防浪墙结构计算

坝顶防浪墙结构计算书
一、计算条件
大坝防浪墙为二级建筑物，基本荷载组合条件下,容许抗滑稳定系数[]3.1=c K ，抗倾覆安全系数[]5.10=K ，地基应力不均匀系数[]5.2=η；特殊荷载组合条件下，容许抗滑稳定系数[]1.1=c K ，抗倾覆安全系数[]2.10=K ，地基应力不均匀系数[]0.3=η。

地基容许承载力[]Kpa R 160=，防浪墙后土的容重γ＝m 3
，内摩擦角ϕ＝24，粘结力c ＝18KPa ，混
凝土容重c γ＝25KN/m 3。

防浪墙采用悬臂式挡土墙形式，为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级采用C25，并选用Ⅱ级钢筋，结构计算采用以下数据：
防浪墙结构系数2.1=d γ，混凝土轴心抗压强度设计值Mpa f c 5.12=，钢筋抗拉强度设计值Mpa f y 310=。

基本断面尺寸如图1所示，防浪墙底板上覆土层厚度为。

地上荷载等效为为一长，高的等效土柱。

图1 防浪墙断面尺寸
二、稳定计算 1、基本荷载组合
基本荷载组合条件下，作用在防浪墙上的荷载有：防浪墙自重力、墙后主动土压力、踵板上覆土重力，地上荷载、扶推力。

各种荷载如图2所示。

图2 防浪墙上作用荷载（基本荷载组合）
防浪墙重力：5.323.1251=⨯==A G c γ KN
作用点位于防浪墙断面形心上，当以O 点为坐标原点时，由张东明软件计算求得形心坐标（，）。

本次计算采用换算内摩擦角的方法来计算粘性土的主动土压力。

也就是将摩擦角的数值增大，把粘聚力的影响考虑在内摩擦角的这一参数中，然后按砂性土的公式计算主动土压力。

按堤防设计规范公式计算等效内摩擦角：
575
.07.26.186.1818
4337.2184337.26.184)2
45(4)2
45()2
45(2
2
2222
2
2
2
2=⨯⨯+⨯⨯⨯-⨯⨯=
+
---=
-
tg tg H C CHtg tg H tg D
γγ
ϕϕ
γϕ
主动土压力系数：33.02
45(2
=-
=）D
a tg K ϕο
1
墙后土体的总主动土压力（含等效地上荷载）：
KN K H P a a 44.22331.07.26.182
1
2122=⨯⨯⨯==γ
总主动土压力作用点位置距防浪墙堤底以上高度：
m H h a 9.03/7.23/===
踵板上覆土压力： KN A G 36.3274.16.1822=⨯==γ
作用点位于形心上，当以O 点为坐标原点时，由张东明软件计算求得形心坐标（，） 地上荷载等效土条自重： KN A G 48.338.16.1833=⨯==γ
当以O 点为坐标原点时，作用点坐标为（，）。

扶推力： KN P 75.0175.01=⨯=，当以O 点为坐标原点时，作用点坐标为（，）。

水平方向合力：KN P P H a
19.2375.044.221=+=+=∑
垂直方向合力：
KN G G G
G 41.9848.3318.3275.32321
=++=++=∑
各种荷载及相应的力矩如表1所示。

表1 作用在防浪墙上的各项荷载及对o 点的力矩
基本荷载组合条件下，防浪墙的抗滑稳定系数：
[]3.164.108
.225/175.137.82)239.0(.00=>=⨯+⨯⨯=+=
∑∑c c K tg H
B
c G tg K οϕ
对于粘性土基，上式中，0ϕ可取室内饱和固结快剪试验内摩擦角ϕ的倍；0c 可取室内饱和固结快剪试验凝聚力c 的1/3~1/5。

抗倾稳定系数：[]5.17.208
.223
.5900=>==
=
∑∑-
+K M
M K 偏心距：m G M B e 26.064.09.041
.9808
.2268.8428.12=-=--=-
=∑∑ Kpa Kpa B
e B
G 63.552.85)2
07.061(2
83.140)61(max
min
或者=⨯±=±=∑σ
[]Kpa R Kpa cp 16042.70)63.552.85(2
1)(21min max =<=+⨯=+=σσσ
地基应力不均匀系数：[]5.253.163
.552
.85min max =<===
ησση 均满足稳定要求。

2、特殊荷载组合
特殊荷载组合条件下，作用在防浪墙上的荷载有：防浪墙自重力、墙后地震主动土压力、踵板上覆土重力。

各种荷载作用如图3所示。

求得：ο
7.68=D ϕ
主动土压力系数：035.02
45(2
=-=）D
a tg K ϕο
静力条件下主动土压力：KN K H P a a 72.1035.03.26.182
1
2122=⨯⨯⨯==
γ 地震作用下的动土压力采用静力条件下的主动土压力数值增减一个百分数计算：
a H e d P tg k C P )..1(ϕ±=
式中：e C －地震动土压力系数，与填土坡度及填土的内摩擦角有关，对本工程，查表取；
H k －水平地震系数，本工程地震设防烈度为7度，取。

ϕ －静力条件下填土的内摩擦角。

KN tg P d 13.672.1)7.68.25.00.41(=⨯⨯⨯+=ο
作用点位置距防浪墙堤底以上高度：
m H h a 767.03/3.23/===
其余各种荷载同基本组合情况，作用在防浪墙上的各项荷载及对o 点的力矩具体见表2。

特殊荷载组合条件下，防浪墙的抗滑稳定系数：
[]1.15.713
.65/17289.102)239.0(.00=>=⨯+⨯⨯=+=
∑∑c c K tg H
B
c G tg K οϕ
抗倾稳定系数：[]2.14.197
.403
.9100=>==
=
∑∑-
+K M
M K 偏心距：m G M B e 16.084.0189
.1027
.403.9120.22=-=--=-=∑∑
Kpa Kpa B
e B
G 75.2614.76)2
16.061(2
89.102)61(max
min 或者=⨯±=±=
∑σ
[]Kpa R Kpa cp 16045.51)75.2614.76(2
1
)(21min max =<=+⨯=+=
σσσ 地基应力不均匀系数：[]385.275
.2614
.76min max =<===ησση 均满足稳定要求。

三、结构计算
图3 立墙上的作用荷载示意图
1．立墙的结构设计
作用在立墙上的荷载为墙后土压力，扶推力，如图3所示，对A －A 截面进行配筋计算，对应墙高为和，内力计算如下：
m H 3.11=
m KN M A .07.13.175.03
5.1009.0)2.03.1(
6.18212=⨯+⨯⨯+⨯⨯=
m H 95.22=
m KN M B .08.395.275.03
15.3009.0)2.095.2(6.18212=⨯+⨯⨯+⨯⨯=
对于A －A 截面，墙高m H 0.11=，m KN M A .07.1=，截面宽度取单宽计算，
mm b 1000=，矩形截面高度mm h 300=，取保护层厚度为25mm ，则截面有效高度
mm h 2750=，则可求得截面抵抗系数：
0014.05.1227510001007.12.1..2
6
20=⨯⨯⨯⨯==c
A
d s f h b M γα 相对受压区计算高度：0014.00014.0211211=⨯--=--=s αξ
%15.0%0056.0310
5.120014.0min =<=⨯==μα
μy c f f 2013.45.27100%15.0cm bh A g =⨯⨯==μ
对于B －B 截面，墙高m H 95.22=，m KN M B .08.3=，截面宽度取单宽计算，
mm b 1000=，矩形截面高度mm h 500=，取保护层厚度为25mm ，则截面有效高度
mm h 4750=，则有：
0013.05
.1247510001008.32.1..2
6
20=⨯⨯⨯⨯==c A
d s f h b M γα 相对受压区计算高度：0013.00013.0211211=⨯--=--=s αξ
%15.0%0052.0310
5.120013.0min =<=⨯==μα
μy c f f 2013.75.47100%15.0cm bh A g =⨯⨯==μ
B －B 截面配置250@16φ，2
04.8cm A g =，过A －A 截面加25d ，切断2根剩3根。

A －A 截面配置250@16φ，204.8cm A g =，过A －A 直通墙顶。

表3 立墙各截面计算配筋量和实际配筋量
3
22C 踵板长，KN.m 4.57=C M ，截面宽度取单宽计算，mm b 1000=，矩形截面高度
mm h 350=，取保护层厚度为25mm ，则截面有效高度mm h 3250=，则有：
059.00
.183251000104.755.1..2
6
200=⨯⨯⨯⨯==w A
R h b M K A 查表得：0609.0=α
%15.0%354.0310
180609.0min =>=⨯==μα
μg w R R 2051.115.32100%354.0cm bh A g =⨯⨯==μ。