挡土墙课程设计计算书

1.设计资料
1.1基础资料
①省道S313，路基宽10米，路面宽7米，两侧路肩宽各1.5米，在桩号
段为填方路堤，填方边坡坡度为1:1.5。

为保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，拟采用重力式挡土墙。

②墙高6.2米，墙背仰斜坡度1:0.24（=13.5°），墙身分段长度20米。

③墙背填土重度，内摩擦角；填土与墙背间摩擦角，地基为岩石，地基允许承载力，基底摩擦系数
f=0.45
④砌体重度，砌体允许压应力，允许剪应力
1.2设计依据
①挡土墙课程设计任务书
②《公路路基设计规范》JTG D30-245
③《路基路面工程》第四版——人民交通出版社2023
2.初拟挡土墙结构形式、尺寸
2.1墙身结构形式、尺寸
挡土墙高6.2m ，挡墙以上边坡高a=1m ，初拟挡墙顶宽1.0m
2.2基础结构形式、尺寸
采用扩大浅基础，初选基础埋深为1.0m ，厚度为0.5m ，净边宽为0.25m ，高宽比为2：1 。

挡墙形式如图2-1
1.0
0.6.7
图2-1挡墙形式
3.拟定车辆荷载及当量土柱高度
挡土墙设计中，换算均布土层厚度可直接由挡土墙高度拟定的付家何在强度计算。

即
（3-1）
式中：——
q——附加荷载强度（KPa），按表3-1取值
表3-1附加荷载强度q
墙高H（m）q（KPa）
20.0
10.0
注：H=2.0~10.0m时，q由线性内插法拟定。

H=6.2m，由线性内插法拟定=14.75（KPa）
换算均布土层厚度=
4.破裂面棱体位置拟定
4.1破裂角
假设破裂面交于荷载中部，如图4-1，则有：
式中：——墙背倾斜角（°），俯斜墙背为正，仰斜墙背为负——墙背与填土间的摩擦角（°）
——填土的内摩擦角（°） 由于
1.0
6.2
0.5
1.5
破裂面
0.8
α
θ
图4-1假设破裂面位置图
令破裂棱体的断面面积S=
=
=31.68
=
=9.24
=
=-0.95+
=0.7129
4.2验算破裂面是否交于荷载范围内
破裂棱体长度
=2.14m
车辆荷载分布宽度L=10m
所以
破裂面如图4-2
1.0
1:0.
241:0.24
6.2
0.5
35.
5°
破裂面
0.8
图4-2破裂面示意图
5.土压力计算
5.1积极土压力计算
根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式：
=18.5
=72.47KN
5.2土压力作用点位置计算
m
表达土压力作用点到墙踵的垂直距离土压力对墙趾力臂计算
6.稳定性验算
6.1受力分析,如图6-1
支持力Fn
主动土压力Ea
重力G
摩擦力f
图6-1受力分析图
墙体重量及其作用点位置计算：挡土墙按单位长度计算，为方便计算，把挡土墙和基础提成两个部分，上部分为四边形，下部分为矩形：
0.5+ 1.49m
6.2抗滑稳定性验算
6.2.1滑动稳定方程
水平基底
（6-1）
式中：G——挡土墙自重
——墙背积极土压力的水平与垂直分力（KN）；
——墙前被动土压力的水平分量（KN），当为浸水挡土墙时，=0
——基底倾斜角（°）
——基底摩擦系数，取0.45；——积极土压力和墙前被动土压力分项系数。

=(1.2
=-11.22<0
6.2.2滑动稳定系数
（6-2）式中：N——作用于基底上合理的竖向分力（KN），浸水挡土墙应计浸水部分的浮力；
——墙前被动土压力水平分量的0.3倍（KN）
1.03
<1.3
所以抗滑稳定性局限性
6.3抗倾覆稳定性验算
6.3.1滑动稳定方程
0.9G（6-3）
式中：——墙身、基础及其上的土重合力重心及作用于墙顶的其他荷载的竖向合力重心到墙趾的水平距离（m）；
——墙后积极土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离（m）；
——墙后积极土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离（m）；
——墙前被动土压力的水平分量到墙趾的距离（m）。

0.9G
=0.972.02 =68.35>0
6.3.2抗倾覆稳定系数
（6-4）
=
=2.14
>1.3
所以抗倾覆稳定性满足规定。

6.4基底应力和合力偏心距验算
6.4.1合力偏心距验算
（6-5）式中：M——作用于基底形心的弯矩
——由填土恒载土压力所引起的弯矩；
——由墙身及基础自重和基础上的土重引起的弯矩
上式中，弯矩为作用于基底形心的弯矩，所以计算时，先要计算对形心的力臂：根据前面计算过的对墙趾的力臂，可以计算出对形心的力臂。

=
=0.080m<=0.25m
所以基底合力偏心距满足规范的规定。

6.4.2基底应力验算
<地基允许承载力
6.5截面应力就算
为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择1~2个控制断面进行验算，如1/2墙高处，以及墙身与基础的衔接截面。

强度计算按下式6-1
（6-6）
按每延米墙长计算：
式中：——轴向设计力（KN）；
——重要性系数；
——荷载组合系数（表6-1）；
——分别为恒载引起的轴向力和相应的分项系数；
——积极土压力引起的轴向力（KN）；
——被动土压力、水浮力、静水压力、动水压力、地震力引起的轴向力（KN）；
——以上各项轴向力的分项系数；
——抗力分项系数，按表6-2选用
——材料极限抗压强度
——允许偏心距，按表6-3选用
A——挡土墙构件的计算截面积（）
——轴向力偏心影响系数，按下式计算
(6-7)
表6-1荷载组合系数表
荷载组合
I、II 1.0
III 0.8
施工荷载0.7
表6-2抗力分项系数
圬工种类受力情况
受压受弯、剪、拉石料 1.85 2.31 片石砌体 2.31 2.31 块石砌体、粗料砌体 1.92 1.31 混凝土 1.54 2.31
表6-3圬工结构允许偏心距
荷载组合允许偏心距
I、II 0.25B
III 0.30B
施工荷载0.33B 1/2墙高处截面验算：
1.0
=95.18KN
=0.5691
,强度满足。

墙身与基础衔接截面验算：
1.0
=150.98
7.改善措施
7.1改善措施
应采用改善措施以增强抗滑稳定性。

更换地基持力层填土，选用质量较好的碎石类土，以增大基底摩擦系数，重新验算
抗滑动稳定性方程：
=(1.2
=18.65>0
抗滑动稳定性系数：
1.37
>1.3
所以抗滑稳定性满足规定。

拟定挡墙高6.2米，墙背仰斜坡度1:0.24（=13.5°），墙身分段长度20米。

墙背填土重度，内摩擦角；填土与墙背间摩擦角，地基为岩石，地基允许承载力，基底摩擦系数
f=0.60
砌体重度，砌体允许压应力，允许剪应力
7.2工程数量表
表7工程数量表
墙高（m）断面尺寸（m）混凝土
（
H
6.2 0 6.2 6.2 1.0 1.0 6.2 8.附属设施设计
8.1泄水孔布置
对于重力式挡土墙，应沿墙高和墙长设立泄水孔，泄水孔应具有向墙外倾斜的坡度，其间距一般为2.0~3.0m，上下交错设立。

如图8-1
a）
反虑层隔水层
≥
.
3 b）
图8-1挡土墙排水设施示意图
8.2沉降缝
地基不均匀沉降而引起墙身开裂，应根据地基地址条件及墙高、墙身断面的变化情况，设立沉降缝。

重力式挡土墙，挡土墙高度突变或基底地质、水文情况变化处，应设沉降缝；平曲线路段挡土墙按折现布置时，转折处宜设立沉降缝。

沉降缝可全高设立，其宽度宜取0.002~0.03m。

8.3墙后排水层
如图7-2
图8-2排水层示意图
9.设计图纸及工程量
9.1整体布局，如图8-1
图9-1平面布置图9.2挡土墙总体方案布置图，如图8-2
图9-2立面布置图
10.参考文献
《公路路基设计规范》
《路基路面工程》第四版——人民交通出版社2023。