重力式挡土墙专业课程设计计算报告书.docx

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建筑物根据墙形式，挡土墙能够分为重力式挡土墙，加筋挡土墙锚定式挡土墙，薄壁式挡土墙等形式本设计采取重力式挡土墙1.1 挡土墙设计资料1.浆砌片石重力式路堤墙，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1：0.15~1：0.352.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取荷载组合I、II3.墙背填土容重γ＝17.8kN／m3，计算内摩擦角Φ＝42°,填土和墙背间内摩擦角δ＝Φ/2=21°4.地基为砂类土，许可承载力[σ]=810kPa，基底摩擦系数μ＝0.435.墙身材料采取5号砂浆砌30号片石，砌体=22kN/m3，砌体许可压应力为kPa，许可剪应力[]=100kPa，许可拉应力[]=60 kPa1.2 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1:1.5,墙背仰斜,坡度1:0.25填土内摩擦角：，填土和墙背间摩擦角;墙背和竖直平面夹角墙背填土容重17.8kN/m3，地基土容重：17.7kN/m3挡土墙尺寸具体见图1.1图1.1 挡土墙尺寸1.3 车辆荷载换算1.3.1 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；计算棱体参数、：；则：计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B：因为路肩宽度d=1.5m>B=0.29m，所以能够确定破裂面交和荷载内侧。

2)计算主动土压力及其作用位置最大主动土压力：Ea=γA0tanθ-B0cosθ+φsinθ+ψ=17.8×18×0.715-7×cos33.69°+42°sin33.69°+48.964°=26.04kN土压力水平和垂直分力为：Ex=Eacosα+δ=26.04×cos-14.036°+21°=25.85kNEy=Easinα+δ=26.04×sin-14.036°+21°=3.16kN主动土压力系数及作用位置： 作用位置： 1.3.2 抗滑稳定性验算 为确保挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其它外力作用下，基底摩阻力抵御挡土墙滑移能力在通常情况下： (1.1)式中：── 挡土墙自重； ，── 墙背主动土压力水平和垂直分力； ──基底倾斜角(°)； ──基底摩擦系数，此处依据已知资料，； ──主动土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时，=1.4；当组合为Ⅲ时，=0.9G+γQ1Eyμ+0.9Gtanα0=0.9×91.3+1.4×3.16×0.43+0.9×91.3×0=37.24kN≥γQ1Ex=1.4×25.85=36.19kN所以，该挡土墙抗滑稳定性满足要求。

1.3.3 抗倾覆稳定性验算为确保挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵御墙身绕墙趾向外转动倾覆能力， (1.2)式中：──墙身、基础及其上土重协力重心到墙趾水平距离(m)； ──土压力垂直分力作用点到墙趾水平距离(m)； ──土压力水平分力作用点到墙趾垂直距离(m)ZG1=0.5ld-0.5lh×0.25=0.5×0.3-0.5×0.5×0.25=0.09mZG2=0.5b1+0.5H×0.25=0.5×1+0.5×4×0.25=1.0mG1=V1γα=0.3×0.5×22=3.3kN/mG2=V2γα=1×4×22=88kN/mZG=G1ZG1+G2ZG2G=3.3×0.09+88×1.091.3=0.9671.3.4 基底应力及协力偏心距验算为了确保挡土墙基底应力不超出地基承载力，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协力偏心距1)基础底面压应力①轴心荷载作用时 (1.3)式中：──基底平均压应力(kPa)； ──基础底面每延米面积，即基础宽度，B1.0()； ──每延米作用于基底总竖向力设计值(kN)； (1.4)其中：──墙背主动土压力（含附加荷载引发）垂直分力(kN)； ──墙背主动土压力（含附加荷载引发）水平分力(kN)； ──低水位浮力(kN)（指常年淹没水位）。

②偏心荷载作用时作用于基底协力偏心距e为 (1.5)式中：──作用于基底形心弯矩，可按下表采取作用于基底协力偏心距e为： (1.6)其中：B=1+0.3=1.3mC=GZG+EyZx-ExZyG+Ey=91.3×0.967+3.16×0.64-25.85×1.3991.3+3.16=0.576m则pmax=G+EyB1+6eB=91.3+3.161.31+6×0.071.3=96.14kPa<σ=810kPa所以基础底面压应力满足要求2)基底协力偏心距基底协力偏心距应满足表要求表1.1 各地基条件下协力偏心距地基条件协力偏心距地基条件协力偏心距非岩石地基e0 ≤B/6软土、松砂、通常黏土e0 ≤B/6较差岩石地基e0 ≤B/5紧密细砂、黏土e0 ≤B/5坚密岩石地基e0 ≤B/4中密砂、砾石、中砂e0 ≤B/4由以上计算可知，基底协力偏心距满足要求3)地基承载力抗力值①当轴向荷载作用时 (1.7)式中：──基底平均压应力；──地基承载力抗力值(kpa)。

②当偏心荷载作用时 (1.8)p=NA=GγG+γQ1Ey-Wcosα0+γQ1Exsinα0B=91.3×1.2+1.4×3.16-0cos0+1.4×0.64×sin01.3=87.68kPa≤1.2f=1.2×810=972kPa所以满足地基承载力要求1.3.5 墙身截面强度验算为了确保墙身含有足够强度，应依据经验选择1~2个控制断面进行验算，如墙身底部、1∕2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 (1.9)按每延米墙长计算： (1.10)式中：──设计轴向力(kN)； ──关键性系数，取为1.0； 、──恒载（自重及襟边以上土重）引发轴向力(kN)和对应分项系数； ──主动土压力引发轴向力(kN)；──主动土压力引发轴向力分项系数；NG=1×4×22=88kNNQ1=3.16kNNj=1.0×1.2×88+1.4×3.16=110.024kN──抗力分项系数，取为2.31；──材料极限抗压强度(kpa), RK=1275kPa；──挡土墙构件计算截面积 (m2)，A=1； ──轴向力偏心影响系数。

αK=1-256e0B81+12e0B2=1-2560.071.381+120.071.32=0.966Nj=110.024kN≤αKARKγK=0.966×1×12752.31=533.18kN故强度满足要求2)稳定计算 (1.11)式中：、、 、意义同式(3.10)；──弯曲平面内纵向翘曲系数，按下式计算： (1.12)──2H/B，H为墙有效高度，B为墙宽度(m)；通常情况下挡土墙尺寸不受稳定控制，但应判定是细高墙或是矮墙当H/B小于10时为矮墙，其它则为细高墙对于矮墙可取=1，即不考虑纵向稳定此处H/B=4/1=4<10,故=1Nj=110.024kN≤ψKαKARKγK=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，经验算强度和稳定均满足要求故所设计挡土墙满足要求。