重力式挡土墙设计(20200930063554)
重力式挡土墙设计
=15o
δ=20o查表得到
ε=10o
Pa
K a 0.480
Pa
=20o ε=10o
6.0m
1 H 2 K a＝ 159.8 kN / m 2
土压力作用点在距墙底H/3=2.0m 处
B
H/3
【例2】上例中，若填土表面水平，墙背竖直，其余条件不变， 试按库仑理论求主动土压力Pa及作用点
36.6kPa
paA 1 zK a 1 0 paB上 1h1 K a 1＝10.4 kPa
paB下 1 h1 K a 2－2c2 K a 2＝4.2kPa paC ( 1h1 2 h2 )K a 2 2c2 K a 2 36.6 kPa
Pa 10.4 2 / 2 ( 4.2 36.6 ) 3 / 2＝71.6 kN / m
2
h
1 E a h 2 2
1 Ea h 2 K a 2
土对挡土墙背的摩擦 角，根据墙背光滑， 排水情况查表确定
库仑主动土压 力系数，查表 确定
C A
主动土压力
1 Ea h 2 K a 2
Ea
h
主动土压力与墙高的平方 成正比
h
主动土压力强度
h/3
B
hKa
pa
dEa d 1 2 z K a zK a dz dz 2
逆坡
墙趾台阶
3.墙后排水措施 挡土墙后填土由 于雨水入渗，抗 剪强度降低，土 压力增大，同时 产生水压力，对 挡土墙稳定不利， 因此挡土墙应设 置很好的排水措 施，增加其稳定 性
滤水层
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙是一种利用物体的重力将土壤稳定的挡土结构。
其设计需要考虑以下几个方面：
1. 土壤力学性质：需要了解挡土墙后方土体的土壤类型、土壤水分含量、土层厚度、土壤的强度和变形特性等重要参数。
2. 土壤侧压力：土体自重和上方荷载产生的侧压力是挡土墙最主要的负荷，需要计算出有效侧压力大小和作用点的位置。
3. 稳定性：挡土墙的稳定性需要考虑侧向失稳和滑动失稳两个方向。
需要进行稳定分析，确定挡土墙的宽度、墙体倾角和地基深度等参数。
4. 墙体结构设计：挡土墙的墙体结构需要设计强度和抗变形能力。
通常采用混凝土、砖、模块化混凝土块、预制混凝土板等材料。
5. 排水系统：挡土墙需要设置排水系统，以避免墙体后方土壤承受过大的水压力。
排水系统包括压力排水排水带、渗漏板、集水管等。
在设计重力式挡土墙时还需要考虑环境因素和施工工艺问题。
需要进行全面的工程设计和技术分析，以确保工程的成功实施。
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计一、引言挡土墙被广泛应用于各类工程中，用于实现土体的稳定和防止土体滑动。
其中，重力式挡土墙以其结构简单、施工便捷、经济高效的特点，成为常见的土木工程中的挡土墙类型之一。
本文将重点探讨重力式挡土墙的设计原理、主要构造要素以及设计考虑因素。
二、设计原理重力式挡土墙设计的核心原理是通过墙体的自重和基底的摩擦力来平衡土体的侧压力，确保墙体的稳定性。
具体而言，设计要满足以下原理要求：1. 墙体自重原理：重力式挡土墙的墙体自重应足够大，能够抵抗土体的侧压力，防止挡土墙的倾覆和滑动。
2. 基底摩擦力原理：墙体与基底之间的摩擦力对于防止土体滑动至关重要。
设计中需考虑墙体和基底材料的摩擦系数，并通过增大基底面积或采用摩擦锚杆等手段增加摩擦力。
3. 合理的墙体倾角：根据土体性质和工程条件等因素，确定合理的墙体倾角，使其既能满足结构稳定性要求，又能在经济和施工上具备可行性。
三、主要构造要素重力式挡土墙的设计还需关注以下主要构造要素：1. 挡土墙墙体：墙体通常采用混凝土或砌石，具备足够的自重和抗压强度。
墙体厚度和高度需要根据设计土体的压力和墙体所需的稳定性来确定。
2. 墙顶板：墙顶板承受着来自土体和荷载的压力，应具备足够的承载能力和平整度。
一般采用预制混凝土板或钢筋混凝土板。
3. 排水系统：重力式挡土墙需要考虑土体的排水问题，避免水分对土体稳定性的影响。
设计中应合理布置排水孔或排水管，确保土体排水畅通。
四、设计考虑因素在进行重力式挡土墙设计时，还需考虑以下因素：1. 土体性质：重力式挡土墙设计应根据实际土体的性质、强度参数和侧压力等因素进行合理选择和计算。
2. 设计荷载：考虑到挡土墙可能承受的附加荷载，如交通荷载、地震荷载等，需对设计荷载进行充分的考虑。
3. 稳定性分析：通过进行稳定性分析，确认挡土墙在不同工况下的稳定性，并进行结构上的调整和优化。
4. 施工和维护性：设计中需考虑施工的可行性和墙体的日常维护要求，确保设计方案的可操作性和长期可靠性。
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计1 设计参数几何参数:挡土墙墙高H=6m, 取基础埋置深度D=1.5m （按规范规定, D 不小于1.0m, 本设计中可取1.25m 或1.5m ）, 挡土墙纵向分段长度取L=10m ；墙面与墙背平行, 墙背仰斜, 仰斜坡度1:0.2, =－11.3°（注意这个角度是负值）, 墙底（基底）倾斜度tan =0.190, 倾斜角 =10.76°；墙顶填土高度 =2m, 填土边坡坡度1:1.5, =arctan （1.5） =33.69°, 汽车荷载边缘距路肩边缘 =0.5m ；力学参数:墙后填土砂性土内摩擦角 =34°, 填土与墙背外摩擦角 = /2=17°, 填土容重 =18kN/m ；墙身采用 2.5号砂浆砌25号片石, 墙身砌体容重 =22kN/m ,砌体容许压应力[ ]=600kPa,砌体容许剪应力[ ]=100kPa,砌体容许拉应力[ ]=60kPa ；地基容许承载力[0σ]=250kPa 。
2 车辆荷载换算按墙高确定的附加荷载强度进行计算γq h =0=1815=0.83 3 主动土压力计算3.1 计算破裂角θ直线形仰斜墙背, 且墙背倾角 较小, 不会出现第二破裂面。
经验算, 按破裂面交于荷载中部进行计算 a=2m,b==βtan a 667.02=3m,d=0.5m,H=6m,m h 83.00=,°34=ϕ,°17=δ, °－11.3α= 39.7δ＋α＋ωψ==° ﹚2h ﹙H＋a ﹚﹙H＋a＋﹚2h 2a ﹙b＋d ﹚－H ﹙H＋＋2h 00+=ab A αtan =0.33θtan =－﹚A ω﹚﹙tan ωtan ﹙cot ±ψtan ++ϕ=0.81或-2.47（舍） 39arctan0.81θ==°3.2 计算主动土压力a E 及其作用点位置3.2.1计算主动土压力a E﹚αtan ﹙tan ﹚sin ﹙﹚﹙cos +++=θψθϕθa K =0.18αθtan tan 0+=dh =0.82mαθαtan tan tan 3+-=a b h =2.26m =--=321h h H h 2.92m=+-+=210312)21(21Hhh H h H a K 1.68 12γH 21K K E a a ==98KN ﹚δ＋α﹙cos a x E E ==97.5KN y E ﹚δ＋αin ﹙s E a ==9.7KN3.2.2计算主动土压力的合力作用点位置经试算, 取挡土墙顶宽 2.8m011tan tan ααb b B +==2.6912110233)23(h h －2(3K H H h h H a H Z x -++=）=2.1m αtan －Z x B Z y ==2.69＋2.1×0.2=3.1m将 , 修正为 ,1X Z =01tan αb Z x -=2.1-2.8×0.19=1.57m 1y Z =αtan 11x Z b -=2.8-1.57×（-0.2）=3.11m3.3 被动土压力墙前的被动土压力忽略不计。
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计一、设计题目重力式挡土墙（仰斜式）设计 二、设计资料1) 公路等级：二级2) 墙身构造：墙高6m ，墙背仰斜坡度1:0.16，墙身分段长度20m.3) 土质情况：墙背填土重度γ=18kN/m3,内摩擦角为φ=36°；填土与墙背间的摩擦角为δ=18°；地基为岩石，地基容许承载力[σ]=500kPa ，基底摩擦系数f=0.5。
4) 墙身材料：砌体重度γ1=20kN/m3，砌体容许压应力[σ]=500kPa ，容许剪应力[τ]=80kPa 。
5) 建设地点为某一级公路DK23+415.00DK23+520.00段，在穿过一条深沟时，由于地形限制，无法按规定放坡修筑路堤，而采取了贴坡式（仰斜式）浆砌片石挡土墙。
线路经过的此处是丘陵地区，石材比较丰富，挡土墙在设计过程中应就地选材，结合当地的地形条件，节省工程费用。
6) 挡土墙布置形式及各项计算参数如下图所示：7)H=6 b 1=1h 0 H 1=5.84h 1=0.16α= -9°05′α= 9°05′设计计算一、主动土压力计算1)计算破裂角假设破裂面交于荷载范围内，则有：Ψ = α+φ+δ= -9°05′+36°+18°=44°55′＜90°tan θ= -tanΨ+√（cotφ+tanΨ）（tanΨ+tanα）=-tan44°55′+√（cot36°+tan44°55′）（tan44°55′+tan9°05′）=-0.99709+√（1.37638+0.99709）（0.99709+0.15987）=0.66001θ =tan-1θ = 33°25′32″2)计算主动土压力系数K和K1,(tanθ+tanα)K = cos(θ+φ)sin(θ+Ψ)（tan33°25′-tan9°05′）= cos(33°25′+36°)sin(33°25′+44°55′)=0.162按照线性内插法，计算附加荷载强度：q = 20 +（（（20-10）/（2-10））× (6-2)) = 15 KPah0= q /γ= 15/18 = 0.83mK1 = 1+（2h0 / H）=1+（2×0.83/6）=1.28mZ y1= H/3+h0 /（3×K1）=6/3+0.83/（3×1.28）=2.22mZy = Z y1 -h1 =2.22-0.16 =2.06mZx = b1+Z y tanα =1+2.06×0.15987 =1.33m3)计算主动土压力的合力作用点E = 1/2γH² K K1 = 0.5×18×6²×0.162×1.28 =67.18 KNE x= Ecos（α+δ）=67.18×cos（18°-9°05′）=63.37 KNE y = Esin（α+δ）=67.18×sin（18°-9°05′）=9.45 KN二、挡土墙截面计算1)计算墙身重G及力臂Z G1、墙身体积计算：V1= b1（H-b1 tanα0）= 1×（6 - 1×0.16）=5.84 m³V2 = 0.5 b1²tanα0=0.5×1²×0.16 =0.08 m³2、墙身自重计算：G1 = V1 γ1 =5.84×20 =116.8 KNG2 = V2 γ1 =0.08×20 =1.6 KNG = G1+G2 =116.8+1.6 =118.4 KN3、力臂Z计算：ZG1 = 0.5（H1 tanα+b1）=0.5（5.84×0.15987+1）=0.97mZG2 = 0.651 b1=0.651×1=0.65mZG = (ZG1 G1 +ZG2 G2)/G =(0.97×116.8 +0.65×1.6)/118.4 =0.96m2)抗滑稳定性验算（1.1G+γQ1 E y）μ+1.1G tanα0=（1.1×118.4+1.4×9.45）×0.5+1.1×118.4×0.15987= 92.56KN ＞γQ1 E x=1.4×63.37= 88.72KN满足抗滑稳定性要求。
重力式挡土墙设计
道路工程课程设计设计资料某二级公路，路宽8.5m，拟设计一段路堤挡土墙。
（1）墙身构造：拟采用浆砌片石重力式挡土墙，如右图,墙高H=9m，填土高a=2m，填土边坡β=200，墙背倾角α=150，墙身分段长度10m，初拟墙顶宽b1=0.94，墙底宽B=3.19m。
（2）车辆荷载：计算荷载，汽车—20级,车重300kN ；验算荷载挂车—100,车重540kN。
（3）填料：砂土湿密度ρ =18kN/m3,计算内摩擦角ϕ=350，填料与墙背的摩擦角δ= φ/2。
（4）地基情况：中密砾石土，容许承载力[σ]=500kPa,基底摩擦系数f =0.5（5）墙身材料：5号水泥砂浆砌片石，砌体毛体积密度ρa=22kN/m3，容许压应力[ σa ]=1250kPa，容许切应力[τ]=175kP。
一、荷载的计算1.车辆荷载换算破裂棱体宽度计算：假设破坏面交与荷载内 0000351517.537.5ωϕαδ=++=-+=<900 不计车辆荷载时的破坏面棱体宽度L ：a=2m 、b=5.5m 、h 0=0、d=0.5、H=9mB 0=002()(22)tan ab h b d H H a h α++-++=2*5.5+9*(9+2*2) tan 150=42.3A 0=0()(2)H a H a h +++=(9+2)*(9+2)=12100B A =42.3/121tan tan θω=-=0tan37.5-=0.74θ=36.600()tan tan L H a H b θα=++-=(9+2)*0.74+9*0.27-5.5=5.07m汽车荷载：求纵向分布长度B5.6(2)tan 30 5.6(922)159.1B m H a m m m tan m =++=++⨯=小于挡土墙分段长度，取计算长度B=9.1m 。
计算等代均布土层厚度可以放两辆车03023000.729.1 5.0718/G kN h m BL m m kN m ρ⨯===⨯⨯∑ 验算荷载挂车—100，0.8m2.土压力计算B 0=002()(22)tan ab h b d H H a h α++-++=2*5.5+2*0.72*（ 5.5+0.5）+9*(9+2*2+2*0.72) tan 150=54.5A 0=0()(2)H a H a h +++=(9+2)*(9+2+2*0.72)=136.8400B A =54.5/136.84tan tan θω=-+=0tan37.5-=0.83θ=39.80破裂棱体宽度0()tan tan L H a H b θα=++-=(9+2)*0.83+9*0.27-5.5=6.06荷载外侧距露肩边缘长度：0.5+1.8*2+1.3=5.4破裂面在荷载外000cos()cos(39.735)(tan tan )(0.830.27)0.298sin()sin(39.737.5)K θϕθαθω++=+=⨯+=++ 10.50.455tan tan 0.830.27d m h m θα===++ 02 4.9 4.455tan tan 0.830.27b m h m θα===++ 3tan 5.520.83 3.491tan tan 0.830.27b a m m h m θθα--⨯===++ 412490.455 4.455 3.4910.599h H h h h m m m m =---=---=3021222222 3.49120.72 4.4551111 1.43729299h h h a K H H H ⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫=+-+=+⨯-+= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭ 221111890.298 1.437312.1822E H KK kN ρ==⨯⨯⨯⨯= 00cos()312.18cos(1517.5)263.3x E E kN kN αδ=+=⨯+=00sin()312.18sin(1517.5)167.7y E E kN kN αδ=+=⨯+=23023421()(3+6h 2)33y a H h h h h H H Z H K -+-=+ 22292(9 3.491)0.72 4.455(3 3.49129) 6.1339 1.437m m m m m m m m ⨯-+⨯⨯⨯-⨯=+=⨯⨯tan 3.19 6.10.27 1.543x y Z B Z m m mα=-=-⨯=验算荷载B 0=002()(22)tan ab h b d H H a h α++-++=2*5.5+2*0.8*5.5+9*(9+2*2+2*0.8) tan 150=55A 0=0()(2)H a H a h +++=(9+2)*(9+2+2*0.8)=138.600B A =55/138.6tan tan θω=-+=0tan37.5-与汽车荷载相同结果，所以可以直接由汽车荷载确定断面尺寸二、稳定性验算一般情况下，挡土墙的抗倾覆稳定性比较容易满足，墙身断面尺寸主要由抗滑稳定性和基底承载力控制。
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计在土木工程领域，重力式挡土墙是一种常见且重要的结构，用于支撑土体、防止土体坍塌或滑坡，保障工程的稳定性和安全性。
接下来，让我们深入了解一下重力式挡土墙的设计。
重力式挡土墙主要依靠自身的重量来抵抗土压力，维持稳定。
其通常由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成。
在设计重力式挡土墙时，首先要考虑的是墙后土体的性质和压力分布。
土体的类型、重度、内摩擦角和黏聚力等参数都会影响土压力的大小和分布。
根据不同的情况，可以采用库仑土压力理论或朗肯土压力理论来计算土压力。
墙身的设计是重力式挡土墙的核心部分。
墙身的高度和厚度需要根据土压力的大小、墙体材料的强度以及稳定性要求来确定。
一般来说，墙身越高，所需的厚度就越大，以保证足够的自重来抵抗土压力。
同时，墙身的形状也会对其稳定性产生影响。
常见的墙身形状有直线形、折线形和仰斜形等。
仰斜形墙身由于墙背土压力较小，在工程中应用较为广泛。
基础的设计对于重力式挡土墙的稳定性至关重要。
基础需要承受墙体的自重和土压力，并将其传递到地基上。
基础的埋置深度应根据地基的承载能力、冻胀深度和水流冲刷等因素来确定。
一般来说，基础应埋置于地面以下一定的深度，以保证其稳定性和避免受到外界因素的影响。
在软弱地基上，可能需要采用加固措施，如换填、桩基等，来提高地基的承载能力。
排水设施是重力式挡土墙设计中不可忽视的一部分。
如果墙后土体中的水不能及时排出，会增加土压力，降低墙体的稳定性。
因此，通常会在墙身设置排水孔，在墙后设置排水层和盲沟，将水迅速排出。
伸缩缝的设置则是为了防止墙体因温度变化、地基不均匀沉降等原因而产生裂缝。
伸缩缝的间距应根据墙体的长度、材料和施工条件等因素来确定。
在材料选择方面，重力式挡土墙可以采用砖石、混凝土或毛石混凝土等材料。
不同的材料具有不同的强度和经济性，需要根据工程的具体情况进行选择。
设计过程中，还需要进行稳定性验算。
包括抗滑移稳定性验算和抗倾覆稳定性验算。
重力式挡土墙的设计要点
1重力式挡土墙的设计要点设计重力式挡土墙，一般先通过满足挡土墙的抗滑移要求确定挡土墙的总工程量，再进行细部尺寸调整，以满足挡土墙的抗倾覆要求。
1.1断面形式的确定根据重力式挡土墙结构类型及其特点，我们可以根据实际条件，选择不同类型的断面结构。
如果地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，一定会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，而采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。
只有在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。
1.2挡土墙的截面尺寸的确定重力式挡土墙是靠自身重力来抵抗土压力，在设计时，重力式挡土墙的截面尺寸一般按试算法确定，可结合工程地质、填土性质、墙身材料和施工条件等方面的情况按经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算，如不满足要求，则应修改截面尺寸或采取其它措施，直到满足为止。
1.3土压力的确定挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。
土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。
计算土压力的理论和方法很多，由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。
2重力式挡土墙的计算内容从安全地角度考虑，当埋入土中不算很深时，作用于挡土墙上的荷载有主动土压力、挡土墙自重、墙面埋入土中部分所受的被动土压力，一般可忽略不计。
重力式挡土墙的计算内容主要进行稳定性验算、地基承载力验算和墙身强度验算。
2.1挡土墙的稳定验算及强度验算挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。
因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算（采用容许应力法）。
2.2 墙身截面强度验算通常选取一、两个截面进行验算。
验算截面可选在基础底面、1/2墙高处或上下墙交界处等。
墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。
重力式挡土墙设计
挡土墙设计一、设计题目重力式挡土墙设计二、设计内容1.计算作用在挡土墙上的相关荷载⑴.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； ⑵.进行车辆荷载的换算；⑶.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13y Z H =，tan x y Z B Z α=-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；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8.0H m =。
墙身 采用浆砌块石，砌体的单位重323/kN m γ=，片石砂浆砌体强度设计值如下：抗压强度0.71edMPa f=，轴心抗拉强度0.048tdMPa f=，弯曲抗拉强度0.072tmdMPa f=，直接抗剪强度0.120vdMPa f=。
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=︒。
重力式挡土墙设计范例
重力式挡土墙设计范例一、工程背景假设我们要在一个坡度较陡的山坡上修建一条道路，为了保证道路的稳定性和安全性，需要在道路一侧设置重力式挡土墙。
该山坡的土体主要为粉质黏土，重度为 18kN/m³，内摩擦角为 20°，粘聚力为15kPa。
道路的设计荷载为公路I 级。
二、设计要求1、挡土墙高度：根据地形和道路设计要求，确定挡土墙的高度为5m。
2、稳定性要求：挡土墙在自重、土压力和其他荷载作用下，应满足抗滑移和抗倾覆稳定性要求。
3、基底应力要求：基底平均应力不应超过地基承载力，且最大应力与最小应力之比不应超过规定值。
三、设计参数1、墙身材料：采用浆砌片石，重度为 22kN/m³，抗压强度为30MPa。
2、基础材料：采用混凝土基础，重度为 25kN/m³，抗压强度为25MPa。
四、土压力计算1、主动土压力系数：根据库仑土压力理论，计算主动土压力系数Ka。
Ka ＝ tan²(45° 20°／2) ＝ 0492、土压力分布：土压力呈三角形分布，顶部土压力为零，底部土压力强度为：e ＝Ka × γ × h ＝ 049 × 18 × 5 ＝ 441kN/m3、土压力合力：土压力合力 Ea 为土压力分布图形的面积，即：Ea ＝ 05 × 441 × 5 ＝ 11025kN4、土压力作用点位置：距墙底的距离为 h/3 ＝ 5/3 ＝ 167m。
五、稳定性验算1、抗滑移稳定性验算：抗滑移稳定性系数 Ks ＝（W ＋Ey)μ ／ Ex其中，W 为挡土墙自重，Ey 为墙后土压力的水平分力，Ex 为墙后土压力的水平分力，μ 为基底摩擦系数。
挡土墙自重 W ＝ 05 × 5 ×（22 18) × 5 ＋ 5 × 18 ＝ 275kNEy ＝Ea × cos(α δ) ＝ 11025 × cos(0 10°）＝ 1081kN （假设墙背与填土之间的摩擦角δ ＝ 10°）Ex ＝Ea × sin(α δ) ＝ 11025 × sin(0 10°）＝－191kN基底摩擦系数μ 取 04，则：Ks ＝（275 ＋ 1081) × 04 ／ 191 ＝ 78 ＞ 13 （满足要求）2、抗倾覆稳定性验算：抗倾覆稳定性系数 Kt ＝（G × x0 ＋ Ey × zy) ／（Ex × zx)其中，G 为挡土墙自重，x0 为挡土墙重心到墙趾的水平距离，zy 为 Ey 作用点到墙趾的距离，zx 为 Ex 作用点到墙趾的距离。
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计在土木工程领域中，重力式挡土墙是一种常见且重要的结构，它被广泛应用于道路、桥梁、水利等工程中，用于支撑土体、保持边坡稳定以及防止土体滑坡等。
重力式挡土墙的设计需要综合考虑多个因素，包括地质条件、墙高、墙后填土性质、荷载情况等，以确保其安全性、稳定性和经济性。
一、重力式挡土墙的工作原理重力式挡土墙主要依靠自身的重力来抵抗墙后土体的推力，从而保持墙身的稳定。
当墙后土体产生水平推力时，挡土墙通过墙身的重力和墙底与地基之间的摩擦力来平衡这一推力。
同时，墙身的重力还可以产生一个抗倾覆力矩，以防止挡土墙发生倾覆破坏。
二、重力式挡土墙的类型重力式挡土墙根据其墙背的倾斜情况可以分为仰斜式、垂直式和俯斜式三种类型。
仰斜式挡土墙的墙背向上倾斜，其土压力相对较小，适用于墙高较大且墙后填土为砂土等排水良好的情况。
垂直式挡土墙的墙背垂直，其土压力介于仰斜式和俯斜式之间，适用于墙高不大且地形较为平坦的情况。
俯斜式挡土墙的墙背向下倾斜，其土压力较大，但施工较为方便，适用于墙高不大且墙后填土为黏性土等排水不良的情况。
三、重力式挡土墙的设计要点1、墙身材料的选择重力式挡土墙的墙身材料通常采用浆砌片石、混凝土或毛石混凝土等。
材料的选择应根据工程的具体情况和当地的材料供应情况来确定，同时要考虑材料的强度、耐久性和经济性。
2、墙身尺寸的确定墙身尺寸的确定是重力式挡土墙设计的关键。
墙高、墙顶宽度、墙底宽度等尺寸应根据墙后土体的性质、墙身材料的强度、地基承载力以及稳定性验算等因素来确定。
一般来说，墙高越高，墙顶宽度和墙底宽度应越大，以保证挡土墙的稳定性。
3、排水设计排水设计对于重力式挡土墙的稳定性至关重要。
墙身应设置排水孔，以排除墙后土体中的水分，减小水压力对挡土墙的影响。
排水孔的间距、孔径和布置方式应根据墙后土体的渗透性和排水量来确定。
同时，墙后应设置排水盲沟或反滤层，以防止排水孔堵塞和土体流失。
4、地基处理重力式挡土墙的地基应具有足够的承载力和稳定性。
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计重力式挡土墙是一种依靠自身重力来维持稳定的挡土结构，广泛应用于土木工程中，如道路、桥梁、水利等工程。
它具有结构简单、施工方便、造价低廉等优点。
接下来，让我们深入了解一下重力式挡土墙的设计。
一、重力式挡土墙的类型重力式挡土墙根据墙背的倾斜情况，可分为仰斜式、直立式和俯斜式三种。
仰斜式挡土墙的墙背向填土一侧倾斜，土压力较小，适用于挖方工程。
直立式挡土墙的墙背垂直，施工较为方便，常用于填方工程。
俯斜式挡土墙的墙背向填土一侧倾斜，土压力较大，但可利用墙背填土的重力来增加稳定性。
二、重力式挡土墙的设计原则1、稳定性稳定性是重力式挡土墙设计的首要原则。
挡土墙应在各种荷载作用下，包括土压力、水压力、地震力等，保持自身的稳定，不发生滑移、倾覆或过大的沉降。
2、强度挡土墙的墙体和基础应具有足够的强度，能够承受各种外力的作用，不发生破坏。
3、经济性在满足稳定性和强度要求的前提下，应尽量降低工程造价，选择合适的材料和结构形式。
4、美观性在一些对景观要求较高的工程中，还应考虑挡土墙的外观美观，使其与周围环境相协调。
三、重力式挡土墙的设计参数1、墙高墙高是重力式挡土墙设计的重要参数之一，它取决于填土的高度和工程的需要。
2、墙顶宽度墙顶宽度应根据墙体的稳定性和施工要求确定，一般不宜小于 05 米。
3、墙底宽度墙底宽度是保证挡土墙稳定性的关键参数，通常根据土压力的大小、墙体材料的重度和地基承载力等因素计算确定。
4、墙面坡度墙面坡度的选择应考虑土压力的分布和墙体的稳定性，一般仰斜式墙面坡度为 1:025 至 1:04，直立式墙面坡度为 1:0，俯斜式墙面坡度为1:025 至 1:04。
5、基础埋深基础埋深应根据地基的性质、冻胀深度和水流冲刷等因素确定，一般应在天然地面以下不小于 05 米。
四、土压力计算土压力是重力式挡土墙设计的主要荷载，其计算方法主要有库仑土压力理论和朗肯土压力理论。
库仑土压力理论适用于墙背倾斜、粗糙，填土表面倾斜的情况；朗肯土压力理论适用于墙背垂直、光滑，填土表面水平的情况。
重力式挡土墙课程设计计算书
重力式挡土墙课程设计计算书重力式挡土墙课程设计挡土墙是一种建筑物，用于支撑天然边坡或人工边坡，以保持土体的稳定。
根据墙的形式，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。
本设计采用重力式挡土墙。
1.1挡土墙设计资料本设计采用浆砌片石重力式路堤墙，填土边坡为1:1.5，墙背仰斜，坡度为1：0.15~1：0.35.公路等级为二级，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。
墙背填土容重为γ＝17.8kN／m3，计算内摩擦角为Φ＝42°，填土与墙背间的内摩擦角为δ＝Φ/2=21°。
地基为砂类土，容许承载力为[σ]=810kPa，基底摩擦系数为μ＝0.43.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石，砌体容许压应力为[σa]=600kPa，容许剪应力为[τ]=100kPa，容许拉应力为[σwl]=60 kPa。
1.2确定计算参数设计挡墙高度为H=4m，墙上填土高度为a=2m，填土边坡坡度为1:1.5，墙背仰斜，坡度为1:0.25.填土内摩擦角为42，填土与墙背间的摩擦角为/221；墙背与竖直平面的夹角为arctan.2514.036。
墙背填土容重为17.8kN/m3，地基土容重为17.7kN/m3.挡土墙尺寸具体见图1.1.1.3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假定破裂面交于荷载内侧，不计车辆荷载作用时，计算棱体参数A、B。
其中，(a+H+2h)(a+H)=(a+H)2= (2+4)2=18，B=ab-H(H+2a)tanα=2×3-4×(4+2×2)tan(−14.036)=7，A=B7=0.389，ψ=Φ+α+δ=42°−14.036°+21°=48.964°，tanθ=−tanψ±(cotΦ+tanψ)(tanψ+A)=−tan48.964°+(cot42°+tan48.9 64°)×(tan48.964°+0.389)=0.715，θ=arctan0.715=35.57°>arctan(B/(4×0.25+3−2))=33.69°。
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙是一种常用的挡土结构，主要通过墙体自身的重力抵抗土压力，实现护坡和固定堆坡土体的目的。
这种挡土墙设计简单、施工方便，广泛应用于公路、铁路、水利等工程中。
重力式挡土墙设计的主要步骤包括：确定土性参数、计算土压力、选择墙体类型、计算稳定性等。
首先，需要确定土性参数。
设计师需要调查研究地面土的性质，包括重度、密度、水含量等，以便准确计算土压力。
然后，进行土压力的计算。
在设计中，需要计算土壤和墙体的相互作用力，以求得墙体的设计土压力。
可以根据不同的土性，采用不同的土压力计算方法，如库尔贝公式、科赫公式等。
选择合适的墙体类型也是重力式挡土墙设计的关键。
常用的墙体类型包括重力墙、嵌岩墙、钢筋混凝土重力墙等。
设计师需要根据不同工程要求和实际情况，选择适应的墙体类型。
最后，进行稳定性计算。
重力式挡土墙的稳定性是设计中最为重要的考虑因素之一。
设计师需要对墙体的滑动稳定性、倾倒稳定性和基础稳定性等进行全面考虑和计算。
可以通过计算力矩、抗滑稳定系数、基础承载力等参数来评估墙体的稳定性。
此外，重力式挡土墙设计中还需要注意以下几个方面：墙体的尺寸和形状、墙体材料的选择、排水系统的设计等。
这些因素都会影响挡土墙的抵抗土压力、稳定性和使用寿命。
综上所述，重力式挡土墙设计是一项综合性的工作，需要考虑土体特性、土压力计算、墙体类型选择和稳定性计算等多个方面。
只有通过科学、合理的设计，才能保证挡土墙的安全稳定性和工程寿命。
重力式挡土墙结构设计
fa
σmax 1.2fa
本节回顾
➢挡土墙设置的意义 ➢重力式挡土墙的构造 ➢重力式挡土墙的布置 ➢重力式挡土墙的设计计算
思考题
➢重力式挡土墙包括哪几部分？ ➢仰斜式与俯斜式的特点？ ➢衡重式挡土墙的优势？ ➢满足抗倾覆时，如何提高抗滑移？ ➢满足抗滑移时，如何提高抗倾覆？
➢滑移验算及抗倾覆验算。
• 基底有效宽度则等于
N
1 2
m
axx
1 2
m
a
x
·3 B 2
e0
x
3
B 2
e0底应力验算
✓ 在偏心荷载作用时，墙体在坑底截面处应力计算方法。
挡土墙的设计
地基承载力验算
挡土墙地基承载力验算与一般偏心受压基础验 算方法相同，应同时满足：
1（σ 2
max
+
σmin）
挡土墙的设计
挡土墙稳定性验算——抗滑稳定验算
挡土墙在土压力作用下可能沿基础 底面发生滑动
基底摩擦系
抗滑稳定条件：
数
Ea
G
δ
O
Ks
抗滑力 滑动力
(G
Ean Eat
)
1.3
α0
b
抗滑稳定安
Ean Ea cos( 0 )
全系数
Eat Ea sin( 0 )
挡土墙的设计
挡土墙稳定性验算——抗倾覆验算
墙高一般小于 8m，结构简 单施工方便，能就地取材，应 用最广。
➢重力式挡土墙的构造
➢重力式挡土墙的构造
挡土墙的设计
以重力式挡土墙的设计为例
➢确定挡土墙尺寸
高度、顶宽、底宽
水压力 ➢确定挡土墙上的荷载 土压力 上部结构荷载
(整理)重力式挡土墙设计1
重力式挡土墙设计一、设计资料：1.浆砌片石重力式路堤墙，墙身高6米，墙上填土高3米，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1：0.25，墙身分段长度15米。
2.公路等级高速公路，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γ＝18kN ／m 3，计算内摩擦角Φ＝35°,填土与墙背间的内摩擦角 δ＝Φ/2。
4.地基为砂类土，容许承载力f ＝250kPa ，基底摩擦系数μ＝0.40。
5.墙身材料2.5号砂浆砌25号片石，砌体容重23kN ／m 3，砌体容许压应力[σa ]=600kPa ，容许剪应力[τ]＝50kPa ，容许弯拉应力[σwl ]＝80 KPa 。
二、确定计算参数设计挡墙高度H=6m ，墙上填土高度a=3m ，填土边坡坡度为1:1.5,墙背仰斜,坡度1:0.25。
墙背填土计算内摩擦角 035=φ，填土与墙背间的摩擦角︒==5.172/ϕδ;墙背与竖直平面的夹角︒-=-=036.1425.0arctan α。
墙背填土容重γ＝18kN ／m 3。
查看资料知《公路工程技术标准（2003）》中公路-Ⅱ级设计荷载为《公路工程技术标准（97）》中的汽车-20级荷载且验算荷载为：挂车-100。
三、车辆荷载换算1．试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度B ；(1)假定破裂面交于荷载内不计车辆荷载作用r q h /0==0.83m计算棱体参数A0、B0：5.24)52(21)(21))(2(212200=+=+=+++=H a H a h H a A 62.8)036.14tan()225(5213221tan )2(21)(21000=-⨯+⨯⨯-⨯⨯=++-++=αh a H H h d b ab B 497.0)83.0236()36()036.14tan()83.02326(6)75.35.4(83.025.43)2)((tan )22()(2000=⨯++⨯+︒-⨯⨯+⨯+++⨯⨯+⨯=+++++-++=h a H a H h a H H d b h ab A α46.385.1704.1435=︒+︒-︒=++=δαϕψ；9.0)352.046.38(tan )46.38tan 35(cot 46.38tan ))(tan tan (cot tan tan =+︒⨯︒+︒+︒-=++±-=A ψψφψθ 则：︒=++⨯>==︒6.2663325.06arctan99.41802.0arctan θ 计车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B ： mb H a H B 10.25.4)04.14tan(69.0)36(tan tan )(=-︒-⨯+⨯+=-+⨯+=αθ 由于路肩宽度d=0.75m<B=2.10m ，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。
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1重力式挡土墙设计
设计依据
(1) .墙身构造
某二级公路路基宽度B=i2m 土路肩宽，某段路基拟采用浆砌片石重力式路堤墙支挡(见图
1)，填土边坡坡度为1：墙身分段长度10m
(2) .车辆荷载
公路U级
(3) . 土壤与地基
墙背填土为砂性土，容重丫=18kN/m3填土与墙背间的摩擦角取S = /2地基土性指标与
填土相同
(4) .墙身材料
5 号砂浆砌30号片石，砌体容重k=24kN/m3;砌体容许压应力[ ]=800kPa许剪应力[T ]=160kPa，容许拉应力[1]=80kPa o
(5) .计算参数
墙背坡度1:0.2 (俯斜)(11.31)，墙面坡度为1: (= ° ),填土高a=2m，
挡土墙高度H=7m内摩擦角=33°,基底摩擦系数f 0.35,地基容许承载力[c 0 ] =300kPa
车辆荷载换算
当2m 时，q 20.0kPa ；当H 10m 时，q 10kPa
试算拟定顶宽b1 1.00m，
根据几何关系可计算得，挡土墙实际高度H=，墙底宽B仁,
由线性内插法(q 1.25H1 22.5)得：
H1 7.55m 时，q 1.25 7.50 22.5 13.125kPa
注意：以下所有H值代表Hi值
换算均布土层厚度: 13.125
0.702m
18
破裂棱体位置确定
（1）.破裂角（B）的计算
假设破裂面交于荷载范围内，则有:
11.31 16.5 33 60.81
A 1 a
2 H
1
2h。
(a H)- 2 7.89 2 0.702 2 7.89 55.84
B。
lab
2 b
1
d h0H H
2
2a 2h0tan
12 2 2.5
1
2.5 0.701
2
7.89 7.89 2 2 2 0.701 0.2
-6.235
其中 b 2 1.5 1 0.5 2.5m, tan
0.2 tan tan ((cot tan )(B0tan )
-6 24
-ta n60.81. ■ cot30 tan 60.81 tan 60.81)
V 55.84
0.57
故arcta n0.57 29.68，
(2) .验算破裂面是否交于荷载范围内
H=, d=0m tan 0.2，b=, b0 B 2d 12 2 0.75 10.5m
堤顶破裂面至墙踵的距离：H a tan 5.64m
荷载内缘至墙踵的距离：b H tan -2.0m
荷载外缘至墙踵的距离：b Hta n B 10m
<<10m故破裂面交于荷载范围内，与假设相符
主动土压力计算
（1）.求主动土压
力
Ea和土压力作用位置
A0 55.84，, B0 -6.24
E a A tan r cos B o
sin
cos 29.68 33 18 55.84 0.57+6.24 sin 29.68 60.81
314.9kN
E x E a cos
314.9 cos 11.31 16.5 278.53kN
E y E a sin
314.9 sin 11.31 16.5 146.91kN
2.92m
(2).求土压力对墙趾的力臂
b a tan tan tan 1.77
h 2
h 4
tan tan
h 1 h 2
6.12
3H 21竺1卫
H 2H
2h °h 4 H 2
7.89
2
2
7.89 1.77 0.701 6.12
3 6.12-2 7.89 3 7.892
1 口 7.89
1型 2 7.89
2 0.701 6.12
7.892
Z y
B 1 Z x tan 1.64m
0 xx O Z Z 图
示意图
由于挡墙基底倾斜，实际■的墙趾为一 0 1-4 墙背主动土压力与作 1:
1：
m
E
/ E
「入 ________________
1・_m _____
1
J 1
J
T
O
f
图1-5
基底大样图
'此，为了便于对挡土墙进行稳定性计算, 的水平分力Ex ，
和垂直分力对墙趾0点的力臂必须修正为实际墙趾 0点。
Z x1 Z x x 2.03m Z y1 b 1 Z x1 tan 3.89m 被动土压力计算
被动土压力很小，忽略不计 稳定性验算
计算挡土墙墙身重量 G 及其力臂Z G 表1-1每延米挡土墙墙身重
G 及其力臂Z G 计算结果 体积V i (m 3) 重量G(kN) 力臂Z Gi (m)
V 1 b 1H 0 1 1.0 7 B i H H 0 2 2.72 7.89 7 ---------------------- 1
2
1.21
B 1 b 1 H o
7 24 168
1.21 24 29.04
G 3 V 3
Z G1
Z G2
土压力
1 0.05 7
2 2
0.675
2B | m 2 H H 0
3
2 2.72 0.2 7.89-7
3
1.87
Z G3
B 2b| gH 0
=105
1:m1:m
mH 2
O
G 抗滑稳 定性验
算
备注:
(1) 墙趾水平截面宽度：B 1' b H 0叫 m 1 7 0.25 2.75m
(2) 基地水平投影宽度： B 1 b 1 m 2H miH o 1+0.2 7.89 0.02 7 2.72m
(3)
m 1和m 2应遵循“左负右正”原则，在公式中带入正负号。
V=V ,+V 2 V 3
12.59
302.16
1.56
Z G
G 1Z G1 G 2Z G2 G 3Z G3
B
压力，E p =0,依据《公路路基设计规范》
(JTG D30-2015),需要满足:
1.1G
Q1 E y
E
X
tan 0
Q 2E P
tan 0
1.1G Q1E y tan 0
Q1E X Q2 E P 0
其中，
tan
0.2，
f 0.35
1.1G
Q 1 E y
E X tan
Q 2 E P tan
1
.1G
Q 1E
y tan 0 Q1E
X
Q2E P
1.1
302.161.4 278.53146.910.20-0 0.35 1.1 302.161 146.91 0.2 1。
.4 146.910
157 0
N E x tan 0
K c
-
—— , N G E y 302.6 278.53 581.13kN
E x Nta n 0
=>
因此抗滑稳定性满足规范要求。
抗倾覆稳定性验算
代入数据得:
0.8 302.6 1.56 1.0 146.91 3.89-1.4 278.53 2.03 0 0
抗倾覆稳定性系数：
E p =0,依据《公路路基设计规范》 (JTG D30-2015)，需要满足:
0.8GZ G
Q1
E y Z y
Q1 E x Z x
Q2 E p Z p 0
GZ G E y Z x E p Z p
K 0
E x Z y
=< k o =
不满足抗倾覆稳定性要求。
为了提高挡土墙的稳定性增设墙趾
稳定性验算B1
综合考虑该路段的挡土墙设计形式为重力式,
据通过几何关系计算如下：
初步拟定尺寸如下图，具体数d=1.0m，H=7.89m , b 2.25，H0=7m B 4.57 换算均布土层厚
度: h o 空5 0.702m
18墙背坡度1:0.2 （俯斜）（11.31：）,墙面坡
度为1：（= ) 设结构1: m4 =1 ：H o
H H o
计算挡土墙墙身重量G及其力臂Z G
表1-1每延米挡土墙墙身重G及其力臂Z G计算结果
体积V i(m3) 重量G/kN) 力臂Z Gi(m)
V1b1H0 1 G1 V1 k
b1 mH。
Z G1 c c
2 2
1.0 7 7 24 1 0.05 7
2 2
7 168
0.675
V2B1H H0 1
G2 V2 k Z
2B1m2H H0 Z G2 小
2 3
2.72 7.89 7 2 2.72 0.2 7.89-7 --------------------- 1 1.21 24
2 3
29.04
1.21 1.87
Bi b1 H 0
V3 G3 V3 k = B 2d mH。
Z G3
2 3
= =105 =
V=V 1+V2 V3 G V k Z G1Z G1 G2Z G2 G3Z G3
乙G
12.59 302.16 1.56
备注：
(1)墙趾水平截面宽度：氏 d H0g 1 7 0.25 2.75m
(2)基地水平投影宽度：B1 b1m2H gH01+0.2 7.89 0.02 7 2.72m
m1和m2应遵循“左负右正”原则，在公式中带入正负号。