扶壁式挡水墙设计.doc

1、扶壁式挡水墙设计(FDSQ-2)项目名称 构件编号 日 期 设 计 校 对 审 核 执行规范:混凝土结构设计规范(GB 50010-2010), 本文简称混凝土规范建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002), 本文简称地基规范建筑结构荷载规范(GB 50009-2001), 本文简称荷载规范给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS 138-2002), 本文简称水池结构规程给水排水工程结构设计手册(第二版) ，本文简称 给排水手册钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335;

2、 Q - HRBF400; R - HRBF500-1 设计资料1.1 计算简图1.2 已知条件1.2.1 几何信息壁板高(m) 4.000厚(m) 0.400底板内悬挑长(m) 3.000外悬挑长(m) 1.500厚(m) 0.500扶壁顶宽(m) 0.300厚(m) 0.400间距(m) 6.000地面标高(m) 0.000池底标高(m) -0.500地下水标高(m) -1.000池内水深(m) 3.000壁板顶支承 自由1.2.2 荷载及地基土信息土天然容重(kN/m 3) 18.000土饱和容重(kN/m 3) 20.000土内摩擦角(度) 30.0基底与土摩擦系数 0.30承载力特征

3、值输入 未修正承载力特征值(kPa) 100.00宽度修正系数 0.00深度修正系数 1.00附加荷载标准值-恒 (kN) 0.00-活 (kN) 0.00地面堆载标准值(kPa) 10.00混凝土容重(kN/m 3) 25.00考虑温湿度应力 分项系数自重荷载 1.20其它恒载 1.27地下水压 1.27其它活载 1.27准永久值系数附加活载 0.40地面活载 1.00地下水压 1.00温(湿)作用 -扶壁壁板自重调整 1.001.2.3 钢筋混凝土信息砼强度等级 C30主筋级别 HRB335壁板和扶壁配筋方法 压弯考虑p-效应 竖向配筋方式 非对称配筋调整系数 1.0裂缝宽度限值(mm)

4、0.20裂缝控制配筋 纵筋保护层厚 内/上 外/下壁板(mm) 35 35底板(mm) 35 35扶壁(mm) 35 35钢筋取值范围 最小 最大 最优直径范围(mm) 12 32 14间距范围(mm) 70 3001.3 计算内容(1) 地基承载力验算(2) 抗滑移验算(3) 抗倾覆验算(4) 内力配筋计算(5) 裂缝计算2 计算过程及计算结果2.1 各工况荷载标准值计算工况1：池内有水，池外无土工况2：池内有水，池外有土工况3：池内无水，池外有土工况1 工况2 工况3壁板重(kN/m) 40.00 40.00 40.00底板重(kN/m) 61.25 61.25 61.25扶壁重(kN)

5、36.00 36.00 36.00池内底板上水重(kN/m) 90.00 90.00 0.00池内底板上水压(kPa) 30.00 30.00 0.00池外底板上水重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外扶壁上水重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外底板底水压(kPa) 0.00 0.00 0.00池外底板上土重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外扶壁上土重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外底板底土压(kPa) 0.00 3.00 3.00池外底板上堆载(kN/m) 0.00 15.00 15.00池外扶壁上堆载(kN/m) 0.00 0.00 0.00

6、池外堆载侧压(kPa) 0.00 3.33 3.33附加荷载-活(kN) 0.00 0.00 0.00附加荷载-恒(kN) 0.00 0.00 0.002.2 地基承载力验算2.2.1 地基承载力根据地基规范5.2.4fa fak b b 3 dm d 0.5式中：fa 修正后的地基承载力特征值fak 地基承载力特征值,按地基规范第5.2.3条的原则确定 b, d 基础宽度和埋深的地基承载力修正系数,按基底下土的类别查地基规范表5.2.4取值 基础底面以下土的重度,地下水位以下取浮重度 m 基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取浮重度b 基础底面宽度,当基宽小于3m按3m取值,大于6m按

7、6m取值d 基础埋置深度,一般自室外地面标高算起基底以下土的重度(kN/m 3) : 18.00 基底宽b(m) : 4.90 工况1 工况2 工况3d(m) 0.00 0.25 0.25 m(kN/m3) 0.00 18.00 18.00fa(kPa) 100.00 100.00 100.002.2.2 基底反力计算及承载力验算根据给排水手册3.2.2 计算pk fapkmax 1.2fapkmin 0pk Fk GkApkmax Fk GkA MkWpkmin Fk GkA MkW式中：pk 相应于荷载效应标准组合时，底板平均应力pkmax 相应于荷载效应标准组合时，底板边缘最大应力pkm

8、in 相应于荷载效应标准组合时，底板边缘最小应力fa 修正后的地基承载力特征值Fk 相应于荷载效应标准组合时，底板以上部分的壁重和水(土)重Gk 底板自重Mk 相应于荷载效应标准组合时，作用于基底面的力矩值W 底板底面的抵抗矩取扶壁间距宽长度计算底板底面积(m 2) : 29.40 底板底面抵抗矩(m 3) : 24.01 工况1 工况2 工况3Fk+Gk(kN) 1183.50 1267.50 727.50Mk(kN.m) 124.80 121.55 229.55pk(kPa) 40.26 43.11 24.74pkmax(kPa) 45.45 48.17 34.31pkmin(kPa) 3

9、5.06 38.05 15.18fa(kPa) 100.00 100.00 100.00结论 满足 满足 满足2.3 抗滑移验算根据给排水手册3.2.2 式 3.2.2-5 计算 Fk Gk Ek 1.3式中： 底板与地基土之间的摩擦系数，可参照给排水手册表1.1.4-1取值Ek 相应于荷载效应标准组合时，侧向荷载(水或土)对壁板的水平推力工况1 工况2 工况3Fk+Gk(kN) 1183.50 1183.50 727.50Ek(kN) -270.00 -265.50 14.50抗滑移安全系数 1.32 1.34 15.05结论 满足 满足 满足注：1. 侧向荷载向右为正，向左为负2.4 抗倾

10、覆验算根据给排水手册3.2.2 式3.2.2-6 计算MNME 1.5式中：ME 水平推力对转动点的倾覆力矩MN 垂直力对转动点的抗倾覆力矩向左侧抗倾覆：工况1 工况2 工况3ME左 (kN.m) 405.00 404.25 -0.75MN左 (kN.m) -3179.78 -3179.78 -1343.78抗倾覆安全系数-左 7.85 7.87 -结论 满足 满足 -注：1. 弯矩逆时针为正，顺时针为负向右侧抗倾覆：工况1 工况2 工况3ME右 (kN.m) 405.00 401.75 -3.25MN右 (kN.m) 2619.37 2619.37 1809.38抗倾覆安全系数-右 - -

11、556.73结论 - - 满足注：1. 弯矩逆时针为正，顺时针为负2.5 内力、配筋及裂缝计算2.5.1 基底反力计算参见 地基承载力地基反力计算e MF G式中：e 偏心距工况1 工况2 工况3基 本 - F+G(kN) 1458.00 1564.68 878.88M(kN.m) 142.20 138.07 275.23e(m) -0.10 -0.09 -0.31p1(kPa) / L1(m) 55.51 / 0.00 58.97 / 0.00 41.36 / 0.00p2(kPa) / L2(m) 43.67 / 4.90 47.47 / 4.90 18.43 / 4.90准永久 - F+

12、G(kN) 1183.50 1267.50 727.50M(kN.m) 124.80 121.55 229.55e(m) -0.11 -0.10 -0.32p1(kPa) / L1(m) 45.45 / 0.00 48.17 / 0.00 34.31 / 0.00p2(kPa) / L2(m) 35.06 / 4.90 38.05 / 4.90 15.18 / 4.90注：1. 弯矩M 逆时针为正，顺时针为负2. 偏心距e 右偏为正，左偏为负3. L1, L2 距底板左端水平距离2.5.2 壁板计算壁板外侧受拉为正, 内侧受拉为负(1) 内力计算0.5 H B/L=4.00/6.00=0.67

13、 2.0, 壁板按双向板计算工况1 工况2 工况3基 本-池底内水压(kPa) 38.10 38.10 0.00池底外水压(kPa) 0.00 0.00 0.00池底外土压(kPa) 0.00 0.00 0.00堆载侧压(kPa) 0.00 4.23 4.23M上 (kN.m)/N(kN) 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00M下 (kN.m)/N(kN) -26.49/48.00 -26.49/48.00 0.00/48.00M左 (kN.m) -15.99 -15.99 0.00M右 (kN.m) -15.99 -15.99 0.00M水平中 (kN.m) 6.21

14、6.21 0.00M垂直中 (kN.m)/N(kN)7.39/24.00 7.39/24.00 0.00/24.00M水平上-左 (kN.m) 5.82 5.82 0.00M水平上-中 (kN.m) -8.39 -8.39 0.00M水平上-右 (kN.m) 5.82 5.82 0.00准永久-池底内水压(kPa) 30.00 30.00 0.00池底外水压(kPa) 0.00 0.00 0.00池底外土压(kPa) 0.00 0.00 0.00堆载侧压(kPa) 0.00 3.33 3.33M上 (kN.m)/N(kN) 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00M下 (kN

15、.m)/N(kN) -20.85/40.00 -20.85/40.00 0.00/40.00M左 (kN.m) -12.59 -12.59 0.00M右 (kN.m) -12.59 -12.59 0.00M水平中 (kN.m) 4.89 4.89 0.00M垂直中 (kN.m)/N(kN)5.82/20.00 5.82/20.00 0.00/20.00M水平上-左 (kN.m) 4.58 4.58 0.00M水平上-中 (kN.m) -6.61 -6.61 0.00M水平上-右 (kN.m) 4.58 4.58 0.00注：1. 内力结果为单位宽(1m)内力(2) 配筋裂缝计算水平方向按纯弯构

16、件计算, 竖向按压弯构件计算位置 M N 计算As 配筋 实配As 裂缝(kN.m/m)(kN/m) (mm2/m) (mm2/m) (mm)内侧-上 -0.00 0.00 858 D12130 870 0.000下 -26.49 48.00 800 D14190 810 0.111左 -15.99 0.00 858 D12130 870 0.059右 -15.99 0.00 858 D12130 870 0.059跨中水平 -0.00 0.00 858 D12130 870 0.000跨中垂直 -0.00 24.00 800 D14190 810 0.000水平上-左 -0.00 0.00

17、858 D12130 870 0.000中 -8.39 0.00 858 D12130 870 0.031右 -0.00 0.00 858 D12130 870 0.000外侧-上 0.00 0.00 858 D12130 870 0.000下 0.00 48.00 800 D14190 810 0.000左 0.00 0.00 858 D12130 870 0.000右 0.00 0.00 858 D12130 870 0.000跨中水平 6.21 0.00 858 D12130 870 0.023跨中垂直 7.39 24.00 800 D14190 810 0.024水平上-左 5.82

18、0.00 858 D12130 870 0.022中 0.00 0.00 858 D12130 870 0.000右 5.82 0.00 858 D12130 870 0.022注：1. 计算配筋面积小于零为超筋, 配筋为空时选筋失败(3) 结果简图2.5.3 底板计算底板下侧受拉为正, 上侧受拉为负(1) 池内底板内力计算按悬臂板计算, 地基反力参见 2.5.1工况1 工况2 工况3基 本 - 池内水重(kN/m) 38.10 38.10 0.00M左 (kN.m)/L1(m) -31.56/1.90 -14.77/1.90 36.49/1.90M中 (kN.m)/L2(m) -9.25/3

19、.40 -5.01/3.40 6.49/3.40M右 (kN.m)/L3(m) 0.00/4.90 0.00/4.90 -0.00/4.90准永久 - 池内水重(kN/m) 30.00 30.00 0.00M左 (kN.m)/L1(m) -23.95/1.90 -10.73/1.90 29.64/1.90M中 (kN.m)/L2(m) -7.18/3.40 -3.84/3.40 5.21/3.40M右 (kN.m)/L3(m) 0.00/4.90 0.00/4.90 0.00/4.90注：1. 内力结果为单位宽(1m)内力2. L1, L2, L3 计算截面距底板左端水平距离(2) 池外底板内

20、力计算HB/L=1.50/6.00=0.25 0.5, 池外底板按壁板端固定, 另一端自由单跨梁计算, 壁板角隅区弯矩根据给排水手册 式 3.2.2-7 计算工况1 工况2 工况3基 本-池外水重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外土重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外堆载(kN/m) 0.00 12.70 12.70M左 (kN.m)/L1(m) 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00M中 (kN.m)/L2(m) 11.22/0.75 8.63/0.75 3.51/0.75M右 (kN.m)/L3(m) 44.22/1.50 33.86/1.50

21、12.73/1.50角隅弯矩(kN.m) -52.36 -43.53 -25.83准永久-池外水重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外土重(kN/m) 0.00 0.00 0.00池外堆载(kN/m) 0.00 10.00 10.00M左 (kN.m)/L1(m) -0.00/0.00 0.00/0.00 -0.00/0.00M中 (kN.m)/L2(m) 9.12/0.75 7.08/0.75 3.05/0.75M右 (kN.m)/L3(m) 35.88/1.50 27.72/1.50 11.09/1.50角隅弯矩(kN.m) -42.82 -35.87 -21.93注：1. 内力

22、结果为单位宽(1m)内力1. L1, L2, l3 表示计算截面距底板左端水平距离(3) 配筋、裂缝计算按纯弯构件计算位置 M 计算As 配筋 实配As 裂缝(kN.m/m) (mm2/m) (mm2/m) (mm)池外-上侧-上 -52.36 1072 D14140 1100 0.141下 -52.36 1072 D14140 1100 0.141梁-左(0.0) -0.00 1072 D14140 1100 0.000中(0.8) -0.00 1072 D14140 1100 0.000右(1.5) -0.00 1072 D14140 1100 0.000下侧-上 0.00 1072 D1

23、4140 1100 0.000下 0.00 1072 D14140 1100 0.000梁-左(0.0) 0.00 1072 D14140 1100 0.000中(0.8) 11.22 1072 D14140 1100 0.030右(1.5) 44.22 1072 D14140 1100 0.118池内-上侧-左(1.9) -31.56 1072 D14140 1100 0.079中(3.4) -9.25 1072 D14140 1100 0.024右(4.9) -0.00 1072 D14140 1100 0.000下侧-左(1.9) 36.49 1072 D14140 1100 0.098

24、中(3.4) 6.49 1072 D14140 1100 0.017右(4.9) 0.00 1072 D14140 1100 0.000注：1. 计算配筋面积小于零为超筋, 配筋为空时选筋失败2. 括号内数字表示计算截面距底板左端水平距离(4) 结果简图2.5.4 扶壁计算扶壁外侧受拉为正, 内侧受拉为负(1) 内力计算按底端固定，上端自由单跨梁计算工况1 工况2 工况3基 本-池底内水压(kN/m) 228.60 228.60 0.00池底外水压(kN/m) 0.00 0.00 0.00池底外土压(kN/m) 0.00 0.00 0.00堆载侧压(kN/m) 0.00 25.40 25.40

25、M1(kN.m)/L1(m) 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00N1(kN.m) 0.00 0.00 0.00M2(kN.m)/L2(m) 7.34/1.00 7.34/1.00 7.34/1.00N2(kN.m) 77.40 77.40 77.40M3(kN.m)/L3(m) 2.34/2.00 2.34/2.00 15.04/2.00N3(kN.m) 158.40 158.40 158.40M4(kN.m)/L4(m) -78.12/3.00 -78.12/3.00 23.48/3.00N4(kN.m) 243.00 243.00 243.00M5(kN.m)/L5

26、(m) -310.93/4.00 -310.93/4.00 31.97/4.00N5(kN.m) 331.20 331.20 331.20准永久-池底内水压(kN/m) 180.00 180.00 0.00池底外水压(kN/m) 0.00 0.00 0.00池底外土压(kN/m) 0.00 0.00 0.00堆载侧压(kN/m) 0.00 20.00 20.00M1(kN.m)/L1(m) 0.00/0.00 0.00/0.00 0.00/0.00N1(kN.m) 0.00 0.00 0.00M2(kN.m)/L2(m) 6.11/1.00 6.11/1.00 6.11/1.00N2(kN.m

27、) 64.50 64.50 64.50M3(kN.m)/L3(m) 2.53/2.00 2.53/2.00 12.53/2.00N3(kN.m) 132.00 132.00 132.00M4(kN.m)/L4(m) -60.43/3.00 -60.43/3.00 19.57/3.00N4(kN.m) 202.50 202.50 202.50M5(kN.m)/L5(m) -243.36/4.00 -243.36/4.00 26.64/4.00N5(kN.m) 276.00 276.00 276.00注：1. L 上 , L中 , L下 表示计算截面距顶端距离(2) 配筋、裂缝计算按T形压弯构件计

28、算位置 M N 计算As 配筋 实配As 裂缝(kN.m) (kN) (mm2) (mm2) (mm)内 - (0.0) -0.00 0.00 601 3D16 603 0.000(1.0) -0.00 77.40 2880 19D14 2925 0.000(2.0) -0.00 158.40 4920 32D14 4926 0.000(3.0) -78.12 243.00 6960 46D14 7081 0.000(4.0) -310.93 331.20 9000 59D14 9082 0.008外 - (0.0) 0.00 0.00 585 3D16 603 0.000(1.0) 7.34 77.40 3007 15D16 3016 0.000(2.0) 15.04 158.40 5137 34D14 5234 0.000(3.0) 23.48 243.00 7266 48D14 7389 0.000(4.0) 31.97 331.20 9396 62D14 9544 0.000注：1. 计算配筋面积小于零为超筋, 配筋为空时选筋失败2. 括号内数字表示计算截面距顶端距离(3) 结果简图-【理正结构设计工具箱软件 6.5】 计算日期: 2016-08-22 13:28:07-