锚杆挡土墙设计与计算

1边坡支挡工程课程设计题目锚杆挡土墙计算分析报告学生:张彬学号:201220610130指导老师:杨友全土木建筑工程学院2013年6月2目录第一章概述…………………………………………………………1第二章锚杆挡土墙计算理论………………………………………3第三章锚杆挡土墙计算……………………………………………12超过容许宽度，以防钢筋锈蚀。1、锚杆的有效锚固长度计算在岩层中的灌注锚杆，由于岩层对于锚孔砂浆的单位摩阻力大于砂浆对钢筋的单位握固力，因而锚固长度取决于砂浆的握固力，为了保证砂浆有良好的握固力，一般采用不低于M30的水泥砂浆。为了使锚杆的锚固力大于钢筋的抗拉强度，要求udLdKag)4(2即udKLga4式中aL——最小锚固长度；g——钢筋的极限抗拉强度；u——钢筋与砂浆的粘结力；K——安全系数，一般取2~3；d——钢筋直径。在半岩质或土质地层内，锚杆的抗拔能力取决于砂浆与周围地层接触面上的抗剪强度，故锚杆的有效锚固长度为：3KnaDKNL式中K——安全系数，一般取2~3;D——锚孔直径；K——锚固段砂浆与地层间的抗剪强度，此值应与地层内的抗剪强度比较，取用小值；nN——锚杆承受的拉力。为了安全和稳定性的要求，锚杆的有效锚固长度除应满足公式计算的要求外，在岩层中，一般不应小于4米，在半岩质和土质地层中，一般不应小于5米。第三章锚杆挡土墙计算（一）已知条件1、锚杆挡土墙断面如图6所示，墙身分为上、下两级，计算时只计算上级，肋柱就地灌注。间距L=3.0m。锚杆的位置根据肋柱支点及跨中弯矩大致相等的原则布置，倾角β=15°。2、墙厚的土体为侏罗系沙溪庙组，岩性为砂质与砂质泥岩不等厚互层，岩石单轴极限饱和抗压强度分别为28~40Mpa和5~8MPa。采用γ=25KN/m3,055。3、构件按极限状态法（参照钢筋混凝土结构设计规范TJ2005）进行计算。43.004.0010.003.0015.0015.001.003.003.003.003.002.001.004.004.004.002.005.0026.3500°8.008.008.008.008.005.005.005.00图6计算图式（二）土压力计算墙背土压力按库伦公式计算，取，))()(()(2122itgtgctgtgtgitgi1i2)25.1/1(arctgi)25.0(arctg求解：035.26上墙：作用在肋柱单位长度上的土压力为：在底端mKNlHq/63.5515上上（三）肋柱的内力计算1、上墙为两端悬臂的连续梁，如图7所示，通过有限元软件计算，5求得肋柱各点的弯矩和剪力，绘制弯矩图和剪力图，见图8，计算结果见表1。弯矩单位：kN.m，剪力单位：kN。1.004.004.004.002.00图7计算结果表1单元左弯距左轴力左剪力右弯距右轴力右剪力支点反力14.77E-150.00E+00-2.22E-15-4.95E+000.00E+00-7.42E+002-4.95E+000.00E+001.89E+01-2.82E+010.00E+00-4.04E+01263-2.82E+010.00E+004.64E+01-6.03E+010.00E+00-7.23E+01874-6.03E+010.00E+009.24E+01-2.72E+010.00E+00-8.57E+011655-2.72E+010.00E+005.38E+01-5.06E-140.00E+00-3.20E-141396图8（四）、肋柱的配筋计算1、已知条件（1）材料：C30混泥土：轴心抗压强度设计值fc=14.3N/mm2;HRB335钢筋：抗拉强度设计值fy=300N/mm2，直径为20mm。（2）构件强度设计安全系数：K=1.4（基本安全系数）×1.2（附加安全系数）＝1.7。（3）肋柱的截面尺寸为：h×b=500mm×450mm。2、肋柱按最大弯矩Ｍmax＝60.3kN.m，最大剪力Qmax＝92.4kN配筋。(1)最大弯矩处截面的配筋计算7截面有效高度等于mmh4742650000836.04744003.141044.1072620maxbhfKMasc0874.00639.0211211as207903003.14*474*400*0874.0/mmffbhAycs选用４φ２０，22279012564/20**4mmmmAg（可）（2）检算裂缝宽度2260/1224/20447487.0102.6387.0mmNAhMsksk510500*4005.05.0bhAte01256.01012565testeAA2020*142042eqd2474.012201256.001.265.01.165.01.1sktetkfmmdcEteeqsskcr07.0)01256.02008.0509.1(102.01222474.01.2)08.09.1(5maxmm2.0（3）检算截面的抗剪强度KNQ2091237.1max4185.14004740bhmax082.6776778204744003.140.125.025.0QKNNbhfcc满足受剪截面的要求。1)800800()800(41410hh8max1906.18978947440043.117.07.0QKNNbhfth，不需要配置箍筋，只配置构造箍筋。（五）挡土板设计1、已知条件（1）挡土板长度l=3.0m，矩形截面尺寸：b=100cm，h=20cm。（2）挡土板按下墙顶以下15.0米处土压力计算：mKNhq/8.32。（3）斜截面受剪的强度设计安全系数：7.1K。（4）材料：混凝土——C30，钢筋——HRB335钢筋，mm20。2、板的配筋计算（1）计算弯矩及剪力MKNqlKM.73.6238.32817.18122maxMKNqlKQ.64.8338.32217.121max（2）计算纵向受力钢筋mmh15644200018.015610003.141073.622620maxbhfMacs2.018.0211211sa202.14873003.14*156*1000*2.0/mmffbhAycs选用5φ18，2222.148715714/20**5mmmmAg（可）（3）检算裂缝宽度2260/1734/20515687.0109.3687.0mmNAhMsksk510200*10005.05.0bhAte901571.01015715testeAA2020*152052eqd62.017301571.001.265.01.165.01.1sktetkfmmdcEteeqsskcr2089.0)01571.02008.0449.1(102.017362.01.2)08.09.1(5maxmm2.0（4）检算截面的抗剪强度4156.010001560bhmax07.55767782015610003.140.125.025.0QKNNbhfcc满足受剪截面的要求。1)800800()800(41410hh64.83156156156156100043.117.07.0maxQKNNbhfth，不需要配置箍筋，只配置构造箍筋。（六）锚杆1、锚杆的钢筋计算（1）锚杆拉力上墙的锚杆采用：HRB335φ25mm钢筋，fy=300N/mm2。最大拉力：KNN165)1415cos(165)cos(165max。（2）锚杆的钢筋数量：上墙：钢筋的安全系数：K=2.2。10钢筋的根数：4/2DfKNny计算结果见表3。（3）锚杆的锚固长度如图6所示，设墙体破裂体的破裂面为稳定岩层的分界线。锚杆周边的抗剪强度kPa200。安全系数K=2.5。根据锚固体与孔壁的抗剪强度确定的锚固段长度htadKPl计算结果见表3。上墙锚杆计算结果表3锚杆序号锚杆轴向承载力(KN)锚固段长度(m)φ25钢筋根数设计锚固段长度(m)设计钢筋根数126105228721523165425241394252