理正岩土计算挡墙过程赵家台穿堤涵洞翼墙稳定计算书-可研

目 录 11. 成果汇总 32. 成果说明 32.1 目的与要求 32.2 计算依据 32.3 计算原则 32.4 计算方法 42.5 计算 42.6主要结论 42.7参考 53. 计算过程 53.1 基本资料 53.2 稳定计算 164. 计算过程 1. 成果汇总 表1-1 赵家台穿堤涵洞上下游翼墙稳定计算结果汇总 上下游翼墙稳定计算结果 工 况 完建无水 墙前无水,墙后1/3水深 地震工况 抗滑稳定安全系数K 1.55 1.33 1.55 抗滑稳定安全系数 [K] 1.25 1.25 1.05 作用于基底合力偏心距 e 0.20 0.28 0.22 抗倾覆安全系数 7.16 3.84 6.20 抗倾覆安全系数最小允许值 1.50 1.50 1.40 墙趾处应力P (kPa) 67.11 67.57 70.08 墙踵处应力P (kPa) 25.41 14.51 25.41 基底平均应力 P (kPa) 46.26 41.04 46.54 地基允许承载力 [σ] 110.00 110.00 110.00 图1-1 上下游翼墙剖面图 （注：括号内尺寸表示下游翼墙尺寸的变化范围） 赵家台穿堤涵洞上下游翼墙结构形式、挡墙高度及填筑材料相同，下游翼墙墙后填土高度小于上游翼墙墙后填土高度，前者挡土稳定性高于后者，因此在本计算以上游翼墙为代表性翼墙进行翼墙稳定计算，结论：根据计算结果，上下游挡土墙的抗滑稳定系数、抗倾覆安全系数、基底平均应力、基底合力偏心距均满足规范要求。 2. 成果说明 2.1 目的与要求 计算目的：通过对赵家台穿堤涵洞上下游翼墙在不同工况下的稳定计算，为分水闸上下游翼墙结构尺寸的确定提供依据。 计算要求：根据实际情况结合相应规范选取适当计算方法、公式及参数，准确计算，成果满足相应规范的规定。 2.2 计算依据 《宁晋泊蓄滞洪区建设与管理工程可行性研究阶段工程地质勘察》 《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007） 《水工挡土墙设计》，管枫年，薛广瑞，王殿印．北京：中国水利水电出版社，1995 《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000） 闸室基础座落在壤土层上，该土层物理学指标为：天然土重度γ=19.1 kN/m3，地基承载力特征值fak=110 kPa，粘聚力C=11 kPa，内摩擦角φ=11°；根据《宁晋泊蓄滞洪区建设与管理工程可行性研究阶段工程地质勘察报告》，基本地震烈度为VII级，需要考虑地震影响。 2.3 计算原则 在各种计算工况下，翼墙平均基底应力不大于地基允许承载力，最大基底应力不大于地基允许承载能力的1.2倍；抗倾覆安全系数大于挡土墙抗倾覆安全系数允许值；沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数，基本组合不小于1.25，特殊组合不小于1.05。 2.4 计算方法 穿堤涵洞上下游翼墙稳定计算利用理正岩土计算5.11版进行计算 1. 上下游端基底应力计算 采用材料力学偏心受压公式： 　　　　　　　　　　　　　(2-1) Pmax— 基底应力最大值，kPa； Pmin— 基底应力最小值，kPa； ∑G — 作用在挡土墙上的全部竖向荷载，kN； ∑M — 作用在挡土墙上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面垂直水流方向的形心轴的力矩之和，kN·m； b — 挡土墙基底面垂直水流方向的宽度，m； L — 挡土墙基底面顺水流方向的长度，m。 2. 抗滑稳定计算 　　　　　　　　　　　　 (2-2) Kc — 抗滑稳定安全系数； f — 挡土墙基底面与地基之间的摩擦系数； ∑G — 作用在挡土墙上的全部竖向荷载，kN； ∑H — 作用在挡土墙上的全部水平向荷载，kN。 3. 地震荷载计算 地震荷载计算采用拟静力法，采用《水工建筑物抗震设计规范》中4.5.9的公式 (2-3) FE —作用在质点i的水平向地震惯性力代表值； ξ— 地震作用的效应折减系数，除另有规定外，取ξ=0.25； GEi — 集中在质点i的重力作用值； ai — 质点i的动态分布系数，按照《水工建筑物抗震设计规范》中8.1.3的规定； g —重力加速度。 2.5 计算方案 根据工程实际情况，对作用于建筑物的荷载分为基本组合和特殊组合，选择以下三种工况进行计算。各工况及所包含荷载见表2-1工况及荷载组合表。 表2-1 工况及荷载组合表 荷载组合 计算工况 荷载 自重 水重 静水压力 土压力 地震荷载 基本组合 工况一 完建无水 √ √ 工况二 墙前无水，墙后1/3水深 √ √ √ √ 特殊组合 工况三 地震工况 √ √ √ √ √ 2.6主要结论 经过计算，挡土墙的抗滑稳定系数、抗倾覆安全系数、基底平均应力与墙趾、墙踵基底应力均满足规范要求，具体成果见表1-1赵家台穿堤涵洞翼墙稳定计算成果汇总表。 2.7参考资料 (1)《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007） (2)《水工挡土墙设计》，管枫年，薛广瑞，王殿印．北京：中国水利水电出版社，1995 (3)《水工建筑物抗震设计规范》（DL5073-2000） (4) 《水工建筑物》（第三版），陈德亮．北京：中国水利水电出版社，1995 (5) 宁晋泊蓄滞洪区建设与管理可行性研究阶段工程地质勘察报告（2010年12月） 3. 计算过程 3.1 基本资料 建筑物等级为Ⅴ级建筑物； 地震设计烈度VII度； 浆砌石重力密度为23 kN/m3； 水重力密度为9.81 kN/m3； 上下游翼墙尺寸详见附图； 地基平均承载力fak=110 kpa； 根据地质勘察报告可知，基础底面位于地下水水位以上，基础以上土的重度取天然重度。 3.2 稳定计算 3.2.1 完建无水 上下游翼墙稳定计算 墙身尺寸: 墙身高: 3.100(m) 墙顶宽: 0.500(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.000 背坡倾斜坡度: 1:0.500 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.400(m) 墙趾台阶h1: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙踵台阶b3: 0.400(m) 墙踵台阶h3: 0.500(m) 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: 500.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力: 150.000(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: 24.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.100(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 12.000(度) 地基土容重: 19.100(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 110.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.350 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 10.000(度) 土压力计算方法: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 1 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 8.000 0.000 0 坡面起始距墙顶距离: 0.710(m) 地面横坡角度: 0.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) ===================================================================== 第 1 种情况: 一般情况 [土压力计算] 计算高度为 3.100(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 27.160(度) Ea=34.658 Ex=27.099 Ey=21.606(kN) 作用点高度 Zy=0.797(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在 墙身截面积 = 4.290(m2) 重量 = 98.670 kN (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.350 滑移力= 27.099(kN) 抗滑力= 42.097(kN) 滑移验算满足: Kc = 1.553 > 1.250 (二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.116 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 2.052 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 0.797 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 21.589(kN-m) 抗倾覆力矩= 154.460(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 7.155 > 1.500 (三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 120.276(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=132.871(kN-m) 基础底面宽度 B = 2.600 (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 = 1.105(m) 基底压应力: 趾部=67.107 踵部=25.413(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 67.107 / 25.413 = 2.641 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.195 <= 0.250*2.600 = 0.650(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=67.107 <= 132.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=25.413 <= 143.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=46.260 <= 110.000(kPa) (四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算 ================================================= 各组合最不利结果 ================================================= (一) 滑移验算 安全系数最不利为：组合1(一般情况) 抗滑力 = 42.097(kN),滑移力 = 27.099(kN)。 滑移验算满足: Kc = 1.553 > 1.250 (二) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合1(一般情况) 抗倾覆力矩 = 154.460(kN-M),倾覆力矩 = 21.589(kN-m)。 倾覆验算满足: K0 = 7.155 > 1.500 (三) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(一般情况) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.195 <= 0.250*2.600 = 0.650(m) 墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=67.107 <= 132.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=25.413 <= 143.000(kPa) 地基平均承载力验算最不利为：组合1(一般情况) 地基平均承载力验算满足: 压应力=46.260 <= 110.000(kPa) (四) 基础验算 不做强度计算。 3.2.2 翼墙前无水，墙后1/3水深 上下游翼墙稳定计算 墙身尺寸: 墙身高: 3.100(m) 墙顶宽: 0.500(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.000 背坡倾斜坡度: 1:0.500 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.400(m) 墙趾台阶h1: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙踵台阶b3: 0.400(m) 墙踵台阶h3: 0.500(m) 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: 500.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力: 150.000(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: 24.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.100(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 12.000(度) 地基土容重: 19.100(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 110.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.350 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 10.000(度) 墙后填土浮容重: 2.900(kN/m3) 地基浮力系数: 1.000 土压力计算方法: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 1 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 8.000 0.000 0 坡面起始距墙顶距离: 0.710(m) 地面横坡角度: 0.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) 挡墙内侧常年水位标高: -2.100(m) 挡墙外侧常年水位标高: -50.000(m) 浮力矩是否作为倾覆力矩加项: 是 ===================================================================== 第 1 种情况: 一般情况 [土压力计算] 计算高度为 3.100(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 27.160(度) Ea=29.512 Ex=23.075 Ey=18.398(kN) 作用点高度 Zy=0.877(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在 墙身截面积 = 4.290(m2) 重量 = 98.670 kN 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: 0.00 0.00 0.00 0.00 墙背坡侧: -5.00 -2.62 1.93 -2.77 墙 底 面: -0.00 13.00 1.33 -3.10 (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.350 滑移力= 28.075(kN) 抗滑力= 37.342(kN) 滑移验算满足: Kc = 1.330 > 1.250 (二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.116 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 2.011 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 0.877 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 38.325(kN-m) 抗倾覆力矩= 147.134(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 3.839 > 1.500 (三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 106.693(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=108.810(kN-m) 基础底面宽度 B = 2.600 (m) 偏心距 e = 0.280(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.020(m) 基底压应力: 趾部=67.566 踵部=14.505(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 67.566 / 14.505 = 4.658 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.280 <= 0.250*2.600 = 0.650(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=67.566 <= 132.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=14.505 <= 143.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=41.036 <= 110.000(kPa) (四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算 ================================================= 各组合最不利结果 ================================================= (一) 滑移验算 安全系数最不利为：组合1(一般情况) 抗滑力 = 37.342(kN),滑移力 = 28.075(kN)。 滑移验算满足: Kc = 1.330 > 1.250 (二) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合1(一般情况) 抗倾覆力矩 = 147.134(kN-M),倾覆力矩 = 38.325(kN-m)。 倾覆验算满足: K0 = 3.839 > 1.500 (三) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(一般情况) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.280 <= 0.250*2.600 = 0.650(m) 墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=67.566 <= 132.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=14.505 <= 143.000(kPa) 地基平均承载力验算最不利为：组合1(一般情况) 地基平均承载力验算满足: 压应力=41.036 <= 110.000(kPa) (四) 基础验算 不做强度计算。 3.2.3 地震工况 上下游翼墙稳定计算 墙身尺寸: 墙身高: 3.100(m) 墙顶宽: 0.500(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.000 背坡倾斜坡度: 1:0.500 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.400(m) 墙趾台阶h1: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙踵台阶b3: 0.400(m) 墙踵台阶h3: 0.500(m) 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: 500.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力: 150.000(kPa) 墙身砌体容许弯曲拉应力: 110.000(kPa) 挡土墙类型: 抗震区挡土墙 墙后填土内摩擦角: 24.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.100(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 12.000(度) 地基土容重: 19.100(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 110.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 地震作用墙趾值提高系数: 1.500 地震作用墙踵值提高系数: 1.625 地震作用平均值提高系数: 1.250 墙底摩擦系数: 0.350 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 10.000(度) 地震烈度: 设计烈度7度 水上地震角: 1.50 水下地震角: 2.50 水平地震系数: 0.10 重要性修正系数: 1.00 综合影响系数: 0.25 抗震基底容许偏心距:B/4 地震力调整系数: 1.000 土压力计算方法: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 1 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 8.000 0.000 0 坡面起始距墙顶距离: 0.710(m) 地面横坡角度: 0.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) ===================================================================== 第 1 种情况: 一般情况 [土压力计算] 计算高度为 3.100(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 27.160(度) Ea=34.658 Ex=27.099 Ey=21.606(kN) 作用点高度 Zy=0.797(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在 墙身截面积 = 4.290(m2) 重量 = 98.670 kN (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.350 滑移力= 27.099(kN) 抗滑力= 42.097(kN) 滑移验算满足: Kc = 1.553 > 1.250 (二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.116 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 2.052 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 0.797 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 21.589(kN-m) 抗倾覆力矩= 154.460(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 7.155 > 1.500 (三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 120.276(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=132.871(kN-m) 基础底面宽度 B = 2.600 (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 = 1.105(m) 基底压应力: 趾部=67.107 踵部=25.413(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 67.107 / 25.413 = 2.641 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.195 <= 0.250*2.600 = 0.650(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=67.107 <= 132.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=25.413 <= 143.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=46.260 <= 110.000(kPa) (四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算 ===================================================================== 第 2 种情况: 地震情况 [土压力计算] 计算高度为 3.100(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 29.320(度) Ea=35.829 Ex=28.015 Ey=22.336(kN) 作用点高度 Zy=0.797(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在 墙身截面积 = 4.290(m2) 重量 = 98.670 kN 全墙地震力=2.467(kN) 作用点距墙顶高度=1.940(m) (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.350 滑移力= 30.482(kN) 抗滑力= 42.352(kN) 滑移验算满足: Kc = 1.389 > 1.050 (二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.116 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 2.052 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 0.797 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 25.179(kN-m) 抗倾覆力矩= 155.958(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 6.194 > 1.400 (三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 121.006(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=130.779(kN-m) 基础底面宽度 B = 2.600 (m) 偏心距 e = 0.219(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.081(m) 基底压应力: 趾部=70.087 踵部=22.994(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 70.087 / 22.994 = 3.048 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.219 <= 0.250*2.600 = 0.650(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=70.087 <= 165.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=22.994 <= 178.750(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=46.541 <= 137.500(kPa) (四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算 ================================================= 各组合最不利结果 ================================================= (一) 滑移验算 安全系数最不利为：组合1(一般情况) 抗滑力 = 42.097(kN),滑移力 = 27.099(kN)。 滑移验算满足: Kc = 1.553 > 1.250 (二) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合2(地震情况) 抗倾覆力矩 = 155.958(kN-M),倾覆力矩 = 25.179(kN-m)。 倾覆验算满足: K0 = 6.194 > 1.400 (三) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合2(地震情况) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.219 <= 0.250*2.600 = 0.650(m) 墙趾处地基承载力验算最不利为：组合2(地震情况) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=70.087 <= 165.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=25.413 <= 143.000(kPa) 地基平均承载力验算最不利为：组合1(地震情况) 地基平均承载力验算满足: 压应力=46.541 <= 110.000(kPa) (四) 基础验算 不做强度计算。 4. 计算过程 经计算穿堤涵洞上下游翼墙基底应力、基底合力偏心距、抗滑稳定及抗倾覆安全系数均满足规范要求，计算结果见成果汇总表。 PAGE _1385466045.unknown _1385471067.unknown _1385463651.unknown