密闭墙的多角度计算

一、

计算条件

混凝土墙尺寸：5000x4000x1000（mm）

混凝土强度等级：C20。抗压强度fc=9.6N/mm，抗拉强度ft=1.1N/mm。

钢筋型号：11号工字钢。截面面积31.88cm，抗拉强度fy=215N/mm，抗压强度fy

=215N/mm2。

煤层参数：=42.1，c=0.25MPa,p抗拉=0.14MPa,p抗剪=0.2~0.5MPa 。 作用荷载：0.05MPa均布荷载(5m高水头)。

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二、 钢筋混凝土墙抗弯稳定验算

2.1.参照《实用建筑结构静力计算手册》的方法

备注：此法将钢筋混凝土墙视为四面简支双向板，其中两排工字钢分别视为受压和受拉构件，共同承受荷载弯矩。

钢筋混凝土板取泊松比为

M216，则根据长宽比4/5=0.8，查表可得跨中双向弯矩：

2xkx×q×lx0.0617x50000x449360N·m。

Myky×q×lx0.0428x50000x434240N·m。

22在根据弯矩计算混凝土需求配筋量时，可采用如下两种方法。

（1）当做钢筋排架，后排钢筋受拉，前排钢筋受压，两者共同承受弯矩。混凝土对抵抗弯矩的贡献忽略不计，是偏安全的。

需求钢筋截面面积AS：（K为安全系数，a为钢筋间距）

AS(X)KMxfyxay=1.2x49.36x10215x500662=550.9mm

AS(y)KMfyxa=1.2x34.24x10215x500=382.2mm

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（2）当做混凝土单筋矩形截面计算，后排钢筋受拉，前排钢筋不计，由混凝土受压，两者共同承受弯矩。由于不计前排钢筋，是偏安全的。

需求钢筋截面面积AS：（K为安全系数，b为截面宽度，h为除去保护层厚度的截面厚度：1000-250=750mm）

xKMfcbhx21.2x49.36x10629.6x1000x750=0.011

x112x112x0.0110.0110.85b0.522，符合要求。

AS(X)fcbhfy=9.6x1000x0.011x750215=368.4mm

2 yKMfcbhy21.2x34.24x10629.6x1000x750=0.007

y112y112x0.0070.0070.85b0.522，符合要求。 AS(y)fcbhfy=9.6x1000x0.007x750215=234.4mm

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总结：

需求As（x）为550.9mm2或者368.4mm2，现有As（x）=3318x3=9954mm2。 需求As（y）为382.2mm或者234.4mm，现有As（y）=3318x2=6636mm。 符合要求。

2.2.参照《水工闸门规程》的计算方法 （尚在研究）

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三、 混凝土墙和岩石接触处的抗剪稳定计算：

混凝土墙边壁所受剪力为 plxly2(lxly)=0.05x5x42(5+4)=0.055MPa

C20混凝土抗剪强度取为0.85MPa，而边壁岩石及煤层抗剪强度也可估计为0.2~0.5MPa 符合要求。

四、 煤层及岩层的抗滑稳定计算

由墙两侧力的平衡：

lx×ly×plx内×ly内×q

5x4x0.05=4.4x3.5xq q=0.022MPa。

查资料知煤块力学参数42.1。，c=2.62MPa 。

考虑到煤层破坏沿薄弱结构面破坏，实际结构面粘聚力远低于单个煤块粘聚力，取

c0.25MPa 。

按照摩尔库伦准则，4524542.1266

22压力系数KPtan2.255.0625

因此岩层能抵挡的最大推力为：（为煤的容重：水容重的1.3倍）

q抵挡=zKP2cKP13x0.3x5.0625+2x0.25x1000x2.25 =1145KPa=1.145MPaq抵挡q1.1450.02252 ，很安全，符合要求。

五、 墙根嵌槽处抗拉强度验算

抗拉验算时，将下游侧煤层视为有限高的悬

臂

梁

，

悬

臂

梁

高

度

H2H1嵌槽深度·tan0.3x2.25=0.675m 。

悬臂梁作用力Qqx悬臂梁长=220000x0.3=66000N 。 悬臂梁固定端所受弯矩：M0.32660009900Nm 。

以目前的煤块抗拉强度P拉=0.14MPa ，可承受弯矩

1223M抵抗P拉6H22230.6752

0.50.141062815NmM抵抗M=628159900=6.34 ，符合要求。

实际情况中，考虑到混凝土是被锚杆锚在煤层中的，即便该点受拉出现裂缝，也并不一定会影响使得整体发生破坏，而是会使应力发生复杂的应力重分布。

下一步工作：

（1） 将配筋混凝土墙当做水工闸门计算抗弯稳定：与水工闸门的区别在于水工闸门上游侧使用的是可以承受弯矩的钢板，而此处为不能承受弯矩的混凝土板，联系在于都是主要由工字钢承受弯矩。

（2） 采用普氏方法计算硐室围岩压力。其面临两个问题：普氏理论要求围岩破碎才能形成压力拱，此处围岩是否破碎？算出来的围岩压力在混凝土墙

和砖墙墙间如何分配？