xx防护工程抗滑桩计算书.docx

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1、工程设计计算书（桩基托梁挡土墙）工程名称：xx防护工程设计证号：170015-sj设计阶段：施工图专 业：结 施审 订： 校 对： 设 计： xx设计研究院xxx年x月1 工程概况本工程位于xx，由于上部土质松软，边坡较高，无法进行放坡开挖后砌筑防洪墙，xx，将原重力式防洪墙改为桩基托梁挡土墙方案。上部挡墙为仰斜式浆砌石挡墙，顶宽5m，面坡背坡均为1:0.2，墙顶高程312m，墙底高程300m；下部采用桩基+托梁，桩基为1.52m的方桩，托梁尺寸为12m，平台板厚0.5m。桩基嵌入岩层不小于6m。本工程上部挡墙采用北京理正软件设计研究院编制的理正挡土墙设计软件v3.6进行计算；下部桩基采用SA

2、P84进行计算。2 设计依据及标准2.1 现行有关规范及规程：（1） 防洪标准（GB50201-94）（2） 城市防洪工程设计规范（CJJ50-92）（3） 水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）（4） 堤防工程设计规范（GB50286-98）（5） 堤防工程施工规范（SL260-98）（6） 水工建筑物荷载设计规范（DL5077-1997）（7） 水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）（8） 水工混凝土结构设计规范（SL/T191-96）（9） 水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范(SL47-94)（10） 砌体结构设计规范GB50003-2001（11） 建筑结构荷载

3、规范GB50009-2001（12） 建筑桩基技术规范JGJ94-94（13） 浆砌石坝设计规范SL25-91 （14） 其它有关国家现行规程规范2.2 相关文件：（1） xx文2.3 设计标准：（1） 防洪标准采用20年一遇防洪标准；（2） 防洪堤顶高程为312.0m，防浪墙顶高程为313.0m；（3） 主要建筑物级别为4级；3 主要设计参数3.1 挡墙基础（1） 挡墙基面与混凝土托板摩擦系数f=0.5（2） 建基面地基允许承载力500kPa3.2 主要材料（1） 浆砌石防洪堤：毛石MU40；砂浆M7.5 容重=23KN/m3；弯曲抗拉强度0.11Mpa；抗剪强度0.19Mpa；抗压强度0.

4、80Mpa（2） 堤后回填料：碎石土填料容重=19KN/m3；综合内摩擦角=33（3） 桩基、托梁、板： 混凝土：C30；钢筋：HPB235、HRB335、HRB4004 防洪堤结构布置及稳定计算4.1 防洪堤结构型式上部挡墙为仰斜式浆砌石挡墙，顶宽5m，面坡背坡均为1:0.2，墙顶高程312m，墙底高程300m；下部采用桩基+托梁，桩基为1.52m的方桩，托梁主梁尺寸为12m，次梁尺寸为0.71.4m，平台板厚0.5m；桩基间距为55m，桩基嵌入岩层不小于6m。防洪堤纵向每隔15m左右设伸缩沉降缝，缝宽23cm，缝中填沥青木板。防洪堤堤身设排水孔，横向排水坡度5%，排水孔间距2m2m。呈梅花

5、型布置，最低一排排水孔高于常年水位或回填地面高程以上，同时沿堤背设一层1.0m厚砂石反滤层，确保堤身排水顺畅。墙后回填碎石土，并分层碾压夯实。4.2 上部挡墙稳定计算（1） 设计工况根据堤防工程设计规范，防洪堤按下列工况进行稳定计算：（a）水位骤降1.0m，即墙内水位310.0m，即墙内外位309.0m；（b）设计枯水位，本次设计采用完建工况（无水）；（c）不利中水位，即墙内水位306.0m，即墙内外位305.0m；（2） 计算方法根据堤防工程设计规范（GB50286-98）附录F，确定抗滑、抗倾及基底应力计算公式如下：1） 抗滑稳定计算Kc=fW/P式中：Kc抗滑稳定安全系数；W作用于墙体上

6、的全部垂直力的总和（KN）；P作用于墙体上的全部水平力的总和（KN）；f墙底与堤基之间的摩擦系数。岩基取f=0.5，土基取f=0.3。 2） 抗倾稳定计算K0=式中：K0抗倾覆稳定安全系数；MV抗倾覆力矩（KNm）；MH倾覆力矩（KNm）。3） 基底应力计算、基底的最大和最小压应力（kPa）G垂直荷载（KN）式中：M荷载对底板形心轴的力矩（KNm）;W底板截面抵抗矩（m3）。采用北京理正软件设计研究院编制的理正挡土墙设计软件v3.6进行计算。4.3 下部桩基结构计算下部桩基托梁按框架计算，桩基间距为5m，故取5m为一个计算单元。根据地质断面，取最不利断面进行计算，300m高程以下土层厚度最大为

7、13m，桩基嵌岩6m。考虑土体阻力，即考虑土弹簧作用，根据中国建筑工业出版社2003年出版的地基与基础（第三版），上部新填土土弹簧刚度K取3000KN/m，岩石弹簧刚度K取60000KN/m。上部挡墙下传荷载，按理正计算各工况下滑移力作为水平荷载，地基应力作为垂直荷载作用于桩基托梁顶部，桩在土中受土压力按均布水平荷载作用于桩体上。采用SAP84进行分析计算。5 电算文件5.1 上部挡墙计算按“水位骤降1.0m”、“设计枯水位”、“不利中水位”三种情计算工况，故根据不同的地形、地质条件，选取有代表性的断面进行各工况计算如下：A. 计算项目：（水位骤降1m）-原始条件: 墙身尺寸: 墙身高: 12

8、.000(m) 墙顶宽: 5.000(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.200 背坡倾斜坡度: 1:-0.200 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: 800.000(kPa) 墙身砌体容许剪应力: 190.000(kPa) 墙身砌体容许拉应力: 70.000(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: 33.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.000(kN/

9、m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 18.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa) 墙底摩擦系数: 0.500 地基土类型: 岩石地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 墙后填土浮容重: 9.200(kN/m3) 地基浮力系数: 0.500 坡线土柱: 坡面线段数: 3 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 14.000 0.000 1 第1个: 距离1.000(m),宽度10.000(m),高度1.500(m) 2 1.000 1.800 0 3 20.000 0.000 1 第1个: 距离1.000(

10、m),宽度20.000(m),高度4.000(m) 坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 0.000(度) 墙顶标高: 312.000(m) 挡墙内侧常年水位标高: 310.000(m) 挡墙外侧常年水位标高: 309.000(m)=第 1 种情况: 一般情况 土压力计算 计算高度为 12.000(m)处的库仑主动土压力 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 36.822(度) Ea=227.829 Ex=226.501 Ey=24.566(kN) 作用点高度 Zy=4.550(m) 墙身截面积 = 60.000(m2) 重量 = 1380.000 kN 地下水作用力及合力作用点坐标

11、(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: 405.00 -81.00 -1.80 -9.00 墙背坡侧: -500.00 100.00 3.27 -8.67 墙 底 面: -0.00 237.50 0.14 -12.00 (一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 滑移力= 321.501(kN) 抗滑力= 574.034(kN) 滑移验算满足: Kc = 1.785 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 3.700 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 5.910 (m) 相对于墙趾点，Ex

12、的力臂 Zy = 4.550 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 1482.253(kN-m) 抗倾覆力矩= 4128.964(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.786 1.500(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 1148.068(kN) 总弯距=2646.711(kN-m) 基础底面宽度 B = 5.000 (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 = 2.305(m) 基底压应力: 趾部=283.244 踵部=175.983(kPa) 作用于基底的合力偏心距验算

13、满足: e=0.195 = 0.250*5.000 = 1.250(m) 地基承载力验算满足: 最大压应力=283.244 = 500.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为天然基础，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 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: 405.00 -81.00 -1.80 -9.00 墙背坡侧: -500.00 100.00 3.27 -8.67 验算截面以上，墙身截面积 = 60.000(m2) 重量 = 1380.000 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 3

14、.700 (m) 相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx = 5.910 (m) 相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy = 4.550 (m) 法向应力检算 作用于验算截面的总竖向力 = 1385.569(kN) 总弯距=3250.879(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 2.346(m) 截面宽度 B = 5.000 (m) 偏心距 e1 = 0.154(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.154 = 0.300*5.000 = 1.500(m) 截面上压应力: 面坡=328.244 背坡=225.983(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 328.244

15、= 800.000(kPa) 切向应力检算 剪应力验算满足: 计算值= -65.545 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 3.700 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 5.838 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 4.189 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 1346.806(kN-m) 抗倾覆力矩= 5309.585(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 3.942 1.500(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 1414.874(kN) 总弯距=3962.

16、779(kN-m) 基础底面宽度 B = 5.000 (m) 偏心距 e = -0.301(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 2.801(m) 基底压应力: 趾部=180.833 踵部=385.117(kPa) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.301 = 0.250*5.000 = 1.250(m) 地基承载力验算满足: 最大压应力=385.117 = 500.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为天然基础，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 60.000(m2) 重量 = 1380.000 kN 相对于验算截面外边缘，墙身

17、重力的力臂 Zw = 3.700 (m) 相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx = 5.838 (m) 相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy = 4.189 (m) 法向应力检算 作用于验算截面的总竖向力 = 1414.874(kN) 总弯距=3962.779(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 2.801(m) 截面宽度 B = 5.000 (m) 偏心距 e1 = -0.301(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.301 = 0.300*5.000 = 1.500(m) 截面上压应力: 面坡=180.833 背坡=385.117(kPa) 压应力验算满足:

18、 计算值= 385.117 = 800.000(kPa) 切向应力检算 剪应力验算满足: 计算值= -48.883 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 3.700 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 5.890 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 4.450 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 1430.202(kN-m) 抗倾覆力矩= 4749.321(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 3.321 1.500(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 1262.664

19、(kN) 总弯距=3319.119(kN-m) 基础底面宽度 B = 5.000 (m) 偏心距 e = -0.129(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 2.629(m) 基底压应力: 趾部=213.543 踵部=291.522(kPa) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.129 = 0.250*5.000 = 1.250(m) 地基承载力验算满足: 最大压应力=291.522 = 500.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为天然基础，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 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)

20、Xc(m) Yc(m) 墙面坡侧: 125.00 -25.00 -2.07 -10.33 墙背坡侧: -180.00 36.00 3.00 -10.00 验算截面以上，墙身截面积 = 60.000(m2) 重量 = 1380.000 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 3.700 (m) 相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx = 5.890 (m) 相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy = 4.450 (m) 法向应力检算 作用于验算截面的总竖向力 = 1400.164(kN) 总弯距=3673.286(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 2.623

21、(m) 截面宽度 B = 5.000 (m) 偏心距 e1 = -0.123(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.123 = 0.300*5.000 = 1.500(m) 截面上压应力: 面坡=238.543 背坡=321.522(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 321.522 = 800.000(kPa) 切向应力检算 剪应力验算满足: 计算值= -54.549 = 190.000(kPa)5.2 下部桩基托梁计算A. 计算工况：水位骤降1mGRADE OF SRUCTURE RESISTANCE AGAINST SEISEMIC - = 2 STRENGTH OF STEEL

22、 RESISTANCE AGAINST TENSION - = 360000.000 STRENGTH OF STEEL RESISTANCE AGAINST COMPRESSION - = 360000.000 RELATIVE CRITICAL HEIGHT OF COMPRESSION AREA OF BEAMS = 0.544 RELATIVE CRITICAL HEIGHT OF COMPRESSION AREA OF COLUMNS= 0.544 R. C. HEIGHT OF COMPRESSION AREA OF BEAMS ( SEISMIC ) = 0.350 MINIMU

23、M REIFORCEMENT RATIO OF TOTAL BARS OF COLUMNS - = 0.400 % MAXIMUM AXIAL COMPRESSION RATIO OF COLUMNS( SEISMIC ) = 0.800 DIAMETER OF HOOPED REINFORCEMENT IN BEAMS - = 0.008 LIMB NUMBER OF HOOPED REINFORCEMENT IN BEAMS - = 2.000 DIAMETER OF HOOPED REINFORCEMENT IN COLUMNS - = 0.008 LIMB NUMBER OF HOOP

24、ED REINFORCEMENT IN COLUMNS - = 2.000 STRENGTH OF HOOPED BARS - = 210000.000 TKOCI = (fy*AstL*S)/(fyv*Ast1*Ucor) 0.6, 1.7 - = 1.200 REDUCTION FACTOR OF TORQUE IN BEAMS 0.4, 1.0 - = 0.700 - 单 位 制: 千牛- 米- 吨 单位转换系数: 力 长度 质量 重力加速度: 9.80 1.0 1.0 1.0 - * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

25、 * * * * * * * * * F R A M E M E M B E R F O R C E S * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Version 6.5, Released in January 2005 内 力: 载 荷 距I端 1-2 平面内 1-3 平面内 组合号 距 离 轴力N 剪力Q2 弯矩M33 剪力Q3 弯矩M22 扭矩T 单元号: 1 - 1 0.00 -8089.201 -2242.025 14770.384 0.50 -8133.301 -2242.025

26、 13649.372 1.00 -8177.401 -2242.025 12528.359 单元号: 2 - 1 0.00 -2378.695 8089.201 -14770.384 0.50 -2378.695 7224.001 -10943.434 1.00 -2378.695 6391.201 -7540.983 单元号: 3 - 1 0.00 895.201 586.360 6340.620 0.50 851.101 467.283 6604.203 1.00 807.001 344.052 6807.210 单元号: 4 - 1 0.00 -9324.001 476.112 -643

27、2.763 0.50 -9368.101 476.112 -6194.707 1.00 -9412.201 476.112 -5956.651 单元号: 5 - 1 0.00 -9235.801 -249.871 -6182.891 0.50 -9279.901 -249.871 -6307.827 1.00 -9324.001 -249.871 -6432.763 单元号: 6 - 1 0.00 -9147.601 -1166.744 -5016.147 0.50 -9191.701 -1166.744 -5599.519 1.00 -9235.801 -1166.744 -6182.891

28、 单元号: 7 - 1 0.00 -9059.401 -1208.976 -3807.171 0.50 -9103.501 -1208.976 -4411.659 1.00 -9147.601 -1208.976 -5016.147 单元号: 8 - 1 0.00 -8971.201 -1259.563 -2547.608 0.50 -9015.301 -1259.563 -3177.390 1.00 -9059.401 -1259.563 -3807.171 单元号: 9 - 1 0.00 -8883.001 -1318.888 -1228.720 0.50 -8927.101 -1318.888 -1888.164 1.00 -8971.201 -1318.888 -2547.608 单元号: 10 -