扶壁式挡水墙设计.doc

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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; Q - HRBF40

2、0; 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/m3)18.000土饱和容重(kN/m3)20.000土内摩擦角(度)30.0基底与土摩擦系数0.30承载力特征值输入未修正承载力特征值(kPa)100.00宽

3、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/m3)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)0.20裂缝控制配筋纵筋保护层厚内/上外/下壁板(mm)3535底板(mm)3535

4、扶壁(mm)3535钢筋取值范围最小最大最优直径范围(mm)123214间距范围(mm)703001.3 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)40.0040.0040.00底板重(kN/m)61.2561.2561.25扶壁重(kN)36.0036.0036.00池内底板上水重(kN/m)90.0090.000.00池内底板上水压(kPa)30.0

5、030.000.00池外底板上水重(kN/m)0.000.000.00池外扶壁上水重(kN/m)0.000.000.00池外底板底水压(kPa)0.000.000.00池外底板上土重(kN/m)0.000.000.00池外扶壁上土重(kN/m)0.000.000.00池外底板底土压(kPa)0.003.003.00池外底板上堆载(kN/m)0.0015.0015.00池外扶壁上堆载(kN/m)0.000.000.00池外堆载侧压(kPa)0.003.333.33附加荷载-活(kN)0.000.000.00附加荷载-恒(kN)0.000.000.002.2 地基承载力验算2.2.1 地基承载力

6、根据地基规范5.2.4 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/m3) : 18.00 基底宽b(m) : 4.90 工况1工况2工况3d(m)0.000.250.25m(kN/m3)0.0018.0018.00fa(k

7、Pa)100.00100.00100.00 2.2.2 基底反力计算及承载力验算 根据给排水手册3.2.2 计算 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 pkmin 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(m2) : 29.40 底板底面抵抗矩(m3) : 24.01 工况1工况2工况3Fk+Gk(kN

8、)1183.501267.50727.50Mk(kN.m)124.80121.55229.55pk(kPa)40.2643.1124.74pkmax(kPa)45.4548.1734.31pkmin(kPa)35.0638.0515.18fa(kPa)100.00100.00100.00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 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)1183.501183.50727.50Ek(

9、kN)-270.00-265.5014.50抗滑移安全系数1.321.3415.05结论满足满足满足 注：1. 侧向荷载向右为正，向左为负 2.4 抗倾覆验算 根据给排水手册3.2.2 式3.2.2-6 计算 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)405.00404.25-0.75MN左(kN.m)-3179.78-3179.78-1343.78抗倾覆安全系数-左7.857.87-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)405.00401.

10、75-3.25MN右(kN.m)2619.372619.371809.38抗倾覆安全系数-右-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 式中： e 偏心距 工况1工况2工况3基 本 - F+G(kN)1458.001564.68878.88 M(kN.m)142.20138.07275.23 e(m)-0.10-0.09-0.31 p1(kPa) / L1(m)55.51 / 0.0058.97 / 0.0041.36 / 0.00 p2(kPa) / L2(m)43.67 / 4.9047

11、.47 / 4.9018.43 / 4.90准永久 - F+G(kN)1183.501267.50727.50 M(kN.m)124.80121.55229.55 e(m)-0.11-0.10-0.32 p1(kPa) / L1(m)45.45 / 0.0048.17 / 0.0034.31 / 0.00 p2(kPa) / L2(m)35.06 / 4.9038.05 / 4.9015.18 / 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

12、算 0.5 HB/L=4.00/6.00=0.67 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)38.1038.100.00 池底外水压(kPa)0.000.000.00 池底外土压(kPa)0.000.000.00 堆载侧压(kPa)0.004.234.23 M上(kN.m)/N(kN)0.00/0.000.00/0.000.00/0.00 M下(kN.m)/N(kN)-26.49/48.00-26.49/48.000.00/48.00 M左(kN.m)-15.99-15.990.00 M右(kN.m)-15.99-15.990.00 M水平中(kN.m)6.2

13、16.210.00 M垂直中(kN.m)/N(kN)7.39/24.007.39/24.000.00/24.00 M水平上-左(kN.m)5.825.820.00 M水平上-中(kN.m)-8.39-8.390.00 M水平上-右(kN.m)5.825.820.00准永久-池底内水压(kPa)30.0030.000.00 池底外水压(kPa)0.000.000.00 池底外土压(kPa)0.000.000.00 堆载侧压(kPa)0.003.333.33 M上(kN.m)/N(kN)0.00/0.000.00/0.000.00/0.00 M下(kN.m)/N(kN)-20.85/40.00-2

14、0.85/40.000.00/40.00 M左(kN.m)-12.59-12.590.00 M右(kN.m)-12.59-12.590.00 M水平中(kN.m)4.894.890.00 M垂直中(kN.m)/N(kN)5.82/20.005.82/20.000.00/20.00 M水平上-左(kN.m)4.584.580.00 M水平上-中(kN.m)-6.61-6.610.00 M水平上-右(kN.m)4.584.580.00 注：1. 内力结果为单位宽(1m)内力 (2) 配筋裂缝计算 水平方向按纯弯构件计算, 竖向按压弯构件计算 位置MN计算As配筋实配As裂缝 (kN.m/m)(kN

15、/m)(mm2/m) (mm2/m)(mm)内侧-上-0.000.00858D121308700.000 下-26.4948.00800D141908100.111 左-15.990.00858D121308700.059 右-15.990.00858D121308700.059 跨中水平-0.000.00858D121308700.000 跨中垂直-0.0024.00800D141908100.000 水平上-左-0.000.00858D121308700.000 中-8.390.00858D121308700.031 右-0.000.00858D121308700.000外侧-上0.000

16、.00858D121308700.000 下0.0048.00800D141908100.000 左0.000.00858D121308700.000 右0.000.00858D121308700.000 跨中水平6.210.00858D121308700.023 跨中垂直7.3924.00800D141908100.024 水平上-左5.820.00858D121308700.022 中0.000.00858D121308700.000 右5.820.00858D121308700.022 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

17、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)38.1038.100.00 M左(kN.m)/L1(m)-31.56/1.90-14.77/1.9036.49/1.90 M中(kN.m)/L2(m)-9.25/3.40-5.01/3.406.49/3.40 M右(kN.m)/L3(m)0.00/4.900.00/4.90-0.00/4.90准永久 - 池内水重(kN/m)30.0030.000.00 M左(kN.m)/L1(m)-23.95/1.90-10.73/1.9029.64/1.90

18、M中(kN.m)/L2(m)-7.18/3.40-3.84/3.405.21/3.40 M右(kN.m)/L3(m)0.00/4.900.00/4.900.00/4.90 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)0.000.000.00 池外土重(kN/m)0.000.000.00 池外堆载(kN/m)0.0012.

19、7012.70 M左(kN.m)/L1(m)0.00/0.000.00/0.000.00/0.00 M中(kN.m)/L2(m)11.22/0.758.63/0.753.51/0.75 M右(kN.m)/L3(m)44.22/1.5033.86/1.5012.73/1.50 角隅弯矩(kN.m)-52.36-43.53-25.83准永久-池外水重(kN/m)0.000.000.00 池外土重(kN/m)0.000.000.00 池外堆载(kN/m)0.0010.0010.00 M左(kN.m)/L1(m)-0.00/0.000.00/0.00-0.00/0.00 M中(kN.m)/L2(m)9

20、.12/0.757.08/0.753.05/0.75 M右(kN.m)/L3(m)35.88/1.5027.72/1.5011.09/1.50 角隅弯矩(kN.m)-42.82-35.87-21.93 注：1. 内力结果为单位宽(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-52.361072D1414011000.141 下-52.361072D1414011000.141 梁-左(0.0)-0.001072D14140110

21、00.000 中(0.8)-0.001072D1414011000.000 右(1.5)-0.001072D1414011000.000 下侧-上0.001072D1414011000.000 下0.001072D1414011000.000 梁-左(0.0)0.001072D1414011000.000 中(0.8)11.221072D1414011000.030 右(1.5)44.221072D1414011000.118池内-上侧-左(1.9)-31.561072D1414011000.079 中(3.4)-9.251072D1414011000.024 右(4.9)-0.001072D

22、1414011000.000 下侧-左(1.9)36.491072D1414011000.098 中(3.4)6.491072D1414011000.017 右(4.9)0.001072D1414011000.000 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)228.60228.600.00 池底外水压(kN/m)0.000.000.00 池底外土压(kN/m)

23、0.000.000.00 堆载侧压(kN/m)0.0025.4025.40 M1(kN.m)/L1(m)0.00/0.000.00/0.000.00/0.00 N1(kN.m)0.000.000.00 M2(kN.m)/L2(m)7.34/1.007.34/1.007.34/1.00 N2(kN.m)77.4077.4077.40 M3(kN.m)/L3(m)2.34/2.002.34/2.0015.04/2.00 N3(kN.m)158.40158.40158.40 M4(kN.m)/L4(m)-78.12/3.00-78.12/3.0023.48/3.00 N4(kN.m)243.0024

24、3.00243.00 M5(kN.m)/L5(m)-310.93/4.00-310.93/4.0031.97/4.00 N5(kN.m)331.20331.20331.20准永久-池底内水压(kN/m)180.00180.000.00 池底外水压(kN/m)0.000.000.00 池底外土压(kN/m)0.000.000.00 堆载侧压(kN/m)0.0020.0020.00 M1(kN.m)/L1(m)0.00/0.000.00/0.000.00/0.00 N1(kN.m)0.000.000.00 M2(kN.m)/L2(m)6.11/1.006.11/1.006.11/1.00 N2(k

25、N.m)64.5064.5064.50 M3(kN.m)/L3(m)2.53/2.002.53/2.0012.53/2.00 N3(kN.m)132.00132.00132.00 M4(kN.m)/L4(m)-60.43/3.00-60.43/3.0019.57/3.00 N4(kN.m)202.50202.50202.50 M5(kN.m)/L5(m)-243.36/4.00-243.36/4.0026.64/4.00 N5(kN.m)276.00276.00276.00 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形压弯构件计算 位置MN计算As配筋

26、实配As裂缝 (kN.m)(kN)(mm2) (mm2)(mm)内 - (0.0)-0.000.006013D166030.000 (1.0)-0.0077.40288019D1429250.000 (2.0)-0.00158.40492032D1449260.000 (3.0)-78.12243.00696046D1470810.000 (4.0)-310.93331.20900059D1490820.008外 - (0.0)0.000.005853D166030.000 (1.0)7.3477.40300715D1630160.000 (2.0)15.04158.40513734D1452340.000 (3.0)23.48243.00726648D1473890.000 (4.0)31.97331.20939662D1495440.000 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-