锚杆挡土墙设计计算书(李林桂631202100110)

  锚杆挡土墙墙高8m，土体参数内摩擦角45°，土体重度21KN/m3,边坡坡度为40°，岩质边坡，底部假定自由，按《建筑边坡工程技术规范》计算。

(一）、内力计算：

1、土压力合力计算：

  σA=0    σE=r·H=21×8=168KN/m2

  合力E=1/2×r·H2=1/2×21×82=672KN

2、土压力的分布：

  ehk===93.33KN/m2

  布置锚杆后，相当于添加了活动绞约束，如下图：

    同理，可得

    故

   MB=-119.47KN·m  MC=-192.44KN·m  MD=-140KN·m

   BC跨最大弯矩M=102.17 KN·m

   CD跨最大弯矩M=92.10 KN·m

(二)、肋柱和挡土板的结构设计：

 采用HRB400级钢筋，查得fy=3.6×105kPa ,Es=2×108kPa,           εcu=0.0033,C30混凝土抗压强度fc=1430kPa。重要性系数为γ0=1.0。

根据《建筑荷载规范GB50330-2002》3.2.4规定：当永久荷载对结构不利时，由永久效应荷载控制的组合，荷载分项系数γG=1.35。

  假定截面b=h=500mm

1、肋柱跨中最大弯矩处的配筋：

设计弯矩M=γ0γGMbcmax=1.0×1.35×102.17=137.93KN·m

有效截面高度h0=(500-40-10)mm=0.45m

受压区高度：

 =

=0.045m  As=xbfc/fy=0.045×0.5×14300/360000=3.75mm2

  ρ= As/(bh0)=8.94×10-4/(0.5×0.45)=0.397%>ρmin=0.2%

  采用3Ф20的HRB400级钢筋，Ag=9.42×10-4m2

  截面效核：

 ρ= Ag/(bh0)=9.42×36/(0.5×0.45)=0.42%>0.2%

 KN·m

 每根钢筋承担的弯矩：144.48/3=48.159KN·m

2、肋柱上支点弯矩的配筋

设计弯矩M=γ0γGMc=1.0×1.35×192.44=252.14KN·m

受压区高度：

  =

=0.0867mAs=xbfc/fy=0.0867×0.5×14300/360000=1722.38mm2

  ρ= As/(bh0)=1.722×10-3/(0.5×0.45)=0.766%>ρmin=0.2%

 采用6Ф20的HRB400级钢筋，Ag=1.884×10-3m2

  截面效核：

 ρ= Ag/(bh0)= 1.884×10-3/(0.5×0.45)=0.84%>0.2%

 KN·m 

 每根钢筋承担的弯矩：273.14/6=45.52KN·m

3、裂缝最大宽度和挠度验算：

 （1）、裂缝最大宽度验算：

   钢筋弹性模量Es=2×108kPa,整个截面最大弯矩Mmax=192.44KN·m,  截面面积Ag=1.884×10-3m2，h0=0.45m。

ftk=2010kPa

 αcr=2.1    c=40mm   d=20mm

 不满足要求，故内侧钢筋改用采用12Ф20的HRB400级钢筋， Ag=3.77×10-3m2;外侧钢筋改用采用6Ф20的HRB400级钢筋，Ag=1.88×10-3m2

  内侧裂缝验算：

  ftk=2010kPa

  αcr=2.1    c=40mm   d=20mm

 满足要求

 外侧裂缝验算：

  ftk=2010kPa

  αcr=2.1    c=40mm   d=20mm

 满足要求

 故裂缝宽度符合要求

 （2）、挠度验算：

  Es=2×108kPa   Ec=3×107kPa   

  BC段最大挠度：

  Mbcmax=Mq=Mk=102.17KN·m

  As=3.77×10-3m2

  根据《混凝土结构设计规范GB50010-2010》7.2.5规定：当ρ'= 时，θ取2.0;当ρ'=ρ时，θ取1.6;当ρ'为中间数值时，θ按线性   内插法取用。

   由于，因此θ应取1.8

  B=Bs/θ=90278/1.8=50154KN/m

  BC段挠度符合要求

  D点挠度：

  MD=Mq=Mk=140KN·m

  As=1.884×10-3m2

  B=Bs/θ=59690/1.8=33161KN/m

  =-1.215×10-3rad

  D点挠度符合要求

（3）、锚杆的结构设计：

   1、锚杆截面面积计算：

最大支座反力为RC=799.29KN,故锚杆所受水平拉力标准值 Htk=799.29KN。

根据《建筑荷载规范GB50330-2002》7.2.1，取荷载分项系数γQ=1.3。根据《建筑荷载规范GB50330-2002》7.2.2，锚杆抗拉工作条件系数ξ2=0.69。假定锚杆对水平方向的倾角为20°。

锚杆轴向拉力标准值：

锚杆轴向拉力设计值：

锚杆截面面积：

  每层采用6Ф32的HRB400的钢筋，Ag=4826m2

 2、锚杆长度计算：

  根据《建筑荷载规范GB50330-2002》7.2.4，钢筋与砂浆粘结工作条件系数ξ3取0.6，钢筋与砂浆的粘结强度fb取2.4MPa.

  锚杆长度：

  钢筋锚固长度取1.5m