PAGE27某高邊坡錨桿擋土墻算例目錄TOC\o"1-3"\h\u283661.1設(shè)計(jì)參數(shù) 149071.2計(jì)算庫(kù)侖主動(dòng)土壓力 2157981.3肋柱內(nèi)力計(jì)算 3178241.4擋土板計(jì)算 6276261.5錨桿計(jì)算 72301.5.1每層錨桿所受拉力值 793681.5.2錨桿鋼筋截面積As驗(yàn)算 7253451.5.3錨固長(zhǎng)度驗(yàn)算 8304571.5.4錨桿抗拔安全系數(shù)驗(yàn)證 8108571.6電算結(jié)果 9274541.6.1原始條件的輸入 923485表2-1擋土板條件 925595表2-2錨桿條件 99732表2-3土體力學(xué)參數(shù) 10224761.6.2計(jì)算結(jié)果 10571表2-9擋土板內(nèi)力計(jì)算結(jié)果 113403表2-10錨桿計(jì)算結(jié)果 11122781.6電算結(jié)果與手算結(jié)果對(duì)比分析 1150091.6.1庫(kù)倫土壓力結(jié)果對(duì)比 11931.6.2肋柱內(nèi)力計(jì)算結(jié)果對(duì)比 12173621.6.3擋土板內(nèi)力計(jì)算結(jié)果對(duì)比 12107091.6.4錨桿各參數(shù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比 121.1設(shè)計(jì)參數(shù)某高邊坡的一、二級(jí)邊坡采用錨桿擋墻。坡率巖層為1:0.267，錨桿采用一根HRB400的?28鋼筋，縱向間距2m，橫間距為1.5m，長(zhǎng)度至少錨入穩(wěn)定中風(fēng)化巖層不小于3.0m，肋柱400×300mm，面板厚150mm，雙層雙向配筋，錨桿長(zhǎng)度不涉及彎折長(zhǎng)度。錨桿采用單根?28鋼筋，入射角15°，采用M30水泥砂漿，有效錨固段長(zhǎng)度3.0m。面板為C30混凝土澆筑，面板內(nèi)部鋼筋為單層雙向配筋，肋柱縱筋級(jí)別:HRB400，肋柱箍筋級(jí)別:RRB400。邊坡間設(shè)置3.5m寬平臺(tái)，平臺(tái)采取10cm厚C20混凝土封水。驗(yàn)算各設(shè)計(jì)參數(shù)是否滿足安全性要求。1.2計(jì)算庫(kù)侖主動(dòng)土壓力計(jì)算高度為H=7.5m處的庫(kù)侖主動(dòng)土壓力：支擋結(jié)構(gòu)墻背與水平面的夾角α=0°，填土坡面與水平面的夾角β=0°，土對(duì)擋土墻墻背的摩擦角δ=30°，墻后填土的內(nèi)摩擦角φ=55°，墻后填土的土體重度γ=17計(jì)算根據(jù)平面滑裂面假定，如圖2-1：圖2-1土壓力計(jì)算根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）6.1.3，主動(dòng)巖石壓力可按下式計(jì)算：Ea其中：K代入數(shù)據(jù)得：KEEE1.3肋柱內(nèi)力計(jì)算肋柱采用矩形截面，混凝土采用C30，設(shè)計(jì)截面b=400mm,?=300mm,肋柱間距L=200根據(jù)規(guī)范，當(dāng)錨桿層數(shù)為三層或三層以上時(shí)，內(nèi)力計(jì)算圖可近似地看成連續(xù)梁。將肋柱視為連續(xù)梁時(shí)，為超靜定結(jié)構(gòu)，超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算，應(yīng)先求支座彎矩，再根據(jù)靜力平衡條件計(jì)算各截面彎矩、剪力以及各支座反力。圖2-2肋柱計(jì)算簡(jiǎn)圖墻頂?shù)耐翂簯?yīng)力:p墻底的土壓應(yīng)力:p同理可得：p1=γppp配筋驗(yàn)算計(jì)算如下：1支座負(fù)彎矩：M1=?1跨中正彎矩：M1跨剪力：V1上肋柱縱筋采用HRB400級(jí)鋼，fy=fy'=3.6×105kPa，fc=14.3N/mm2該跨負(fù)彎矩配筋計(jì)算面積：αsξ=1?1?2As實(shí)際鋼筋面積為240m該跨正彎矩配筋實(shí)際鋼筋面積為240mm同理，繼續(xù)驗(yàn)算剩下4跨配筋：2支座負(fù)彎矩：M22跨中正彎矩：M2跨剪力：V該跨負(fù)彎矩配筋計(jì)算面積：αξ=1?A實(shí)際鋼筋面積為240m該跨正彎矩配筋計(jì)算面積：αξ=1?A實(shí)際鋼筋面積為240m3支座負(fù)彎矩：M3=?8.1283跨中正彎矩：M3跨剪力：V該跨負(fù)彎矩配筋計(jì)算面積：αξ=1?A實(shí)際鋼筋面積為240m該跨正彎矩配筋計(jì)算面積：αξ=1?A實(shí)際鋼筋面積為240m4支座負(fù)彎矩：M44跨中正彎矩：M4跨剪力：V該跨負(fù)彎矩配筋計(jì)算面積：αξ=1?A實(shí)際鋼筋面積為240m該跨正彎矩配筋計(jì)算面積：αξ=1?A實(shí)際鋼筋面積為240m5支座負(fù)彎矩：M5跨中正彎矩：M5跨剪力：V該跨負(fù)彎矩配筋計(jì)算面積：彎矩為0實(shí)際鋼筋面積為240m該跨正彎矩配筋計(jì)算面積：彎矩為0實(shí)際鋼筋面積為240mm1.4擋土板計(jì)算擋土板以肋柱為支點(diǎn)，可按簡(jiǎn)支板計(jì)算內(nèi)力。擋土板直接承受土壓力，對(duì)每一塊擋土板來(lái)說(shuō)，承受的荷載為梯形均勻荷載。擋土板板縱筋級(jí)別:RRB400，擋土板混凝土強(qiáng)度等級(jí):C30。fy=fy'=3.6×105單塊板計(jì)算跨徑l=1.0m，每塊板范圍內(nèi)的土壓力單塊板彎矩M=擋土板鋼筋截面積A實(shí)際配筋面積為710mm2，且M擋土板設(shè)計(jì)符合要求。1.5錨桿計(jì)算1.5.1每層錨桿所受拉力值 錨桿傾角：α=15°作用于肋柱上的側(cè)壓力由錨桿承受，錨桿為軸心受拉構(gòu)件，其每層錨桿所受拉力為：Np=RR1RR3R由此，可求得每層錨桿所受拉力值：第一層錨桿：N第一層錨桿：N第一層錨桿：N第一層錨桿：N1.5.2錨桿鋼筋截面積As驗(yàn)算邊坡重要性系數(shù)：γ錨桿水平間距：S=2錨桿垂直間距：V=0.5錨筋工作條件系數(shù)：ξ錨桿張拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f計(jì)算錨桿截面積As'(實(shí)際錨桿As=1?28HRB400,錨桿截面積As=615.8錨桿截面面積滿足要求。 1.5.3錨固長(zhǎng)度驗(yàn)算錨桿錨固體與地層的錨固長(zhǎng)度：la錨固體直徑D=110錨固體與地層粘結(jié)工作條件系數(shù)ξ地層與錨固體粘結(jié)強(qiáng)度特征值f錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值N則錨固段長(zhǎng)度l錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固長(zhǎng)度：la邊坡重要性系數(shù)γ錨桿鋼筋直徑D=28鋼筋根數(shù)n=1鋼筋與砂漿粘結(jié)工作條件系數(shù)ξ鋼筋與砂漿粘結(jié)強(qiáng)度特征值f錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值N錨固段長(zhǎng)度l綜上，設(shè)計(jì)中采用的?28HRB400，錨固長(zhǎng)度3m滿足要求。1.5.4錨桿抗拔安全系數(shù)驗(yàn)證當(dāng)錨桿錨固在風(fēng)化巖層和土層中時(shí)，錨桿的抗拔力可用如下公式計(jì)算：Tu其中，錨桿鉆孔的直徑D=0.028m，錨桿的有效錨固長(zhǎng)度Le=3.0m，錨固段周邊砂漿與孔壁的平均抗剪強(qiáng)度所以，錨桿的抗拔力Tu第一道錨桿的抗拔安全系數(shù)為T第二道錨桿的抗拔安全系數(shù)為T第三道錨桿的抗拔安全系數(shù)為T第四道錨桿的抗拔安全系數(shù)為T每道錨桿的抗拔安全系數(shù)均大于1.25，該錨桿設(shè)計(jì)滿足安全要求。1.6電算結(jié)果1.6.1原始條件的輸入進(jìn)行錨桿式擋土墻驗(yàn)算時(shí)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)選擇“鐵路”，選擇計(jì)算項(xiàng)目為錨桿式擋土墻，輸入墻身尺寸如下：墻身總高:7.500m，肋柱的寬0.300m，肋柱的高:0.400m，肋柱的間距:1.500m擋土板條件如下：表2-1擋土板條件板類型號(hào)板厚（m）板寬（m）板塊數(shù)10.1501.00023錨桿條件如下：表2-2錨桿條件錨桿序號(hào)距頂距離（m）入射角（度）自由段長(zhǎng)度（m）錨固段長(zhǎng)度（m）11.00015.0001.0003.00023.00015.0001.5003.00035.00015.0001.0003.00047.00015.0000.5003.000其中鋼筋直徑為28mm，錨孔直徑為110mm，柱底支承條件為鉸接。輸入各物理參數(shù)如下:立柱混凝土強(qiáng)度等級(jí):C30，鋼筋縱筋合力點(diǎn)到外皮距離:40mm立柱縱筋級(jí)別:HRB400，立柱箍筋級(jí)別:RRB400，立柱箍筋間距:200mm擋土板混凝土強(qiáng)度等級(jí):C30，板縱筋合力點(diǎn)到外皮距離:35mm擋土板板縱筋級(jí)別:RRB400，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:360000kPa巖石與砂漿間粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:300kPa，鋼筋與砂漿間粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:2400kPa場(chǎng)地環(huán)境選擇一般地區(qū)，各參數(shù)輸入如下表：表2-3土體力學(xué)參數(shù)墻后填土內(nèi)摩擦角墻后填土粘聚力墻后填土容重墻背與墻后填土摩擦角55.000°0.000kPa17.000kN/m330.000°土壓力分布形式:三角形分布鋼筋混凝土配筋計(jì)算依據(jù)：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)1.6.2計(jì)算結(jié)果土壓力計(jì)算：計(jì)算高度為7.500m處的庫(kù)侖主動(dòng)土壓力第1破裂角：27.162°E作用點(diǎn)高度Zy立柱內(nèi)力配筋計(jì)算：表2-4跨號(hào)1內(nèi)力結(jié)果左中右背側(cè)彎矩（kN·m）0.000.110.86面?zhèn)葟澗兀╧N·m）0.000.000.00剪力（kN）-0.00-0.65-1.59背側(cè)縱筋（mm2）240240240面?zhèn)瓤v筋（mm2）240240240抗剪箍筋（mm2）575757表2-5跨號(hào)2內(nèi)力結(jié)果左中右背側(cè)彎矩（kN·m）0.860.005.21面?zhèn)葟澗兀╧N·m）0.001.220.00剪力（kN）6.45-1.31-14.24背側(cè)縱筋（mm2）240240240面?zhèn)瓤v筋（mm2）240240240抗剪箍筋（mm2）575757表2-6跨號(hào)3內(nèi)力結(jié)果左中右背側(cè)彎矩（kN·m）5.210.119.33面?zhèn)葟澗兀╧N·m）0.003.110.00剪力（kN）16.91-1.20-24.47背側(cè)縱筋（mm2）240240240面?zhèn)瓤v筋（mm2）240240240抗剪箍筋（mm2）575757表2-7跨號(hào)4內(nèi)力結(jié)果左中右背側(cè)彎矩（kN·m）9.330.009.55面?zhèn)葟澗兀╧N·m）0.006.270.00剪力（kN）29.380.93-36.94背側(cè)縱筋（mm2）240240240面?zhèn)瓤v筋（mm2）240240240抗剪箍筋（mm2）575757表2-8跨號(hào)5內(nèi)力結(jié)果左中右背側(cè)彎矩（kN·m）9.551.420.00面?zhèn)葟澗兀╧N·m）0.000.000.00剪力（kN）36.9419.58-0.67背側(cè)縱筋（mm2）240240240面?zhèn)瓤v筋（mm2）240240240抗剪箍筋（mm2）575757擋土板內(nèi)力配筋計(jì)算：表2-9擋土板內(nèi)力計(jì)算結(jié)果板類型號(hào)板厚（mm）板下緣距頂距離（m）最大土壓力（kPa）單塊板彎矩（kN·m）單塊板全部縱筋面積（mm2）11507.50034.70127.110710錨桿計(jì)算：表2-10錨桿計(jì)算結(jié)果錨桿道號(hào)所受拉力（kN）鋼筋與砂漿粘結(jié)力（kN）巖石與砂漿粘結(jié)力（kN）鋼筋抗拉力（kN）抗拔力（kN）抗拔安全系數(shù)19.351633.345311.018191.135191.13520.439231.247633.345311.018191.135191.1355.927355.756633.345311.018191.135191.1353.428476.492633.345311.018191.135191.1351.4491.6電算結(jié)果與手算結(jié)果對(duì)比分析本次算例重點(diǎn)是手算，掌握錨桿擋土墻的設(shè)計(jì)流程及方法，利用理正軟件作為參照，檢算手算結(jié)果?，F(xiàn)將手算電算結(jié)果對(duì)比情況及有關(guān)問(wèn)題分述如下：1.6.1庫(kù)倫土壓力結(jié)果對(duì)比表2-11庫(kù)倫土壓力對(duì)比表項(xiàng)目手算結(jié)果電算結(jié)果誤差Ea64.069kN64.892kN1.42％Ex55.485kN56.198kNEy31.035kN31.446kN通過(guò)這些數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以看出庫(kù)倫土壓力的手算結(jié)果與電算結(jié)果在總體上保持基本的一致性，兩種結(jié)果相差不大。1.6.2肋柱內(nèi)力計(jì)算結(jié)果對(duì)比表2-12肋柱內(nèi)力對(duì)比表項(xiàng)目手算結(jié)果電算結(jié)果誤差1支座彎矩-0.757kN-0.9kN8.91％1跨中彎矩0.000kN0.0kN2支座彎矩-4.980kN-5.2kN2跨中彎矩1.896kN1.2kN3支座彎矩-8.128kN-9.3kN3跨中彎矩1.676kN3.1kN4支座彎矩-8.296kN-9.5kN4跨中彎矩5.990kN6.3kN5支座彎矩-0.000kN0.0kN5跨中彎矩0.000kN0.0kN肋柱的內(nèi)力計(jì)算是一項(xiàng)基本控制數(shù)據(jù)，表2-11給出的數(shù)據(jù)對(duì)比表明手算結(jié)果與電算結(jié)果存在一定誤差，但誤差不大。經(jīng)過(guò)分析，可能是手算采用的是梯形土壓力分布，而電算采用的是土壓力分布形式為三角形分布。但無(wú)論是手算還是電算，都驗(yàn)證了該算例截面強(qiáng)度符合安全要求。1.6.3擋土板內(nèi)力計(jì)算結(jié)果對(duì)比表2-13擋土板內(nèi)力對(duì)比表項(xiàng)目手算結(jié)果電算結(jié)果誤差單塊板彎矩M27.87427.1101.74％可以看出擋土板的內(nèi)力手算結(jié)果與電算結(jié)果基本一致1.6.4錨桿各參數(shù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比表2-14錨桿拉力值結(jié)果對(duì)比表項(xiàng)目手算結(jié)果電算結(jié)果誤差第一層錨桿拉力值N18.931kN9.351kN4.49％第二層錨桿拉力值N230.385kN31.247kN6.13％第三層錨桿拉力值N359.184kN55.756kN5.79％第四層錨桿拉力值N471.037kN76.492kN5.82％表2-15錨桿抗拔力結(jié)果對(duì)比表項(xiàng)目手算結(jié)果電算結(jié)果誤差錨桿抗拔力Tu184.632kN191.135kN3.52％表2-16錨桿抗拔安全系數(shù)對(duì)比表項(xiàng)目手算