某河上游重力式挡土墙护岸工程计算书

某河上游护岸工程 重力式挡土墙计算书

**********勘测设计院 2000年11月20日

1.工程建设位置及建设的必要性

×××××××引水枢纽工程位×××××县×××××××乡境内，该续建工程位于枢纽上游河道左岸，距泄洪闸约一公里左右。这段河岸自投入运行至今，只有上游109.5米圆弧段采用浆砌石护坡，以下700米左右段一直采用铅丝笼条流坝护坡，经过多年洪水的冲刷，圆弧段冲刷严重，年年在基础部位采取下四面体等临时防护措施，对该段进行防护。1999年东岸一号四面体挑流坝的修建完成，上段顶冲段（圆弧段）的水流加大，冲刷幅度加重。下段虽有铅丝笼挑坝，但河岸的冲刷依然较严重，并且铅丝笼挑坝的节节堵塞，严重影响到位于该段的水文站的施测工作。防洪期间还需投入大量人力物力，以保证该河段的正常运行，（该河段外20米处为防洪标准为7890立方米每秒的防洪坝，坝外为×××××××乡的耕地）考虑到诸因素，本次将该河岸进行续建整治。 2.上游河岸整治措施（设计段）

新护坡段总长度为819.5米，目前该段（圆弧段R=119.24 米 ）109.5 米为浆砌石护岸，下游601米以铅丝笼坝护岸。本设计针对710.5米河岸进行浆砌石砌护，对上游109.5米段护岸基础进行加固。因根据规范（GB 50201-94）×××××××枢纽的建筑等级为大Ⅱ型，故将该护岸工程降低一个等级，防洪标准采用50年一遇洪水。

3.顺河堤冲刷深度计算：

冲刷坑深度采用威孜果公式：

t?qh

； t—冲刷坑深度（m）

q—设计单宽流量（m/s）；

3

h—设计水深（m）。

在该河段选取一个断面进行计算：（位置在×××××××水文站，该断面相关数据由1999年实测资料得）

50年一遇的洪水流量Q=6370立方米每秒（根据《××××河防洪规划》1999年版得出）；设计断面部分冲刷前平均水深H=2.889米；设计断面宽度B=474米。

q?13.439（m/s）

3

得t?4.77（m）

该断面为设计河岸段的顺直段，但考虑到工程整体稳定性，及该河段河床的具体情况，故将该深度加大到5米。

又因，当丁坝长小于河宽的1/10，与水流方向不大于45度，坝头边坡系数大于0.5，则丁坝坝头局部冲刷坑的深度为同样条件下顺河堤冲刷深度的1.5-2倍。故顶冲段冲刷坑深度为7.155米。但考虑到流量集中和工程整体稳定性，将顶冲段冲坑深度加大到8.00米。 4.方案选择： 方案一：

重力式挡土墙，枯水期水位既为挡土墙顶高程；护坡由该高程

50%洪水位枯水位

开始，到50年一遇洪水水位处结束，详见下图。 方案二：

小重力式挡土墙，护坡由50年一遇洪水水位沿伸到原始河床，原始河床高程即为挡土墙顶高程。详见下图。

50%洪水位枯水位 由于×××××××枢纽上段河道推移质含量高，并且粒径大，如果用小重力式挡土墙作为基础，上段浆砌护坡在洪水期无法承受大粒径推移质的撞击，导致护坡破坏；而用重力式挡土墙，墙顶高程为枯水期水位（1.5米左右），在洪水期大部分推移质都撞击在挡土墙上，保护了浆砌护坡的稳定性。故而，选择重力式挡土墙的形式。

4挡土墙稳定性计算

挡土墙形式采用重力式，墙高（h）顺直段为5米，顶冲段墙高为8米；根据《水工钢筋混凝土结构》（下册），底宽（b）因为墙高的0.6-0.7倍；墙顶宽度（a）一般用30-50厘米；墙趾高（h’）和墙趾宽（c）的比例为2：1，墙趾宽常不小于20厘米。初定尺寸为：

H1=5（m）；H2=8（m）； b1=3（m）；b2=4.8（m）；

a=0.4（m）； h’=1（m）； c=0.5（m）。 ⑴断面一计算：（h1=5米）

单位：厘米计。11:a.5bcdeAⅠ、选取施工期墙前无水压力，不考虑地下水情况： ①主动土压力计算：（自DL 5077 – 1997） Pa??H2Ka

Ka—主动土压力系数，为φ、ε、β、δ的函数； φ—内摩擦角，该地实验得砂卵石摩擦角为40°； ε—墙背与铅直线的夹角，ε=15.27°； β—填土表面与水平面所成坡角，β=33.69°； δ—墙摩擦角，取δ=φ/2=20°。

查库仑主动土压力系数 ：Ka1=0.613《土力学》 H—挡土墙高度H1=5米；

12

?—容重，查得干容重1.59 t/m；

3

Pa?12.183t

Pax?12.183?cos(15.27??20?)?9.947t Pay?12.183?sin(15.27??20?)?7.035t ②挡土墙自重计算： G???0.333?0.499?0.499?1.5??3.667???1?3?0.5?4??1?2.34?20.47t 22??③墙后土重计算： G1?????1.501?0.5??3.667??1?1.59?5.833t

2??④抗滑稳定计算：

查规范（GBJ7-89）得摩擦系数为0.5,系数取1.3。 Kc?f?G?0.5?7.035?20.47?5.833?1.676＞1.3

9.947?P⑤抗倾稳定计算：

查规范（GBJ7-89）系数取1.5；选取垂直墙角点A为坐标原点(0,0)。

a、 面积Aa??0.333?0.499?0.083 Xa?1??0.499?1.166 Ya?4.667??0.333?4.778 b、 面积 Ab?0.5?4?2.0 Xb?0.5??0.5?0.75

12131312 Yb?1??4?3 c、 面积 Ac?0.449?3.667?1.646 Xc?1??0.449?1.225 Yc?1??3.667?2.834 d、 面积 Ad??1.001?3.667?1.835 Xd?1.449??1.001?1.783 Yd?1??3.667?2.222 e、 面积Ae?3?1?3 Xe??3?1.5 Ye??1?0.5 则： X? Y?0.083?1.166?2.0?0.75?1.646?1.225?1.835?1.783?3?1.5?1.329

0.083?2.0?1.646?1.835?30.083?4.778?2.0?3?1.646?2.834?1.835?2.222?3?0.5?1.943

0.083?2.0?1.646?1.835?31212131312121212墙后填土形心计算：

21????1.835??1.449??1.001??1.834??2.5??0.5?32?????2.458 Xt?1.835?1.834KC??M?My0?7.035?1.329?20.47?1.329?5.833?2.458?2.633＞1.5

9.947?1.943Ⅱ、选取墙后水压力最大，墙前无水情况：（地下水位为坝顶向下4米处）

①主动土压力计算：（自DL 5077 – 1997） Pa??H2Ka

Ka—主动土压力系数，为φ、ε、β、δ的函数； φ—内摩擦角，该地实验得砂卵石摩擦角为40°； ε—墙背与铅直线的夹角，ε=15.27°； β—填土表面与水平面所成坡角，β=33.69°； δ—墙摩擦角，取δ=φ/2=20°。

查库仑主动土压力系数 ：Ka1=0.613《土力学》 H—挡土墙高度H1=5米；

?—容重，查得饱和容重1.99 t/m；

3

12 Pa?15.248t

Pax?15.248?cos(15.27??20?)?12.449t Pay?15.248?sin(15.27??20?)?8.805t ②挡土墙自重计算： G???0.333?0.499?0.499?1.5??3.667???1?3?0.5?4??1?2.34?20.47t 22??③墙后土重计算：

G1?????0.5?1.501??3.667?1.501?1.001??1?1.99?8.796t

22??④上部荷载计算： G2??1.804?2.47??0.6?1?2.458?3.152t

2⑤扬压力计算：（相隔15米有一道伸缩缝）

1? G3???3?6.24??6.24??0.4?8.736t

?2?⑥抗滑稳定系数计算：

查规范（GBJ7-89）得摩擦系数为0.5,系数取1.3。 Kc?f?G?0.5?8.805?20.47?8.796?3.152?8.736?1.305>1.3

12.449?P⑦抗倾稳定系数计算：

查规范（GBJ7-89）该系数取1.5；选取垂直墙角点A为坐标原点(0,0)。

墙后填土型心计算：

22????1.835??1.499??1.001??1.834?2.75?0.751??1.499??1.501?33???? Xt1?1.835?1.834?0.751?2.745上部荷载形心计算：

?1?Xs?1.2495???2.47?cos33.69???2.277

?2?KC?M???My08.805?1.329?20.47?1.329?8.796?2.745?3.152?2.277?8.736?1.32912.449?1.943?2.423

大于1.5

⑵断面一计算：（h1=8米）

单位：厘米计。11:a.5bcdeAⅠ、选取施工期墙前无水压力，不考虑地下水情况： ①主动土压力计算：（自DL 5077 – 1997）

Pa?1?H2Ka 2Ka—主动土压力系数，为φ、ε、β、δ的函数； φ—内摩擦角，该地实验得砂卵石摩擦角为40°； ε—墙背与铅直线的夹角，ε=22.79°； β—填土表面与水平面所成坡角，β=33.69°； δ—墙摩擦角，取δ=φ/2=20°。

查库仑主动土压力系数 ：Ka1=0.717《土力学》 H—挡土墙高度H1=8米；

?—容重，查得为饱和容重1.99 t/m，干容重1.59 t/m；

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