挡土墙土压力计算
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砌体挡土墙计算实例在土木工程中,砌体挡土墙是一种常见的结构,用于支撑土体,防止其坍塌或滑移。
为了确保挡土墙的稳定性和安全性,需要进行精确的计算。
下面,我们将通过一个具体的实例来详细介绍砌体挡土墙的计算过程。
假设我们要设计一个高度为 5 米的砌体挡土墙,墙背填土为砂土,填土表面水平,墙后地下水位在墙底以下 1 米处。
挡土墙采用 MU30 毛石、M75 水泥砂浆砌筑,墙身重度为 22kN/m³。
一、土压力计算首先,我们需要计算作用在挡土墙上的土压力。
根据库仑土压力理论,主动土压力系数可以通过以下公式计算:Ka =tan²(45° φ/2)其中,φ 为填土的内摩擦角。
假设填土的内摩擦角为 30°,则主动土压力系数 Ka 为:Ka = tan²(45° 30°/2) = 033土压力的分布呈三角形,顶部为零,底部最大。
土压力强度可以通过以下公式计算:σa =γhKa其中,γ 为填土的重度,h 为计算点距离填土表面的高度。
假设填土重度为 18kN/m³,则墙顶处土压力强度为零,墙底处土压力强度为:σa = 18×5×033 = 297kN/m²土压力的合力可以通过三角形面积计算:Ea = 05×297×5 = 7425kN/m合力作用点距离墙底的高度为:h = 5/3 = 167m二、抗滑移稳定性验算为了保证挡土墙不会沿基底滑移,需要进行抗滑移稳定性验算。
抗滑移稳定系数 Ks 可以通过以下公式计算:Ks =(μ∑Gn + Ep) / Ea其中,μ 为基底摩擦系数,∑Gn 为垂直于基底的重力之和,Ep 为墙前被动土压力。
由于本例中不考虑墙前被动土压力,Ep 为零。
假设基底摩擦系数为 04,重力之和为:∑Gn = G + Ey其中,G 为挡土墙自重,Ey 为墙后土压力的水平分力。
挡土墙自重 G 可以通过墙身体积乘以重度计算:G = 05×5×22 = 55kN/m墙后土压力的水平分力 Ey 为:Ey =Ea×cos(δ)其中,δ 为墙背与填土之间的摩擦角,假设为 15°。
附录A 土压力计算A.0.1侧向岩土压力可采用库伦土压力或郎肯土压力公式计算,侧向岩土压力分布应根据支护类型确定。
A.0.2当墙后土体倾斜时,墙后主动土压力合力用公式(A.0.2-1)计算,侧向土压力分布形式为三角形,合力作用点位置距墙底1/3H 处,计算简图见图A.0.2。
2ak a12E H K γ=(A.0.2-1){[22sin()sin()sin()sin sin ()a q K K αβαβαδααβϕδ+=+-+--]sin()sin()2sin cos cos()ϕδϕβηαϕαβϕδ++-++---(A.0.2-2)2sin cos 1sin()q q K H αβγαβ=++(A.0.2-3)2c Hηγ=(A.0.2-4)式中:ak E —主动土压力合力标准值(kN/m );a K —主动土压力系数;H —挡土墙高度(m );γ—土体重度(kN/m 3)。
;c —土的黏聚力(kPa );ϕ—土的内摩擦角(°);q —地表均布荷载标准值(kN/m 2);δ—土对挡土墙墙背的摩擦角(°),可按表A.0.2取值;β—填土表面与水平面的夹角(°);α—挡土墙墙背的倾角(°);θ—滑裂面与水平面的夹角(°)。
图A.0.2库伦土压力计算表A.0.2土对挡土墙墙背的摩擦角δ挡土墙情况摩擦角δ墙背平滑,排水不良(0~0.33)ϕ墙背粗糙,排水良好(0.33~0.50)ϕ墙背很粗糙,排水良好(0.50~0.67)ϕ墙背与填土间不可能滑动(0.67~1.00)ϕA.0.3当墙后土体水平,墙后主动土压力标准值可按公式(A.0.3)计算。
aikj j ai 12i j e h q K c γ=⎛⎫=+- ⎪⎝⎭∑(A.0.3)式中:aik e —计算点处的主动土压力标准值(kN/m 2),当aik e <0时取aik e =0;ai K —计算点处的主动土压力系数,取2o aii tan (452)K ϕ=-;i c —计算点处土的黏聚力(kN/m 2);i ϕ—计算点处土的内摩擦角(°)。
挡土墙计算一、墙身配筋计算(一)已知条件:墙身混凝土等级35钢筋设计强度N/mm 2360混凝土容重γc=26KN/mm 3墙背填土容重γ土=18KN/mm 3裂缝限值0.2mm 覆土厚H1=1m 水位距离墙底H3=4.7m 墙高H=5.2m 地面堆积荷载q 0=20KN/m 2墙厚h(mm)=300mm 保护层(mm)=25mm 横载分项系数1.3(二)土压力按主动土压力计算:Ka=0.66q土1=γ土H1Ka=11.88KN/m 2q 1=q 0Ka+q 土1=25.08KN/m 2q 土2=(γ土×H-γ水×H3)30.76KN/m 2q 水2=γ水H3=47KN/m 2q 2=q 1+q 土2+q 水2=102.84KN/m 2q 11=1.2×q 1=32.604KN/m 2q 22=1.2×q 2=133.6868KN/m 2(三)内力计算(基本组合下):M支座=-H 2×(8q 22+7q 11-292.42KN·M Q 墙顶=H×(11q 11+4q 2289.34μ=q 11/q 22=0.24ν=[(9μ2+7μ0.558681329X=(ν-μ)H/(1-2.164942597m Xo=H-X= 3.0350574mMmax =Q 墙顶X-q 11X 2/2+84.13227KN·M (四)配筋计算混凝土抗压强度fcd=16.7N/mm 2ho=265mm 钢筋设计强度fy=360N/mm 2计算宽度b=1000mm M支座 =f cd bx(h 0-x/2)292420114.00 =16700x(265-x/2)x =77.371 m ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得A s = M支座/(ho-3691mm 2Mmax =f cd bx(h 0-x/2)84000000.00 =16700x(265-x/2)x =19.714 mm ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得跨中A s = Mmax/(ho-940mm 2(五)裂缝计算钢筋直径d=22mm 钢筋间距75mm 每延米实配钢筋A s =5068.44mm 2标准组合下Mk 支座=-H 2×-224.94KN·M σsk=Mk支座192.4974N/mm2αcr=2.1ρte=0.033789574ftk=2.2ψ=0.880148956< 1 且>0.2所以ψ取0.880148956Es=200000c=25deq=22裂缝宽度W fk =0.177163082mm 裂缝满足要求。
挡土墙的土压力计算挡土墙是一种用于抵御土体水平推力的结构,常见于土木工程中的路堤、堤坝、隧道、挖掘工程等。
挡土墙通常由墙体、底部基础和顶部墙帽组成。
在设计挡土墙时,需要计算土体对墙体的土压力,以确保墙体和基础的稳定性。
朗肯-库仑法是一种常用的计算土压力的方法,下面将详细介绍朗肯-库仑法的计算步骤。
1.确定土体参数:首先需要确定土体的压缩性和剪切强度参数。
通常使用的参数包括土壤的内摩擦角(φ)、土壤的内聚力(c)和土壤的重度(γ)。
这些参数可以通过实验室试验或现场勘探来获取。
2.确定土体边坡角(β):3. 确定有效土壤重度(γeff):有效土壤重度是指考虑挡土墙上部土体的排水和分层效应后的土体重度。
有效土壤重度的计算方式与土体情况有关,例如砂土和黏土的有效土壤重度计算方法不同。
4.划定土体压力锥:在挡土墙背面绘制一条垂直线,称为压力锥线。
穿过压力锥线的水平线与挡土墙顶部的夹角称为锥体压力角(θ)。
常见的锥体压力角一般为25°至30°。
5.计算土压力:根据朗肯-库仑法,计算挡土墙顶部到任意高度h处的土压力。
土压力可以分为水平方向和垂直方向的两个分量。
水平方向的土压力为土体的水平推力,垂直方向的土压力为土体的重力分量。
水平方向的土压力P_h可以通过以下公式计算:P_h = 1/2Cγeffh^2cos^2(β+θ)其中,C为土壤的相对压缩系数,h为墙体高度。
垂直方向的土压力P_v可以通过以下公式计算:P_v = Cγeffhcos(β+θ)其中,C为土壤的相对压缩系数,h为墙体高度。
6.计算土压力的合力:根据水平方向和垂直方向的土压力,可以计算合力的土压力。
合力的土压力可以通过以下公式计算:P=(P_h^2+P_v^2)^(1/2)7.计算挡土墙的稳定性:最后,根据挡土墙的几何形状和土压力的计算结果,计算挡土墙的稳定性。
常见的稳定性计算包括滑动稳定性、倾覆稳定性和挡土墙的整体稳定性。
挡土墙计算公式挡土墙是一种用于支撑填土或山坡土体,防止其变形失稳的结构物。
在工程设计中,准确计算挡土墙的各项参数至关重要,这需要依靠一系列的计算公式。
下面我们就来详细介绍一下常见的挡土墙计算公式。
一、土压力计算土压力是作用在挡土墙上的主要荷载之一,常见的土压力计算方法有朗肯土压力理论和库仑土压力理论。
1、朗肯土压力理论朗肯主动土压力强度计算公式为:$e_a =\gamma z tan^2(45°\frac{\varphi}{2}) 2c tan(45°\frac{\varphi}{2})$朗肯被动土压力强度计算公式为:$e_p =\gamma z tan^2(45°+\frac{\varphi}{2})+ 2ctan(45°+\frac{\varphi}{2})$其中,$\gamma$为填土的重度,$z$为计算点深度,$\varphi$为填土的内摩擦角,$c$为填土的粘聚力。
2、库仑土压力理论库仑主动土压力系数:$K_a =\frac{cos^2(\varphi \alpha)}{cos^2\alpha cos(\alpha +\delta)1 +\sqrt{\frac{sin(\varphi +\delta) sin(\varphi \beta)}{cos(\alpha +\delta) cos(\alpha \beta)}}^2}$库仑被动土压力系数:$K_p =\frac{cos^2(\varphi +\alpha)}{cos^2\alpha cos(\alpha \delta)1 \sqrt{\frac{sin(\varphi +\delta) sin(\varphi +\beta)}{cos(\alpha \delta) cos(\alpha +\beta)}}^2}$主动土压力:$E_a =\frac{1}{2}\gamma H^2 K_a$被动土压力:$E_p =\frac{1}{2}\gamma H^2 K_p$其中,$\alpha$为墙背与水平面的夹角,$\beta$为填土面与水平面的夹角,$\delta$为墙背与填土之间的摩擦角,$H$为挡土墙的高度。