6.2m高衡重式擋土墻計算書項目名稱_____________日期_____________設計者_____________校對者_____________一、示意圖：二、基本資料： 1．依據(jù)規(guī)范及參考書目： 《水工擋土墻設計規(guī)范》(SL379－2007)，以下簡稱《規(guī)范》 《水工建筑物荷載設計規(guī)范》(DL5077－1997) 《水工擋土墻設計》(中國水利水電出版社) 2．斷面尺寸參數(shù)： 墻頂寬度B1=0.50m， 前趾寬度B2=0.40m， 衡重臺寬度B3=1.00m 墻身高度H=3.80m， 上墻高度H1=1.80m， 墻趾高H2=0.80m 上墻背坡比=1:0.400，下墻背坡比=1:0.250，墻面坡比=1:0.100 擋土墻底板前趾高程＝0.00m，底板底部坡比＝0.000:1 墻前填土頂面高程▽前地＝1.00m，墻前淤沙頂面高程▽沙＝0.00m 3．設計參數(shù)： 擋土墻的建筑物級別為4級。 抗震類型：非抗震區(qū)擋土墻。 水上回填土內摩擦角φ＝32.00度， 水下回填土內摩擦角φ'＝28.00度 墻背與填土摩擦角δ＝17.50度 回填土凝聚力C＝0.00kN/m2 地基土質為：硬質巖石 墻底與地基間摩擦系數(shù)f＝0.40 4．回填土坡面參數(shù)： 回填土表面折線段數(shù)為：0段 折線起點距墻頂高差＝0.00m 填土面與水平面夾角β＝5.00度 5．材料參數(shù)： 回填土濕容重γs＝18.00kN/m3，回填土浮容重γf＝10.00kN/m3 墻身材料容重γq＝24.00kN/m3 墻身材料容許壓應力[Ra]＝500.00kPa，墻身材料容許剪應力[Rj]＝110.00kPa 墻身材料容許拉應力[Rl]＝150.00kPa，地基允許承載力[σo]＝300.00kPa 6．荷載計算參數(shù)： 冰層厚度Tb＝0.40m， 靜冰壓力系數(shù)＝0.870 計算浪壓力時采用的位置類型：丘陵、平原地區(qū) 風區(qū)長度D＝0.000m，墻前河（庫）底坡度i＝1:100.00 重現(xiàn)期為50年的年最大風速vo＝24.000m/s 多年平均的最大風速vo'＝12.000m/s 凍脹墻體變形系數(shù)mo＝0.700，凍脹量Δhd＝30.00mm 地震動態(tài)分布系數(shù)為梯形分布，最大值αm＝2.00三、計算參數(shù)： 1．荷載組合：組合名稱類型揚壓淤沙浪壓冰壓凍脹地震完建情況基本√×××××設計洪水位基本√√√×××施工情況特殊×××××× 2．荷載組合下水位及附加荷載信息：組合名稱墻前水位墻后水位附加荷載附載編號墻前水深完建情況0.5000.000√0.500設計洪水位1.0000.000√0.500施工情況0.0000.000√0.000 3．計算公式： 程序采用庫倫主動土壓力公式計算土壓力，計算公式如下： E＝0.5×γ×H2×Ka Ex＝E×cos(ε＋δ) Ey＝E×sin(ε＋δ) Ka＝cos2(φ－ε)/cos2ε/cos(ε＋δ) /{1+[sin(φ＋δ)sin(φ－β)/cos(ε＋δ)/cos(ε－β)]0.5}2（《規(guī)范》式A.0.1-2） 式中： E為作用于墻背的主動土壓力，作用點為距墻底1/3高處， 方向與水平面成(ε＋δ)夾角 Ka為主動土壓力系數(shù) ε為墻背與鉛直面的夾角，ε＝14.04度四、第1種荷載組合：完建情況 1．總水平力、總豎向力及各力對前趾力矩計算： 程序算得上墻主動土壓力系數(shù)Ka＝0.309 程序算得下墻主動土壓力系數(shù)Ka＝0.199 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.025.20-46.91上墻垂直土壓力0.792.612.06墻上土重46.392.49115.53下墻水平土壓力72.001.94-139.74下墻垂直土壓力4.362.5210.96墻身自重274.821.53420.32墻前土壓力-9.000.333.00墻前土重1.480.210.30墻前水壓力-1.250.170.21揚壓力-5.080.68-3.43∑70.77322.77552.39-190.08 所有垂直荷載之和∑G＝322.77kN 所有水平荷載之和∑H＝70.77kN 所有對墻前趾的穩(wěn)定力矩之和∑MV＝552.39kN·m 所有對墻前趾的傾覆力矩之和∑MH＝-190.08kN·m 所有對墻前趾的力矩之和∑M＝362.31kN·m 所有對墻底板形心的力矩之和∑Mo＝34.70kN·m 2．抗滑穩(wěn)定驗算： 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Kc＝f×∑G/∑H（規(guī)范式6.3.5-1） 從《規(guī)范》中表3.2.7查得，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)[Kc]＝1.20 Kc＝0.400×322.766/70.774＝1.82 Kc＝1.82≥[Kc]＝1.20，故抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 3．抗傾覆穩(wěn)定驗算： 從《規(guī)范》中表3.2.12、3.2.13條查得，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)[Ko]＝1.40 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝552.386/190.081＝2.91 Ko＝2.91≥[Ko]＝1.40，故抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 4．地基承載力驗算： 地基承載力按《規(guī)范》中第6.3.1、6.3.2條進行校核。 按照規(guī)范式6.3.3，基底應力計算公式為： Pmax＝∑G/A＋∑M/W Pmin＝∑G/A－∑M/W 擋土墻底板面積A＝2.03m2，底板截面抵抗矩W＝0.69m3 Pmax＝322.77/2.03＋34.70/0.69＝209.52kPa Pmin＝322.77/2.03－34.70/0.69＝108.48kPa Pmax＝209.52≤[σo]＝300.00，滿足要求。 Pmin＝108.48>0，不出現(xiàn)拉應力，滿足要求。 5．前趾根部截面應力驗算：前趾根部截面高度h=0.80m。作用在根部截面的彎矩M＝14.78kN·m，剪力Q＝72.51kN截面的彎曲應力σw＝M/W＝14.78/0.11＝138.56kPa截面的剪應力σj＝Q/h＝72.51/0.80＝90.64kPa a、截面拉應力驗算： σw＝138.56≤[σl]=150.00kPa，滿足要求。 b、截面剪應力驗算： σj＝90.64≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。 6．距擋土墻底部高度Hs=0.80m水平截面應力驗算： 總水平力、總豎向力及各力對截面形心的力矩計算： 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.024.40-39.69上墻垂直土壓力0.791.291.02墻上土重46.391.1854.52下墻水平土壓力54.271.65-89.38下墻垂直土壓力3.281.334.36墻身自重233.930.3069.12墻前土壓力-0.360.070.02墻前土重0.04-0.91-0.03∑62.93284.43129.05-129.11 截面以上所有垂直荷載之和∑G＝284.43kN 截面以上所有水平荷載之和∑H＝62.93kN 對截面面坡側點的力矩之和∑M＝-0.06kN·m 按照規(guī)范式C.1.2-2，截面應力計算公式為： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪應力τ＝H/Ao（規(guī)范式C.1.2-3） 計算截面積Ao＝1.83m2，計算截面抵抗矩W＝0.56m3 σmax＝155.53kPa，σmin＝155.32kPa，σj＝34.39kPa a、截面拉應力驗算： σmin＝155.32>0，沒有出現(xiàn)拉應力，滿足要求。 b、截面壓應力驗算： σmax＝155.53≤[σy]=500.00kPa，滿足要求。 c、截面剪應力驗算： σj＝34.39≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。 7．距擋土墻底部高度Hs=4.60m水平截面應力驗算：力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.020.60-5.41上墻垂直土壓力3.610.461.66墻上土重12.070.465.55墻身自重41.04-0.11-4.67∑9.0256.727.21-10.08 截面以上所有垂直荷載之和∑G＝56.72kN 截面以上所有水平荷載之和∑H＝9.02kN 對截面面坡側點的力矩之和∑M＝-2.87kN·m 按照規(guī)范式C.1.2-2，截面應力計算公式為： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪應力τ＝H/Ao（規(guī)范式C.1.2-3） 計算截面積Ao＝1.40m2，計算截面抵抗矩W＝0.33m3 σmax＝49.29kPa，σmin＝31.74kPa，σj＝6.44kPa a、截面拉應力驗算： σmin＝31.74>0，沒有出現(xiàn)拉應力，滿足要求。 b、截面壓應力驗算： σmax＝49.29≤[σy]=500.00kPa，滿足要求。 c、截面剪應力驗算： σj＝6.44≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。五、第2種荷載組合：設計洪水位 1．總水平力、總豎向力及各力對前趾力矩計算： 程序算得上墻主動土壓力系數(shù)Ka＝0.309 程序算得下墻主動土壓力系數(shù)Ka＝0.199 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.025.20-46.91上墻垂直土壓力0.792.612.06墻上土重46.392.49115.53下墻水平土壓力72.001.94-139.74下墻垂直土壓力4.362.5210.96墻身自重274.821.53420.32墻前土壓力-9.000.333.00墻前土重1.480.210.30墻前水壓力-5.000.331.67墻前水重0.820.210.17揚壓力-10.150.68-6.87∑67.02318.51554.01-193.51 所有垂直荷載之和∑G＝318.51kN 所有水平荷載之和∑H＝67.02kN 所有對墻前趾的穩(wěn)定力矩之和∑MV＝554.01kN·m 所有對墻前趾的傾覆力矩之和∑MH＝-193.51kN·m 所有對墻前趾的力矩之和∑M＝360.50kN·m 所有對墻底板形心的力矩之和∑Mo＝37.21kN·m 2．抗滑穩(wěn)定驗算： 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Kc＝f×∑G/∑H（規(guī)范式6.3.5-1） 從《規(guī)范》中表3.2.7查得，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)[Kc]＝1.20 Kc＝0.400×318.511/67.024＝1.90 Kc＝1.90≥[Kc]＝1.20，故抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 3．抗傾覆穩(wěn)定驗算： 從《規(guī)范》中表3.2.12、3.2.13條查得，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)[Ko]＝1.40 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝554.012/193.515＝2.86 Ko＝2.86≥[Ko]＝1.40，故抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 4．地基承載力驗算： 地基承載力按《規(guī)范》中第6.3.1、6.3.2條進行校核。 按照規(guī)范式6.3.3，基底應力計算公式為： Pmax＝∑G/A＋∑M/W Pmin＝∑G/A－∑M/W 擋土墻底板面積A＝2.03m2，底板截面抵抗矩W＝0.69m3 Pmax＝318.51/2.03＋37.21/0.69＝211.08kPa Pmin＝318.51/2.03－37.21/0.69＝102.73kPa Pmax＝211.08≤[σo]＝300.00，滿足要求。 Pmin＝102.73>0，不出現(xiàn)拉應力，滿足要求。 5．前趾根部截面應力驗算：前趾根部截面高度h=0.80m。作用在根部截面的彎矩M＝15.21kN·m，剪力Q＝74.49kN截面的彎曲應力σw＝M/W＝15.21/0.11＝142.58kPa截面的剪應力σj＝Q/h＝74.49/0.80＝93.11kPa a、截面拉應力驗算： σw＝142.58≤[σl]=150.00kPa，滿足要求。 b、截面剪應力驗算： σj＝93.11≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。 6．距擋土墻底部高度Hs=0.80m水平截面應力驗算： 總水平力、總豎向力及各力對截面形心的力矩計算： 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.024.40-39.69上墻垂直土壓力0.791.291.02墻上土重46.391.1854.52下墻水平土壓力54.271.65-89.38下墻垂直土壓力3.281.334.36墻身自重233.930.3069.12墻前土壓力-0.360.070.02墻前土重0.04-0.91-0.03墻前水壓力-0.200.070.01墻前水重0.02-0.91-0.02∑62.73284.45129.06-129.12 截面以上所有垂直荷載之和∑G＝284.45kN 截面以上所有水平荷載之和∑H＝62.73kN 對截面面坡側點的力矩之和∑M＝-0.06kN·m 按照規(guī)范式C.1.2-2，截面應力計算公式為： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪應力τ＝H/Ao（規(guī)范式C.1.2-3） 計算截面積Ao＝1.83m2，計算截面抵抗矩W＝0.56m3 σmax＝155.55kPa，σmin＝155.33kPa，σj＝34.28kPa a、截面拉應力驗算： σmin＝155.33>0，沒有出現(xiàn)拉應力，滿足要求。 b、截面壓應力驗算： σmax＝155.55≤[σy]=500.00kPa，滿足要求。 c、截面剪應力驗算： σj＝34.28≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。 7．距擋土墻底部高度Hs=4.60m水平截面應力驗算：力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.020.60-5.41上墻垂直土壓力3.610.461.66墻上土重12.070.465.55墻身自重41.04-0.11-4.67∑9.0256.727.21-10.08 截面以上所有垂直荷載之和∑G＝56.72kN 截面以上所有水平荷載之和∑H＝9.02kN 對截面面坡側點的力矩之和∑M＝-2.87kN·m 按照規(guī)范式C.1.2-2，截面應力計算公式為： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪應力τ＝H/Ao（規(guī)范式C.1.2-3） 計算截面積Ao＝1.40m2，計算截面抵抗矩W＝0.33m3 σmax＝49.29kPa，σmin＝31.74kPa，σj＝6.44kPa a、截面拉應力驗算： σmin＝31.74>0，沒有出現(xiàn)拉應力，滿足要求。 b、截面壓應力驗算： σmax＝49.29≤[σy]=500.00kPa，滿足要求。 c、截面剪應力驗算： σj＝6.44≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。六、第3種荷載組合：施工情況 1．總水平力、總豎向力及各力對前趾力矩計算： 程序算得上墻主動土壓力系數(shù)Ka＝0.309 程序算得下墻主動土壓力系數(shù)Ka＝0.199 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.025.20-46.91上墻垂直土壓力0.792.612.06墻上土重46.392.49115.53下墻水平土壓力72.001.94-139.74下墻垂直土壓力4.362.5210.96墻身自重274.821.53420.32墻前土壓力-9.000.333.00墻前土重1.480.210.30∑72.02327.84552.18-186.65 所有垂直荷載之和∑G＝327.84kN 所有水平荷載之和∑H＝72.02kN 所有對墻前趾的穩(wěn)定力矩之和∑MV＝552.18kN·m 所有對墻前趾的傾覆力矩之和∑MH＝-186.65kN·m 所有對墻前趾的力矩之和∑M＝365.53kN·m 所有對墻底板形心的力矩之和∑Mo＝32.77kN·m 2．抗滑穩(wěn)定驗算： 抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Kc＝f×∑G/∑H（規(guī)范式6.3.5-1） 從《規(guī)范》中表3.2.7查得，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)[Kc]＝1.05 Kc＝0.400×327.841/72.024＝1.82 Kc＝1.82≥[Kc]＝1.05，故抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 3．抗傾覆穩(wěn)定驗算： 從《規(guī)范》中表3.2.12、3.2.13條查得，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)[Ko]＝1.30 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式為： Ko＝∑MV/∑MH Ko＝552.177/186.647＝2.96 Ko＝2.96≥[Ko]＝1.30，故抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求 4．地基承載力驗算： 地基承載力按《規(guī)范》中第6.3.1、6.3.2條進行校核。 按照規(guī)范式6.3.3，基底應力計算公式為： Pmax＝∑G/A＋∑M/W Pmin＝∑G/A－∑M/W 擋土墻底板面積A＝2.03m2，底板截面抵抗矩W＝0.69m3 Pmax＝327.84/2.03＋32.77/0.69＝209.21kPa Pmin＝327.84/2.03－32.77/0.69＝113.78kPa Pmax＝209.21≤[σo]＝300.00，滿足要求。 Pmin＝113.78>-100（拉應力），滿足要求。 5．前趾根部截面應力驗算：前趾根部截面高度h=0.80m。作用在根部截面的彎矩M＝14.41kN·m，剪力Q＝70.80kN截面的彎曲應力σw＝M/W＝14.41/0.11＝135.11kPa截面的剪應力σj＝Q/h＝70.80/0.80＝88.51kPa a、截面拉應力驗算： σw＝135.11≤[σl]=150.00kPa，滿足要求。 b、截面剪應力驗算： σj＝88.51≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。 6．距擋土墻底部高度Hs=0.80m水平截面應力驗算： 總水平力、總豎向力及各力對截面形心的力矩計算： 單位：水平力、豎向力為kN；力臂為m；彎矩為kN·m。力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.024.40-39.69上墻垂直土壓力0.791.291.02墻上土重46.391.1854.52下墻水平土壓力54.271.65-89.38下墻垂直土壓力3.281.334.36墻身自重233.930.3069.12墻前土壓力-0.360.070.02墻前土重0.04-0.91-0.03∑62.93284.43129.05-129.11 截面以上所有垂直荷載之和∑G＝284.43kN 截面以上所有水平荷載之和∑H＝62.93kN 對截面面坡側點的力矩之和∑M＝-0.06kN·m 按照規(guī)范式C.1.2-2，截面應力計算公式為： σmax＝∑G/Ao＋∑M/W σmin＝∑G/Ao－∑M/W 截面剪應力τ＝H/Ao（規(guī)范式C.1.2-3） 計算截面積Ao＝1.83m2，計算截面抵抗矩W＝0.56m3 σmax＝155.53kPa，σmin＝155.32kPa，σj＝34.39kPa a、截面拉應力驗算： σmin＝155.32>0，沒有出現(xiàn)拉應力，滿足要求。 b、截面壓應力驗算： σmax＝155.53≤[σy]=500.00kPa，滿足要求。 c、截面剪應力驗算： σj＝34.39≤[σj]=110.00kPa，滿足要求。 7．距擋土墻底部高度Hs=4.60m水平截面應力驗算：力水平力豎向力力臂正力矩負力矩上墻水平土壓力9.020.60-5.41上墻垂直土壓力3.610.461.66墻上土重12.07