水泥土墙计算
水泥土墙计算计算书
工程;属于结构;地上0层;地下0层;建筑高度:0m;标准层层高:0m ;总建筑面积:0平方米;总工期:0天;施工单位:。
本工程由投资建设,设计,地质勘察,监理,组织施工;由担任项目经理,担任技术负责人。
本计算书主要依据施工图纸及以下规范及参考文献编制:《建筑基坑支护规程》(JGJ120-99)等编制。
一、参数信息
1.基本参数
基坑开挖深度H:5m; 侧壁重要性系数γ0:1.00; 水泥土墙体平均重度γcs:20kN/m3;
混凝土强度等级:C30; 水泥土墙开挖龄期:15天; 基坑外侧水位深度hwa:3.5m; 基坑内侧水位深度hwp:6.5m;
2.土层参数
土层类型 厚度hi 重度γi浮重度γmi内聚力ci 内摩擦角φi (m) (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 碎石土 4 18 16 10 15 粘性土 8 19 18 8 20
3.荷载参数
布置方式 荷载值Pi(kPa) 距基坑边线距离l1(m) 作用宽度ai(m)
满布 5 -- -- 局布 5 0.5 1
二、嵌固深度计算
嵌固深度计算公式:h0=n0h
式中:h - 基坑开挖深度,h=5m;
n0 -
嵌固深度系数,根据内聚力系数δ=c/γh=8/(19?)=0.084,查表得n0=0.329; h0=n0h=0.329?=1.645m;
嵌固深度设计值:hd=1.1h0=1.1?.645=1.81m;
抗渗透稳定条件:hd≥1.2γ0(h-hwa)=1.2?.00?(5-3.5)=1.8m;
嵌固深度最小值:hd,min=0.4h=0.4?=2m;
经过计算,嵌固深度应取hd=2m。
三、墙体厚度计算
1、水平荷载
(1)、主动土压力系数:
Ka1=tan2(45? φ1/2)= tan2(45-15/2)=0.589;
Ka2=tan2(45? φ2/2)= tan2(45-15/2)=0.589;
Ka3=tan2(45? φ3/2)= tan2(45-15/2)=0.589;
Ka4=tan2(45? φ4/2)= tan2(45-15/2)=0.589;
Ka5=tan2(45? φ5/2)= tan2(45-20/2)=0.49;
(2)、土压力、地下水以及地面附加荷载产生的水平荷载: 第1层土:0 ~ 0.5米;
σa1上 = P1Ka1-2C1Ka10.5 = 5?.589-2?0?.5890.5 = -12.403kN/m;
σa1下 = (γ1h1+P1)Ka1-2C1Ka10.5 = [18?.5+5]?.589-2?0?.5890.5 = -7.103kN/m; 第2层土:0.5 ~ 2.5米;
H2' = ∑γihi/γ2 = 9/18 = 0.5;
σa2上 = [γ2H2'+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka2-2C2Ka20.5 = [18?.5+5+2.5]?.589-2?0?.5890.5 = -5.631kN/m;
σa2下 = [γ2(H2'+h2)+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka2-2C2Ka20.5 =
[18?0.5+2)+5+2.5]?.589-2?0?.5890.5 = 15.565kN/m;
第3层土:2.5 ~ 3.5米;
H3' = ∑γihi/γ3 = 45/18 = 2.5;
σa3上 = [γ3H3'+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka3-2C3Ka30.5 = [18?.5+5+2.5]?.589-2?0?.5890.5 = 15.565kN/m;
σa3下 = [γ3(H3'+h3)+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka3-2C3Ka30.5 =
[18?2.5+1)+5+2.5]?.589-2?0?.5890.5 = 26.163kN/m;
第4层土:3.5 ~ 4米;
H4' = ∑γihi/γ4 = 63/18 = 3.5;
σa4上 = [γ4H4'+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka4-2C4Ka40.5 = [18?.5+5+2.5]?.589-2?0?.5890.5 = 26.163kN/m;
σa4下 = [γ4(H4'+P1+P2a2/(a2+2l2)]Ka4-2C4Ka40.5+γ'h4Ka4+0.5γwh42 =
[18?.5+5+2.5]?.589-2?0?.5890.5+16?.5?.589+0.5?0?.52 = 32.124kN/m;
第5层土:4 ~ 7米;
H5' = H4' = 3.5;
σa5上 = [γ5H5'+P1]Ka5-2C5Ka50.5+γ'h5Ka5+0.5γwh52 =
[19?.5+5]?.49-2??.490.5+18?.5?.49+0.5?0?.52 = 29.515kN/m;
σa5下 = [γ5H5'+P1]Ka5-2C5Ka50.5+γ'h5Ka5+0.5γwh52 =
[19?.5+5]?.49-2??.490.5+18?.5?.49+0.5?0?.52 = 115.991kN/m;
(3)、水平荷载:
Z0=(σa2下議2)/(σa2上+ σa2下)=(15.565?)/(5.631+15.565)=1.469m;
第1层土:Ea1=0kN/m;
第2层土:
Ea2=0.5譠0?σa2下=0.5?.469?5.565=11.43kN/m;
作用位置:ha2=Z0/3+∑hi=1.469/3+4.5=4.99m;
第3层土:
Ea3=h3?σa3上+σa3下)/2=1?15.565+26.163)/2=20.864kN/m;
作用位置:ha3=h3(2σa3上+σa3下)/(3σa3上+3σa3下)+∑hi=1?2?5.565+26.163)/(3?5.565+3?6.163)+3.5=3.958m;
第4层土:
Ea4=h4?σa4上+σa4下)/2=0.5?26.163+32.124)/2=14.572kN/m;
作用位置:ha4=h4(2σa4上+σa4下)/(3σa4上+3σa4下)+∑hi=0.5?2?6.163+32.124)/(3?6.163+3?2.124)+3=3.241m;
第5层土:
Ea5=h5?σa5上+σa5下)/2=3?29.515+115.991)/2=218.259kN/m;
作用位置:ha5=h5(2σa5上+σa5下)/(3σa5上+3σa5下)+∑hi=3?2?9.515+115.991)/(3?9.515+3?15.991)+0=1.203m;
土压力合力:Ea= ΣEai= 11.43+20.864+14.572+218.259=265.124kN/m; 合力作用点:ha= ΣhiEai/Ea=
(11.43?.99+20.864?.958+14.572?.241+218.259?.203)/265.124=1.695m;
2、水平抗力计算
(1)、被动土压力系数:
Kp1=tan2(45? φ1/2)= tan2(45+20/2)=2.04;
(2)、土压力、地下水产生的水平荷载:
第1层土:5 ~ 7米;
σp1上 = 2C1Kp10.5 = 2??.040.5 = 22.85kN/m;
σp1下 = γ1h1Kp1+2C1Kp10.5 = 19??.04+2??.040.5 = 100.355kN/m;
(3)、水平荷载:
第1层土:
Ep1=h1?σp1上+σp1下)/2=2?22.85+100.355)/2=123.206kN/m;
作用位置:hp1=h1(2σp1上+σp1下)/(3σp1上+3σp1下)+∑hi=2?2?2.85+100.355)/(3?2.85+3?00.355)+0=0.79m;
土压力合力:Ep= ΣEpi= 123.206=123.206kN/m;
合力作用点:hp= ΣhiEpi/Ep= (123.206?.79)/123.206=0.79m;
3、墙体厚度计算
根据《建筑基坑支护规程》(JGJ120-99),墙体厚度设计值: b≥(10(1.2γ0haΣEai-hpΣEpj)/(5γcs(h+hd)-2γ0γw(2h+3hd-hwp-2hwa)))0.5 其中 γ0 -- 建筑基坑侧壁重要性系数,γ0=1.00;
ha -- 合力ΣEai作用点至水泥墙底的距离,ha=1.695m;
ΣEai --
水泥土墙底以上基坑外侧水平荷载标准值的合力之和,ΣEai=265.124kN;
hp -- 合力ΣEpj作用点至水泥墙底的距离,hp=0.79m;
ΣEpj --
水泥土墙底以上基坑内侧水平抗力标准值的合力之和,ΣEpj=123.206kN;
γcs -- 水泥土墙体平均重度,γcs =20kN/m3;
γw -- 水的重度,γw=10 kN/m3;
hwa -- 基坑外侧水位深度,hwa=3.5m;
hwp -- 基坑内侧水位深度,hwp=6.5m;
b≥(10?1.2?.00?.695?65.124-0.79?23.206)/(5?0?5+2)-2?.00?0?2?+3?-6.5-2?.5)))0.5=2.607m;
bmin=0.4議=0.4?=2m;
经过计算,墙体厚度设计值B=3.2m≥b=2.607m,满足要求。
四、正截面承载力验算
墙体厚度除了要满足抗倾覆的要求外,还要满足强度的要求。
1、压应力验算
1.25γ0γcsz + M/W ≤ fcs
其中 γcs -- 水泥土墙体平均重度,γcs =20kN/m3;
z -- 由墙顶至计算截面的深度,z=7m;
M -- 单位长度水泥土墙截面弯矩设计值,M=439.995kN穖; W -- 水泥土墙截面模量,W=1.133m3;
fcs -- 水泥土开挖龄期抗压强度设计值,fcs=11.154N/mm2;
1.25?.00?0?+439.995/1.133=563.346kN/m2 ≤ fcs = 11.154?03kN/m2
水泥土墙所受压应力563.346kN/m2小于水泥土开挖龄期抗压强度设计值11.154?03kN/m2,满足要求!
2、拉应力验算
M/W - γcsz ≤ 0.06fcs
439.995/1.133-20?=248.346kN/m2 ≤ 0.06fcs = 0.06?1.154?03=669.24kN/m2
水泥土墙所受拉应力248.346kN/m2小于水泥土开挖龄期抗压强度设计值0.06fcs =669.24kN/m2,满足要求!