重力式挡土墙课程设计计算书4757.pdf

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1、1 路基设计 挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的形式，挡土墙可以分为重力式挡土墙，加筋挡土墙。锚定式挡土墙，薄壁式挡土墙等形式。本设计采用重力式挡土墙。挡土墙设计资料 1.浆砌片石重力式路堤墙，填土边坡1:，墙背仰斜，坡度 1：。2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路II 级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、II。3.墙背填土容重m3，计算内摩擦角42,填土与墙背间的内摩擦角/2=21。4.地基为砂类土，容许承载力=810kPa，基底摩擦系数。5.墙身材料采用 5 号砂浆砌 30 号片石，砌体a=22kN/m3，砌体容许压应力为 600akPa，容许剪应力=10

2、0kPa，容许拉应力 wl=60 kPa。确定计算参数 设计挡墙高度H=4m，墙上填土高度a=2m，填土边坡坡度为 1:,墙背仰斜,坡度 1:。填土内摩擦角：042，填土与墙背间的摩擦角212/;墙背与竖直平面的夹角036.1425.0arctan。墙背填土容重 m3，地基土容重：m3。挡土墙尺寸具体见图。图 挡土墙尺寸 车辆荷载换算 试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度 (1)假定破裂面交于荷载内侧 不计车辆荷载作用00h；计算棱体参数0A、0B：18)42(21)(21)(2(212200HaHahHaA 7)036.14tan()224(4213221tan)2(21210aHHabB38

3、9.018700ABA 964.4821036.1442；715.0)389.0964.48(tan)964.48tan42(cot964.48tan)(tantan(cottantanA 则：69.3342325.04arctan57.35715.0arctan 计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B：mbHaHB29.03)036.14tan(4715.0)24(tantan)(由于路肩宽度d=B=，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。(2)计算主动土压力及其作用位置 最大主动土压力：=(0tan0)cos(+)sin(+)=17.8 (18 0.715 7)cos(33.69+42)sin(33

4、.69+48.964)=26.04kN 土压力的水平和垂直分力为：=cos(+)=26.04 cos(14.036+21)=25.85kN=sin(+)=26.04 sin(14.036+21)=3.16kN 主动土压力系数及作用位置：mdh226.325.0715.05.1tantan1 mabh376.325.0715.0715.023tantantan3 312.00)42376.31(42212)21(2124031HhhHhHaK 作用位置：mKHHhhhhHaHZy39.1312.0430)376.34(2343)23()(3221244023 mZBZYx64.0)037.14t

5、an(39.129.0tan 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，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。在一般情况下：Q10Q1(0.9)0.9tanyxGEGE 式中：G 挡土墙自重；xE，yE 墙背主动土压力的水平与垂直分力；0基底倾斜角()；基底摩擦系数，此处根据已知资料，43.0；Q1 主动土压力分项系数，当组合为、时，Q1=；当组合为时，Q1=1.3。mkNG/3.9122)5.03.041(0.9+1)+0.9tan0=(0.9 91.3+1.4 3.16)0.43+0.9 91.3 0=37.24kN1(=1.4 25.85=36.19kN)因此，该

6、挡土墙抗滑稳定性满足要求。抗倾覆稳定性验算 为保证挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，Q10.9()0GyxxyGZE ZE Z 式中：GZ墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离(m)；xZ土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离(m)；yZ土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离(m)。1=0.50.5 0.25=0.5 0.3 0.5 0.5 0.25=0.09m 2=0.51+0.5 0.25=0.5 1+0.5 4 0.25=1.0m 1=1=0.3 0.5 22=3.3kN/m 2=2=1 4 22=88kN/m=11+22=3.3 0.09+88 1.09

7、1.3=0.967 082.40)39.185.2564.016.3(4.1967.03.919.0kN 基底应力及合力偏心距验算 为了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。(1)基础底面的压应力 轴心荷载作用时 1NpA 式中：p基底平均压应力(kPa)；A基础底面每延米的面积，即基础宽度，(2m)；1N每延米作用于基底的总竖向力设计值(kN)；10011()cossinyxGQQNGEWE 其中：yE墙背主动土压力（含附加荷载引起）的垂直分力(kN)；xE墙背主动土压力（含附加荷载引起）的水平分力(kN)；

8、W低水位浮力(kN)（指常年淹没水位）。偏心荷载作用时 作用于基底的合力偏心距 e 为 1MeN 式中：M作用于基底形心的弯矩，可按下表采用。作用于基底的合力偏心距 e 为：2BeC 其中：B=1+=+=91.3 0.967+3.16 0.64 25.85 1.3991.3+3.16=0.576m 则22.063.16074.0576.023.1Be=+(1+6)=91.3+3.161.3(1+6 0.071.3)=96.14kPa =810kPa 所以基础底面的压应力满足要求。(2)基底合力偏心距 基底合力偏心距应满足表的要求 表 各地基条件下的合力偏心距 地基条件 合力偏心距 地基条件 合

9、力偏心距 非岩石地基 e0 B/6 软土、松砂、一般黏土 e0 B/6 较差的岩石地基 e0 B/5 紧密细砂、黏土 e0 B/5 坚密的岩石地基 e0 B/4 中密砂、砾石、中砂 e0 B/4 由以上计算可知，基底合力偏心距满足要求。(3)地基承载力抗力值 当轴向荷载作用时 pf 式中：p基底平均压应力；f地基承载力抗力值(kpa)。当偏心荷载作用时 1.2pf =(+1)cos0+1sin0=(91.3 1.2+1.4 3.16 0)cos0+1.4 0.64 sin01.3=87.68kPa 1.2(=1.2 810=972kPa)所以满足地基承载力要求。墙身截面强度验算 为了保证墙身具

10、有足够的强度，应根据经验选择 12 个控制断面进行验算，如墙身底部、12 墙高处、上下墙（凸形及衡重式墙）交界处。此处选择二分之一墙高处进行验算(1)强度计算 jKKKNAR 按每延米墙长计算：011()jGGQQNNN 式中：jN设计轴向力(kN)；0重要性系数，取为；GN、G恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力(kN)和相应的分项系数；1QN主动土压力引起的轴向力(kN)；1Q主动土压力引起的轴向力的分项系数；=1 4 22=88kN 1=3.16kN=1.0 (1.2 88+1.4 3.16)=110.024kN K抗力分项系数，取为；KR材料极限抗压强度(kpa),=1275kPa；

11、A挡土墙构件的计算截面积(m2)，A=12m；K轴向力偏心影响系数。=1256(0)81+12(0)2=1 256(0.071.3)81+12(0.071.3)2=0.966=110.024=0.966 1 12752.31=533.18kN 故强度满足要求。(2)稳定计算 jKKKKNARA 式中：jN、K、A、K意义同式；K弯曲平面内的纵向翘曲系数，按下式计算：011(3)1 16()KssseB s2H/B，H为墙有效高度，B为墙的宽度(m)；一般情况下挡土墙尺寸不受稳定控制，但应判断是细高墙或是矮墙。当H/B小于 10时为矮墙，其余则为细高墙。对于矮墙可取K=1，即不考虑纵向稳定。此处H/B=4/1=410,故K=1=110.024=1 0.966 1 12752.31=533.18kN 故稳定满足要求。同理，选择墙身底部进行验算，经验算强度与稳定均满足要求。故所设计的挡土墙满足要求。