重力式挡土墙设计.pdf

《重力式挡土墙设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重力式挡土墙设计.pdf（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、挡土墙设计挡土墙设计一、设计题目设计题目重力式挡土墙设计二、设计内容设计内容1.计算作用在挡土墙上的相关荷载.明确挡土墙的类型，挡土墙上存在的荷载类型、荷载组合类型；.进行车辆荷载的换算；.进行土压力的计算，计算中应先假设出一种破裂面交于路基面的位置后(通常首先假设破裂面交于路基面荷载中部)才开始计算，并要考虑到土压力、挡土墙自重的大小及作用位置。2.挡土墙自重作用点的确定，应结合理论力学中重心计算的方法进行。3.主动土压力作用点的确定可根据以下公式计算1ZyHZx B Zytan3，4.进行挡土墙的基底应力及合力偏心距的验算和进行挡土墙的截面稳定性验算时均需要计算偏心距，应注意区分两者的不同

2、；并要考虑到圬工结构容许偏心距是否符合要求。5.进行验算过程中一定要理解相关角度的含义和不同，以及它们的关系。6.演算过程中应正确选择相关的参数，并及时调整挡土墙的尺寸，保证各项验算符合要求。三、设计步骤设计步骤1根据所给设计资料分析挡土墙设置的必要性和可行性挡土墙是为防止土体坍滑而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。在公路工程中广泛用于支撑路堤填土或路堑边坡，以及桥台、隧道洞口及河流堤岸等。现有某二级公路路基7.0 m，其K2+345-K2+379路段采用浆砌片石重力式挡土墙。2拟定挡土墙的结构形式及断面尺寸设此挡土墙为重力式挡土墙，为增加挡土墙的抗滑稳定性，设置倾斜基底，且010。墙顶

3、宽设为1.5m，墙背坡度设为 20，挡墙的最大计算高度设为H 8.0m。墙身采用浆砌块石，砌体的单位重 23kN/m，片石砂浆砌体强度设计值如下：抗压强度3fed 0.71MPa，轴心抗拉强度ftd 0.048MPa，弯曲抗拉强度ftmd 0.072MPa，直接抗剪强度fvd 0.120MPa。墙背填土的重度为18kN/m，内摩擦角为35，墙后填土表面的倾斜角为 30，亚粘土地基fk 315kPa，地基与墙底的摩擦系数 0.4，墙背与填土间的摩擦角为18。挡土墙顶面至路面的高度为m，挡墙分段长度为10m。a 2.0图 1：挡土墙截面尺寸（单位：m）3确定车辆荷载及换算土柱高度按墙高确定的附加荷

4、载强度进行换算附加荷载强度表 1-1q(kPa)q(kPa)墙高H(m)墙高H(m)2.0因墙高H 6.0m，20.010.010.0q201020，即q 15kPa62102q15 0.83m所以换算均布土层厚度h018由表 1-1 内插法得4土压力计算计算挡土墙压力Ea，首先要确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角。但是这在事先并不知道，必须进行试算。试算时，通常先假定破裂面位置通过荷载中心，计算图示如下：图 2 破裂面交于荷载中心计算图示（单位：m）主动土压力的计算：由挡土墙各部分尺寸知，Eacos()Gsin()B0 tan)A0tan tan(cot tan)(其中挡土墙的自重G(A

5、0tanB0)，1(H a2h0)(H a)21(6220.83)(62)38.6421Hh0H(a 2 h20)ta nB0ab(bd)221123.46(3.460.5)0.836(641.66)tan19 3.2922其中A0所以tan tan(cot tan)(t a n 7 2 3.27 3.85 0.58（负值舍去）由计算图示可知tanB0 tan)A0(c o t 3 53.2 9t a n 7 2)(3 8.6 4t a n 7 2)1.53.460.533.58 0.6062故可近似认为计算图示破裂面与原假定破裂面相符。取 30。Ea(A0tan B0)cos()cos651

6、8(38.640.583.29)199.89kN/msin()sin102则土压力的水平和垂直分力分别为：水平分力Ex Eacos()199.89cos37 159.63kN/m垂直分力Ey Easin()199.89sin37 120.69kN/m5稳定性验算-抗滑稳定性和抗倾覆稳定性验算抗滑稳定性验算为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩擦力抵抗挡土墙滑移的能力，在一般的情况下，应满足下式：(0.9GQ1Ey)0.9Gtan0Q1Ex则有(0.9GQ1Ey)0.9Gtan0(0.914.34241.4120.69)0.40.914.3424tan10 245.8kN

7、/mQ1Ex1.4159.63 223.48kN/m由上式可知挡土墙满足抗滑稳定性要求。抗倾覆稳定性验算为保证挡土墙抗倾覆稳定性，须验算它抵抗墙身绕墙脚趾向外转动倾覆的能力，在一般的情况下，应满足下式：0.9GZGQ1(EyZxExZy)0计算图示如下：图 3 挡土墙的抗倾覆稳定即0.914.34241.381.4(120.692.95153.692.0)477.280由上可知挡土墙满足抗倾覆稳定性要求。6基底应力及合力偏心距验算为保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算。同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。基础地面的压应力基底的平均压应力为N1(G

8、GQ1Ey)cos0Q1Exsin0(14.34241.21.4120.69)cos101.4159.63sin10 611.37kNN555.13p 1176.23kPafak fk11(b3)22(h0.5)A3.15 315180.3(3.463)1.618(20.5)360.7kPa基底合力偏心距作用于基底的合力偏心距为M1.4ME1.2MGN1N11.4 (1 2 5.8 9 2 1 3 00.2 7 5)6 1 1.3 7e 1.2(1 4.3 42 40.4 6)0.7 1因填土为亚黏土，其地基的合力偏心距应满足e0B/5所以e 0.710.60，所以pmax2N12611.37

9、 363.9kPa1.2fak 401.76kPa3(B/2e)3(1.840.72)综上所述，挡土墙满足地基承载力要求。7截面应力验算为保证墙身具有足够的强度，选取1/2墙高处控制截面进行验算。现选取1/2墙高以上部分为隔离体，其计算图示如下：图 4 挡土墙1/2墙高处控制截面计算图示根据公路圬工桥涵设计规范（JTG D612005）的规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。强度计算：NjkARk/k设计轴向力（按每延米墙长计算）Nj0(GNGQ1NQ1QiCiNQi)据题意可知挡土墙无静水压力、动水压力、地震力等引起的轴向力

10、，所以Nj0(GNGQ1NQ1)1.0(1.26.14241.436.71)228.22kN由图示计算可知偏心距e0 0.60m，则轴向力偏心影响系数为0.608e)1256(0)81256(3.58 0.75Bke0.602112()112(0)23.58B则有：Nj 228.22kNkARk/k 0.752.591700/1.92 708.2kN因此挡土墙的1/2墙高处控制截面的强度满足要求。稳定计算：NjkkARk/k弯曲平面内的纵向翘曲系数为k121ss(s3)116(e0/B)1 0.9 91 0.0 0 2 53.2 6(3.2 6 3)11 62(1.0 9/3.5 8)其中s

11、2H/B 26/3.583.35砌体砂浆强度等级为M2.5时，s 0.0025。则Nj 228.22kNkkARk/k 0.990.762.541700/1.92 696.65kN因此挡土墙的1/2墙高处控制截面的稳定满足要求。正截面直接受剪时验算：QjAjRj/k fmN1正截面剪力Qj Ex1 46.98kN受剪截面面积Aj 2.541 2.54m摩擦系数fm 0.42则有：Qj 46.98kNAjRj/k fmN1 2.5480/2.310.42611.37344.74kN因此正截面直接受剪时验算满足要求。28挡土墙排水和变形缝设置为防止地表水渗入墙背填料或地基，因此设立地面排水沟。排水沟的横断面为梯形，底宽和沟深为 0.5m，边坡坡度为1:1，沟底纵坡为1%。为了迅速排除墙后积水，通常在非干砌的挡土墙身的适当高度处设置3 排排水孔。排水孔采用5cm 10cm的方孔。上下交错设置，间距为2.5m。为防止因地基不均匀沉陷而引起堵身开裂，根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。同时，为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生裂缝，须设置伸缩缝。在此把沉降缝和伸缩缝结合在一起，全高设置，宽度为3.0cm。挡土墙排水设施如下图所示：图 5 挡土墙排水和变形缝设置