扶壁式挡土墙设计

目录
1、设计说明书 (1)
1.1方案构思 (1)
1.2结构选型 (1)
1.3特色说明 (2)
2、理论分析与制作方法 (2)
3、设计方案 (3)
3.1 结构布置图 (3)
3.2详图 (3)
4、计算书 (4)
4.1荷载分析与计算简图选取 (4)
4.2破坏形式估计 (9)
5、小组成员工作分工说明 (10)
1．设计说明书
本结构命名为“帆”，此次结构设计的题目为“纸质扶璧式挡土墙”，而“帆”给人一种精干的印象，给人一种生的希望。

在海中的帆，是船的象征，它经受住狂风暴雨而且给船以动力带人们走出困境。

因为这次设计为挡土墙故帆字体现了挡土墙给工程提供安全的保证，体现了对这次设计理念的想法。

1．1方案构思
此次结构为纸质扶璧式挡土墙，需抵挡住40Kg的钢珠所产生的侧向压力，由于结构材料为白卡纸，抗弯能力非常弱但承受轴力的能力较强，所以我们把构件做成稳定的三角形为主的形式。

且由于白卡纸构件长度会影响结构稳定性，因此我们把单根受力杆件最大长度控制在27cm左右。

为了增强结构整体性我们制作时使同一竖平面内的两根斜杆在接触地面的一侧交与同一支点。

经过多次试验发现一些多余，没有受力的构件被删除，使其在承载能力不变的情况下自重减轻。

1.2结构选型
由于材料的限制（白卡纸、乳胶），以及计算理想化的假设，节点的处理无法达到预期的效果。

但经过多次试验经验，最终选择将节点进行加固处理制作成更倾向于刚结的特殊节点。

节点处理中圆片除了兼有维持结构形态以及粘合的作用，还兼有加固节点和辅助传力的作用。

根据计算得出，此挡土墙不仅仅要考虑侧向土压力对挡板的破坏，还应考虑对扶璧及挡板整体的侧向推力。

故设计的结构应具有足够的摩擦力。

1．3 特色说明
结构说明：
由于此次制作的是纸质扶壁式挡土墙，因此设计重点不是扶壁的抗倾覆强度，而是底座与侧壁的抗滑移能力，多次试验结果表明都是构件被推离导致试验失败。

因此我们重点放在了增加构件与地面接触面的摩擦力上。

在挡墙底面加碎纸屑改变底面粗糙程度达到增加摩擦力的效果。

2.理论分析与制作方法
经过多次失败经验，最终我们得出了以下制作要点：
（1）由于强度的需求，将杆件做成1.4cm×1.0cm的四棱柱，由于杆件过细，故在制作的时候应特别小心尺寸以及裁剪的细腻，尽量减小误差，故采用同型号的不锈钢条作为模版进行裁剪。

（2）为了降低杆件的重量，每根受力的细杆件中的每个面是2层白卡纸，起构造作用的细杆由单层白卡纸组成。

在拼装成成品杆件时应注意层卡纸面应该处于同一个方向。

（3）每张白卡纸有顺纹和逆纹的差别。

纹理方向对杆件的制作及强度均有影响且杆件轴向应沿顺纹方向，使其拥有较高的强度。

（4）白卡纸粗糙面不利粘结而且比光滑面具有更好的摩擦力，有利于增加杆件外表面的摩擦力。

因此，光滑面粘接更好。

（5）白卡纸极易受潮，空气湿度大时其强度明显降低，且受荷后变形不稳定；但若空气过于干燥，则杆件很容易因局部小瑕疵而发生突然破坏，因此应注意材料的保存及成品的保护。

（6）构件的主要摩擦力在于扶壁的竖向分力，本结构采用8根扶璧作为支撑，我们采取减小斜杆与墙体的角度使扶壁的竖向分力达较大值确保摩擦力达到理论要求。

并使每个受力杆件的底面都应与地面有完全的接触并。

(7) 扶璧式挡土墙分为挡板与扶璧两部分组成，扶璧作为主要构建外，还应对挡板进行特殊的处理，本次方案在挡板底部加碎纸屑增加摩擦力。

（8）40Kg的钢珠完全加载的高度大概在35cm 左右，所以挡板做到要求的40cm而扶璧只需要做到接近35cm处即可，这样不仅满足要求还减少了自重。

3．设计方案
3．1 结构布置图
图1 结构主视图
图2 结构俯视图
图3 结构左视图
3.2详图（见附图）
图4.1 节点1
图4.2 节点2
图5 结构正面布置图
4. 计算书
4．1荷载分析与计算简图选取
（1）挡板计算
摩擦力计算N N f 12010403.0mg =⨯⨯===υυ摩
为达到最好的效果忽略底部摩擦力直接计算得 cm 3.13m 133.034.073.073.01m 73.02
133.043.443.4172.033.0782020172)2
4545(tan )245(tan 78,45,04.04.00223
≈=⨯==⨯⨯==⨯⨯=-====-=-====）（为：至墙低距离总侧压力总压应力：χχγσσϕγϕE KN E kPa
K c K h K c K m KN kPa c a a a o
o
o a o
图10 钢珠压力分布图
（2）扶璧杆件计算
主要采用将模型简化，近似等效成平面的钢架
体系进行计算，而计算部分运用如图清华大学土木
工程系结构力学教研室开发的“结构力学求解器”
软件进行大部分计算
由于扶壁底面与底面接触面为主要摩擦部位,
所以假设主要杆件与底面连接为刚性连接,加固定
支座.最终计算结果如图：
（1）内力计算
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
----------------------------------------
------------------------------------------
单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
-----------------------------------------------------------------------------------------------
1 21.8503030 3.65328620 0.00000000 21.8503030 -5.84801380 -12.3643241
2 10.8714479 6.3272219
3 -19.670607
4 10.8714479 -3.32397807 -7.08785666
3 0.00000000 1.67500000 -5.58333333 0.00000000 0.00000000 0.00000000
4 -16.3753384 -0.78734564 3.88400072 -16.3753384 -0.78734564 -7.30628330
5 -11.9640812 0.19728788 -3.88400072 -11.9640812 0.19728788 1.50452333 -----------------------------------------------------------------------------------------------
（2）内力图
轴力图
剪力图
弯矩图
变形图
4．2 破坏形式估计
经过内力分析，已经实际试验，总结出以下可能的破坏形式。

（1）压杆强度不足，导致压弯破坏。

（2）拉杆抗拉强度不足，拉杆被拉断。

（3）节点强度不足，导致节点破坏。

（4）整体变形过大，导致钢珠测漏。

（5）长杆抗弯不够，导致结构倾覆。

5.小组成员工作分工说明
10。