重力式挡土墙设计示例

路基与路面工程课程设计任务书

题目:重力式挡土墙设计

（一）初始条件：

（1）浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5，墙身纵向分段长度为10m；路基宽度26m，路肩宽度3.0m；

（2）基底倾斜角0α：tan 0α＝0.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m；

（3）设计车辆荷载标准值按公路－I 级汽车荷载采用，即相当于汽车−超20级、挂车−120（验算荷载）；

（4）墙后填料砂性土容重γ=183

/m kN ,填料与墙背的外摩擦角τ=0.5φ；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0.30，地基容许承载力[0σ]=250a kP ；

（5）墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重k γ=223

/m kN ，容许压应力a a kP 600][=σ，容许剪应力a j kP 100][][==στ，容许拉应力a L kP 60][=σ；

墙后砂性土填料的内摩擦角φ：34°

墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度（1:n ）：

1:0.25墙高H：7m

墙顶填土高a ：

3.0m （二）要求完成的主要任务：

按《公路路基设计规范》（JTG D30－2004）“5.4挡土墙”一节，采用极限状态设计法进行设计：

（1）车辆荷载换算；

（2）计算墙后主动土压力a E 及其作用点位置；

（3）设计挡土墙截面，墙顶宽度和基础埋置深度应符合规范要求。进行抗滑动稳定性验算及抗倾覆稳定性验算；

（4）基础稳定性验算与地基承载力验算；

（5）挡土墙正截面强度及抗剪强度验算。

重力式挡土墙设计

1设计参数

挡土墙墙高H=7m，取基础埋置深度D=1.5m，挡土墙纵向分段长度取L=10m；路基宽度26m，路肩宽度3.0m；

墙面与墙背平行，墙背仰斜，仰斜坡度1:0.25，α=－14.03°，墙底（基底）倾斜度tan 0α=0.190，倾斜角0α=10.76°；

墙顶填土高度a =3.0m，填土边坡坡度1:1.5，β=arctan（1.5）1-=33.69°，

汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m

墙后填土砂性土内摩擦角φ=︒34，填土与墙背外摩擦角δ=φ/2=︒17，填

土容重γ=18kN/m 3

；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0.30；墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，墙身砌体容重

k γ=22kN/m 3,砌体容许压应力[

a σ]=600kPa,砌体容许剪应力[τ]=100kPa,砌体容许拉应力[wl σ]=60kPa；

地基容许承载力[0σ]=250kPa。

2车辆荷载换算

0.78m 3主动土压力计算

3.1计算破裂角θ

===18

140γq

h

4

.0)

78.0237()37()03.14tan()78.02327(7)5.05.4(78.025.43)

2)((tan )22()(2000=⨯++⨯+-⨯+⨯+⨯-+⨯⨯+⨯=+++++-++=︒h a H a H h a H H d b h ab A α

︒

=︒+︒-︒=++=97.361703.1434δαϕω86

.0)

4.097.36)(tan 97.36tan 34(cot 97.36tan )

)(tan tan (cot tan tan =+︒︒+︒±︒-=++±-=A ωωωϕθ︒

=69.40θ墙底到路肩的水平距离为3.75m ，路肩宽3m ，墙底至破裂面与路基交点

距离为m 7.1886.0)5.27(=⨯+，3+3.75=6.75＜8.17

破裂面交于荷载内进行

计算

直线形仰斜墙背，且墙背倾角α较小，不会出现第二破裂面。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 =-=+=

25.086.05.0tan tan 2αθd h 0.82m =-⨯-=+-=

25.086.086.035.4tan tan tan 3αθθa b h 3.1m []16

.0)03.14tan(7.40tan )347.40cos(tan tan )

sin()cos(=︒-+︒︒+︒︒+︒=+++=）（ωαθθϕθa K m

18.31.382.07321=--=--=h h H h

29

.149

18.378.02)721.31(73212)21(2121031=⨯⨯+⨯-⨯+=+-+=H h h H h H a K m kN 02.9129.116.049182

12112=⨯⨯⨯⨯==

K K H E a a γm

kN 72.4)03.1417sin(02.91)sin(m

kN 9.90)03.1417cos(02.91)cos(=︒-︒⨯=+==︒-︒⨯=+=δαδαa y a x E E E E 3.2.2计算主动土压力的合力作用点位置

m

55.229

.1493)7218.33(18.378.0)1.37(3373)23()(321

211023=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯+-⨯+=-+-+=K H H h h h h H a H Z x m

61.1190

.0)03.14tan(7.17.1tan tan 011=⨯︒-⨯+=+=ααb b B m

25.225.055.261.1tan =⨯+=-=αx y Z B Z 墙底（基底）倾斜，需把求得的

x Z 、y Z 修正为1x Z 、1y Z ,即：1x Z ＝x Z －01tan αb ，1y Z ＝1b －1x Z tan α（见“附录”的图）