如何计算挡土墙抗滑安全系数 – 钢筋混凝土悬臂
此挡土墙滑动计算示例是关于如何计算作为稳定性检查一部分的挡土墙滑动安全系数的简单指南. 执行此滑动检查以确保墙和下部结构土壤之间的摩擦力足以防止挡土墙因水平荷载从保留的土壤主动压力上升而滑动. 基本上, 防止墙滑动的摩擦力是总垂直载荷乘以为下部结构土壤材料定义的土壤-混凝土摩擦系数，滑动力是保留土壤的侧压力和与超载存在相关的压力的结果.
那说, 计算过程将在下文详述:
输入数据:
干
- 高度: 3.124 米
- 宽度: 0.305 米
- 抵消: 0.686 米
根据
- 宽度: 2.210 米
- 厚度: 0.381 米
主动和被动土壤
- 单位重量: 18.85 千牛/米3
- 摩擦角: 35 度数
下部结构土
- 单位重量: 18.85 千牛/米3
- 摩擦角: 35 度数
- 土-混凝土摩擦系数: 0.55
- 允许承压: 143.641 千帕
土壤层:
- 积极的: 3.505 米
- 被动的: 0.975 米
- 子结构: 0.792 米
附加载荷值: -17.237 千牛/米
与挡土墙滑动计算相关的所有荷载如下图所示:
滑动力
如上所述, 滑动力是活动土壤一侧的活动土压力产生的水平合力与存在超载产生的水平合力之和.
为了计算滞留土主动压力引起的侧向土压力和超载合侧压力, 需要计算朗肯主动土压力系数:
\( K_a = \frac{1-sin(\gamma_{soil,\;active})}{1+sin(\gamma_{soil,\;active})} \)
\( K_a = \frac{1-sin(35º)}{1+sin(35º)} = 0.271 \)
有了这个结果, 现在可以计算由滞留土壤施加的横向主动压力产生的水平载荷:
\(H_{active} = \frac{1}{2} \cdot \gamma_{soil,;active} \cdot (stem_{height} + base_{thickness})^{2} \cdot K_a \)
\(H_{active} = \frac{1}{2} \cdot 18.85\;kN/m^3 \cdot 3.505^{2} \cdot 0.271 \)
\(H_{active} = 31.377\;kN/m \)
用于计算与超载存在相关的水平力, 首先计算等效土壤高度, 然后是实际的力量:
\( h_{soil,\;eq} = \frac{surcharge_{value}}{\gamma_{soil,\;active}} = \frac{17.237 \;kN/m}{17.237 \;kN/m} \)
\( h_{soil,\;eq} = 0.914 \; m \)
\( H_{surcharge} = \gamma_{soil,\;active} \cdot h_{soil,\;eq} \cdot (stem_{height} + base_{thickness}) \cdot K_a\)
\(H_{surcharge} = 18.85\;kN/m^3 \cdot 0.914 \; m \cdot 3.505 \; m \cdot 0.271 \)
\(H_{surcharge} = 16.372\;kN/m \)
计算出这两个负载, 现在可以通过将两个载荷相加来计算滑动力:
\( \Sigma{H} = H_{active} + H_{surcharge} = 31.377\;kN/m + 16.372\;kN/m \)
\( \Sigma{H} = 47.749 \; kN \)
摩擦力
为了计算抵抗滑动力的摩擦力, 有必要首先评估总垂直载荷:
\(W_{stem} = \gamma_{concrete} \cdot (stem_{height} \cdot stem_{width} ) = 23.58 \;kN/m^3 \cdot 3.124\;m \cdot 0.305\;m\)
\( W_{stem}= 22.467\;kN/m\)
\(W_{base} = \gamma_{concrete} \cdot (base_{thickness} \cdot base_{width} ) = 23.58 \;kN/m^3 \cdot 0.381\;m \cdot 2.210\;m\)
\( W_{base}= 18.855\;kN/m\)
\(W_{active} = \gamma_{soil,\;active} \cdot (stem_{height}\cdot (base_{width}-stem_{offset}-stem_{width}) ) \)
\( W_{active} = 18.85 \;kN/m^3 \cdot 3.124\;m \cdot (2.210-0.686-0.305)\;m\)
\( W_{active} = 71.784\;kN/m\)
\(W_{surcharge} = surcharge_{value} \cdot ( (base_{width}-stem_{offset}-stem_{width} ) \)
\( W_{surcharge} = 17.237 \;kN/m \cdot (2.210-0.686-0.305)\;m\)
\( W_{surcharge} = 21.012\;kN/m\)
有了所有这些单独的负载，现在可以计算摩擦力:
\( \mu \cdot \Sigma{W} = \mu \cdot (W_{stem}+W_{base}+W_{active}+W_{surcharge}) \)
\( \mu \cdot \Sigma{W} = 0.55 \cdot (22.467+18.855+71.784+21.012)\;kN \)
\( \mu \cdot \Sigma{W} = 0.55 \cdot 135.12\;kN \)
\( \mu \cdot \Sigma{W} = 74.315\;kN \)
抗滑动安全系数
最后, 挡土墙抗滑动的安全系数是摩擦力和滑动力之间的比率. ACI 318 建议安全系数大于或等于 \(1.5\):
\( FS = \frac{\mu \cdot \Sigma{W}}{\Sigma{H}} \)
\( FS = \frac{74.315\;kN}{47.749 \; kN}= 1.556 \ge 1.5\) 通过!
挡土墙计算器
SkyCiv 提供免费的挡土墙计算器，它将检查挡土墙的滑动并对挡土墙进行稳定性分析. 付费版本还显示完整的计算, 所以你可以一步一步地看到如何计算挡土墙的抗倾覆稳定性, 滑动轴承!
相关教程
产品开发人员
ng (民用)
领英
