原创悬臂式挡土墙优化设计实例

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1、******专业技术主题论文悬臂式挡土墙优化设计实例部门：设计中心岗位：主任结构工程师姓名：*****悬臂式挡土墙优化设计实例摘要：本文从介绍悬臂式挡土墙设计原理入手，提出根据实际使用情况设计挡土墙的观点，并把通用图纸与优化图纸进行了经济比较，阐明了优化挡土墙设计的重要性。关键词：悬臂挡土墙优化引言：挡土墙在一般的房屋建筑工程较为少见，偶尔在坡地建筑设计需进行挡土墙设计时，设计人员一般套用专用图集或通用大样即可完成。然而对于寸土寸金的城市建设用地上设置挡土墙，设计人员如不进行详细计算分析，就很难做出安全、经济、合理的设计。悬臂式挡土墙是一种轻型支挡结构，

2、在坡地建筑应用较为广泛，如何对悬臂式挡土墙进行优化设计？下面就以***西侧悬臂式挡土墙为例予以阐述。一、挡土墙概况：**项目19#～22#后院与西侧排水箱涵面高差从2.15～3.45不等，需设计挡图墙，挡土墙长度约115米。因挡土高差不大于6米，考虑到美观及现场施工条件，决定采用钢筋混凝土悬臂式挡土墙。二、挡土墙所在位置土质指标：经查阅**项目《岩土工程勘察报告》，上述挡土墙位置在91.0～93.6标高为含砾粘土，含砾粘土相关设计参数为：容重1.8g/cm3,凝聚力45kPa，内摩擦角20度。三、原设计图纸的挡土墙大样：挡土墙大样截面特点：墙面宽度均为5

3、00mm，墙趾和墙踵长度为2100mm，其它详见下图：四、挡土墙设计原理：1、挡土墙基底应力计算式中：──为挡土墙基底应力的最大值和最小值（kPa）;──为作用在挡土墙上全部垂直于水平面的荷载（kN）;作用在挡土墙上的全部荷载对于挡土墙基底形心轴的力矩之和（kN·m）;A──挡土墙基底面的面积(m2)；W──挡土墙基底面形心轴的截面矩(m3)。2、抗滑稳定计算KC=式中：Kc──挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数；f──挡土墙基底面与地基之间的摩擦系数；ΣH──作用在挡土墙上全部平行于基底面的荷载(kN)。3、抗倾覆稳定计算式中：K0──挡土墙抗倾覆稳定安

4、全系数；ΣMV──对挡土墙基底前趾的抗倾覆力矩（kN·m）；ΣMH──对挡土墙基底前趾的倾覆力矩（kN·m）。4、挡土墙的结构内力计算挡土墙墙身可按固定在底板上的受弯构件计算，并验算其水平截面剪应力；底板可按固定在墙身上的受弯构件计算。（1）、挡土墙墙身任意水平截面的弯矩可按以下公式计算M=PL（2）、剪应力可按以下公式计算（3）、底板任意截面的弯矩可按公式计算M1=G1L1式中：M──墙身计算截面的弯矩（kN·m）；P──墙身计算截面以上所有水平向荷载的总和（kN）；G1──底板末端至计算截面范围内所有竖向荷载的总和（kN）；──墙身计算截面的剪应力(

5、kPa)；L──墙身计算截面以上所有水平向荷载的合力作用点至计算截面的距离(m)；L1──底板末端至计算截面范围内所有竖向荷载的合力作用点至计算截面的距离(m)。五、挡土墙优化计算过程1、墙身尺寸:墙身高:4.650(m)墙顶宽:0.250(m)背坡倾斜坡度:1:0.054墙趾悬挑长DL:1.100(m)墙趾跟部高DH:0.400(m)墙趾端部高DH0:0.200(m)墙踵悬挑长DL1:1.100(m)墙踵跟部高DH1:0.400(m)墙踵端部高DH2:0.200(m)钢筋合力点到外皮距离:45(mm)墙趾埋深:1.200(m)2、物理参数:混凝土墙体容

6、重:25(kN/m3)混凝土强度等级:C25纵筋级别:HRB335抗剪腹筋等级:HPB235裂缝计算钢筋直径:14(mm)挡土墙类型:一般挡土墙墙后填土内摩擦角:42(度)墙后填土容重:18(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:21(度)地基土容重:18(kN/m3)修正后地基土容许承载力:150(kPa)墙底摩擦系数:0.300地基土内摩擦角:20(度)土压力计算方法:库仑水土合算水土合算对于饱和土体用总竖向应力计算水平的主动和被动土压力，而不再计及包括静水压力在内的一切孔隙水压力（?）。3、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

7、)换算土柱数12.0000.0001第1个:距离0.000(m),宽度2.000(m),高度0.300(m)4、墙身内力配筋计算时,各种作用力采用的分项(安全)系数为:重力不利时=1.200重力有利时=1.000主动土压力=1.200静水压力=1.2005、土压力计算计算高度为4.650(m)处的库仑主动土压力Ea=75.082Ex=39.836Ey=63.642(kN)作用点高度Zy=1.672(m)墙身截面积=2.402(m2)重量=60.050kN整个墙踵上的土重=39.377(kN)重心坐标(0.750,-2.896)(相对于墙面坡上角点)墙趾板

8、上的土重=17.820(kN)相对于趾点力臂=0.530(m))6、滑动稳定性验