(重力式)挡土墙

挡土墙设计说明书

一、设计内容

1．根据所给设计资料分析挡土墙设置的必要性和可行性； 2．确定的挡土墙位置和类型； 3．进行挡土墙结构设计； 4．进行挡土墙稳定性分析； 5．挡土墙排水设计；

6．对挡土墙的圬工材料及施工提出要求。

二、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。

现拟定在某二级公路路基宽10.0m ，其2980k +—3120k +两侧设置路堤挡土墙。 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，且设

010α=︒。

墙顶宽设为1.5m ，墙背坡度设为20α=︒，挡墙的最大计算高度设为 6.0H m =。 墙身采用浆砌块石，砌体的单位重324/kN m γ=，砌体极限抗压强度为700kPa ，极

限抗拉强度为120kPa ，抗剪强度为80kPa 。墙背填土的重度为18/kN m γ=，内摩擦角为35ϕ=︒，墙后填土表面的倾斜角为30β=︒，亚粘土地基315k f kPa =，地基与墙底的摩擦系数0.4μ=，墙背与填土间的摩擦角为18δ=︒。挡土墙顶面至路面的高度为

2.0a m =，挡墙分段长度为10m 。

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载强度进行换算

因墙高 6.0H m =，

由表1-1内插法得

201020

62102

q --=--，即15q kPa = 所以换算均布土层厚度015

0.8318

q h m γ===

4．土压力计算

计算挡土墙压力a E ，首先要确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角θ。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，cos()

sin()

a E G θϕθψ+=

+

tan tan θψ=-±其中挡土墙的自重00(tan )G A B γθ=-，

其中001

(2)()2A H a h H a =

+++ 1

(6220.83)(62)38.642=⨯++⨯⨯+=

0001()

(22)t a n 22H

B ab b d h H a h α=++-++ 11

2 3.46(3.460.5)0.836(64 1.66)tan 20 5.9822

=⨯⨯++⨯-⨯⨯++⨯︒=-

所以tan tan θψ=-±

t a n 73t a n 73)

=-︒

3.27 3.830.56=-±=（负值舍去）

由计算图示可知 1.5 3.460.53 3.68

tan 0.5962

θ+++-=

=+

故可近似认为计算图示破裂面与原假定破裂面相符。取30θ≈︒。

00cos()cos65(tan )

18(38.640.58 5.98)221.66/sin()sin103a E A B kN m θϕγθθψ+︒

=-=⨯⨯+⨯=+︒

则土压力的水平和垂直分力分别为：

水平分力cos()x a E E αδ=+

221.66cos38174.67/kN m =⨯︒= 垂直分力sin()y a E E αδ=+

221.66sin 38136.47/kN m =⨯︒=

5．稳定性验算--抗滑稳定性和抗倾覆稳定性验算 ①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：

10(0.9)0.9tan Q y G E G γμα++≥1Q x E γ 则有10(0.9)0.9tan Q y G E G γμα++

(0.914.3424 1.4136.47)0.40.914.3424tan10254.94/kN m =⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯︒= ≥1 1.4174.67244.54/Q x E kN m γ=⨯=

由上式可知挡土墙满足抗滑稳定性要求。

②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：

10.9()G Q y x x y GZ E Z E Z γ+->0

计算图示如下：

图3 挡土墙的抗倾覆稳定

即0.914.3424 1.38 1.4(136.47 2.95174.67 2.0)501.99⨯⨯⨯+⨯⨯-⨯=>0 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。 ①基础地面的压应力 基底的平均压应力为

11010()cos sin G Q y Q x N G E E γγαγα=++

(14.3424 1.2 1.4136.47)cos10 1.4174.67sin10637.34kN =⨯⨯+⨯⨯︒+⨯⨯︒= 1637.34173.193.68 1.0

N p kPa A ===⨯ <1122(3)(0.5)ak k f f b h κγκγ=+-+-

3150 1.118(1.50.5)334.8kPa =++⨯⨯-=

②基底合力偏心距

作用于基底的合力偏心距为

111.4 1.2E G

M M M e N N +=

=

1.4(174.672136.47 1.11) 1.2(14.34240.46)

0.73637.34

⨯⨯-⨯+⨯⨯⨯=

= 因填土为亚黏土，其地基的合力偏心距应满足0e ≤/5B 所以0.73e =<0/5 3.68/50.74e B ===满足要求。

③地基承载力抗力值

地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值要求，即满足max p ≤1.2ak f 因0.73e =>/60.61B =， 所以1max 22637.34

382.793(/2)3(1.840.73)

N p kPa B e ⨯===-⨯-<1.2401.76ak f kPa =

综上所述，挡土墙满足地基承载力要求。