這里只講僅在一個主平面內(nèi)受彎的構(gòu)件,

對于該類受彎構(gòu)件，按表10-2的公式進(jìn)行計算。

2、受彎構(gòu)件計算內(nèi)容及計算公式：(詳見表10-2)⑴、受彎構(gòu)件正應(yīng)力計算：⑵、受彎構(gòu)件剪應(yīng)力計算：⑶、簡支梁整體穩(wěn)定性計算：第27頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(2)第28頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(3)上式及上表中的代號：

M--計算截面上的彎矩。Wj--計算凈截面抵抗矩。

Q--計算截面上的剪力。δ--腹板的厚度。

φb--整體穩(wěn)定系數(shù)。I--計算凈截面貫性矩。Mmax--梁最大剛度平面內(nèi)的最大彎矩。

S--計算剪應(yīng)力處以上截面對中和軸的面積矩。σ、τ--計算高度邊緣的正應(yīng)力和局部剪應(yīng)力。

[τ]--鋼材的抗剪容許應(yīng)力。

[σ]--鋼材的抗拉、抗壓和抗彎容許應(yīng)力。第29頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(4)㈢、簡支梁受彎構(gòu)件：1、工字形組合截面整體穩(wěn)定性系數(shù)φb：一簡支梁的截面尺寸，如圖10-1所示：整體穩(wěn)定性系數(shù)計算公式如下：

φb=k1[k2+k3(Lt1/b1h)(Iy/Ix)(h/L)2(2400/σs)--①

當(dāng)計算出的φb值大于0.8時，應(yīng)按表10-3查出相應(yīng)的φb’代替φb。對于雙軸對稱組合截面的簡支梁，當(dāng)t1/δ≤3時,K1=1.0。(說明：一般情況下，t1/δ均小于3)K2、K3的值在表10-5中查得。第30頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(5)第31頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(6)--計算實例(1)2、工字型截面單向受彎簡支梁計算實例：【例題1】：一簡支鋼梁，L=5000mm，鋼材型號為Q235鋼?？缰袩o側(cè)向支承點，一集中荷載作用在作用在梁的上翼緣；跨中最大彎矩:Mmax=2.0t-m。截面形狀如圖10--1所示:求組合截面梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)和截面最大受壓邊緣的應(yīng)力.第32頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(7)--計算實例(1)H1=20cm，h1=10cm，b1=12cm，δ=1.2cm，t1=t2=1.0cm?！窘狻浚篒x=bh3/12-(b-δ)(h-2t)3/12=(12×203)/12-(12-1.2)(20-2×1.0)3/12=8000-5249=2751cm4。

Iy=hb3/12-(h-2t)(b-δ)3/12=(20×123)/12-(20-2×1.0)(12-1.2)3/12=2880-1890=990cm4。

⑴、求整體穩(wěn)定性系數(shù)：Lt1/b1h=(500×1.0)/(12×20)=2.08＞0.85,查表10-3.k2=460，k3=2400；將各值代入公式①：φb=k1[k2+k3(Lt1/b1h)](Iy/Ix)(h/L)2(2100/σs)第33頁/共45頁

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(8)--計算實例(1)=1.0×[460+2400×2.08]×(990/2751)×(12/500)2×(2100/2100)=5452×0.36×0.000576×1=1.131＞0.8。需在表10-3中查出相應(yīng)的φb’來代替φb值(用內(nèi)插法查得)。

φ,b=0.888。Wx=bh2/6-(b-δ)(h-2t)2/6=(12×202)/6-(12-1.2)(20-2×1.0)2/6=800-583=217cm3⑵、截面最大受壓邊緣的應(yīng)力：將φ,b、Mmax(單位化為kg-cm)、Wx代入下式：

σ=Mmax/φ,bWx=200000/(0.888×217)=1038kg/cm2＜[σ]=2100kg/cm2第34頁/共45頁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(9)--計算實例(2)3、軋制槽鋼單向受彎簡支梁的計算實例：注：①、軋制槽鋼簡支梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)，按下式計算：

φb=(570bt/Lh)(2100/σs)--②。②、整體穩(wěn)定性系數(shù)φb值不得大于1.0，同時，φb≥0.8時,

需按表10-3換算為φ,b值。

【例題2】：一軋制槽鋼簡支梁，鋼材型號為Q235鋼。L=500cm，跨中無側(cè)向支承點。梁上跨中為集中荷載P=0.8t。(計算跨度中點的彎矩)：Mx=(1/4)PL=(1/4)×0.8×5=1.0t-m=100000kg-cm。按強(qiáng)度條件和變形條件選擇截面并驗算正應(yīng)力和擾度?！窘狻浚孩?、根據(jù)強(qiáng)度條件選擇槽鋼的截面：利用表10-2的(截面邊緣正應(yīng)力)計算公式：第35頁/共45頁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(10)--計算實例(2)第36頁/共45頁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(11)--計算實例(2)第37頁/共45頁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(11)--計算實例(2)第38頁/共45頁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(12)--計算實例(2)M/Wj≤[σ]可得：Wj≥Mx/[σ]=100000/2100=47.6cm2。即：所選的槽鋼截面抵抗矩應(yīng)≥47.6cm2。第39頁/共45頁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算—(13)--計算實例(2)⑵、根據(jù)變形條件驗算槽鋼的擾度：注：選取的簡支鋼梁，在已知荷載作用下,其剛度必須滿足變形要求。即：截面貫性矩Ix≥CMmaxL-③。由表10-2查得[f]=1/300。根據(jù)該值，再查表10-8，C=0.119。將C值代入③式：

Ix≥CMmaxL=0.119×1000×5=595cm4(根據(jù)變形條件計算出的貫性矩)。根據(jù)Ix值，現(xiàn)選取14a槽鋼，其截面的貫性矩為：

Ix選=609.4cm4＞Ix=595cm4

(可)。驗算該槽鋼的容許擾度：查表10-8：f/L=（1/12)(MmaxL)/EIx選（選取構(gòu)件的容許擾度)=(1/12)×[(1000×5)/(210×609.4)]=(1/12)×5000/137277=417/117974=1/307＜[f/L]=1/300。(可)第4