课程设计重力式挡土墙设计

重力式挡土墙设计

一、设计依据

1.某公路8+636~8+652段需设路肩墙

2.公路等级：三级公路

3.设计荷载：汽车—20级，挂车—100

4.路基宽：9米

5.墙后填料：碎石土，内摩擦角m KN /.61840==γϕ

6.墙身材料：2.5号砂浆砌片石，m kN a

/3.22=γ

片石：[]KPa 680=σ压 []KPa 78=σ拉

[]KPa 100=σ剪

7.地基：坚硬岩石，地基容许承载力[]KPa 1470=σ，地基与墙底摩擦 系数f=0.6 8.墙背摩擦角：2

ϕ

δ

=

9.路堑边坡1:0.25，边沟底宽0.4米，深0.4米

10.8+636~8+652段纵坡i=0.5%，路基设计标高：8+636处为37.74米

11.中桩地面高：8+636处为39.94米，8+642处为40.38米，8+652处为39.54米 12.路基横断面地面线：

注：表中单位为米

二、车辆荷载换算

当m H 2≤时，q=20.0KPa 当m H 10≥时，q=10.0KPa

由直线内插法得到：H=8m 时，().5KPa 122020102

1028=+-⨯--

换算均布土层厚度：672.06

.185.120===r q h

三、主动土压力计算

假设破裂面交于荷载中部

1.破裂角θ

由 202

14014====ϕδϕα

得到：

()()()()()()()()'

0000003225.02232

.914tan 672.02028821

672.0000021tan 2221

21376

.3780672.02802

1

22

1

74201440︒︒︒︒

︒︒︒==-=⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯++⨯⨯=++-++=

=+⨯⨯++⨯=+++==++=++=θαδαϕψh a H H h d b ab H a h H a B A

验核破裂面位置

路肩破裂面位置距路基内侧水平距离为9m

由于5.23m<9m ，所以破裂面交于荷载内，假设成立。

2.主动土压力系数K 和1K

()()

()()()

()

168.18

8

672.021********

.014tan 05.22tan 7405.22sin 4005.22cos tan tan sin cos 2

23011=⨯⨯+=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==+++=+++=

H h h H h H a K K αθψθϕθ

其中：

0tan tan tan 1=+-=α

θθ

a b h

m h h H h d

h 80tan tan 2132=--==+=

α

θ 3.主动土压力a E 及土压力作用点

()

()()

()[]

(

)

()

()()

()()()m

Z B Z m

K H H h h h h H a H Z KN E E KN

B A E y x y a x a 181.314tan 858.2894.3tan 858.2168.183********.0038323390.1192014cos 42.214cos 42.2147405.22sin 4005.22cos

32.905.22tan 376.376.18sin cos tan 21

23302

100=-=-==⨯⨯-⨯⨯⨯++=

-+-+==+⨯=+==+⨯

--⨯⨯=++-=

αδαψθϕθθγ

四、稳定性验算

基底倾斜： 7.160

=α

1.计算墙身重G 及力臂w Z （取墙长1m 计算）

()()()()KN

h B h H B b A

G a a 119.4801

3.221189.17297.3211189.187297.345.1211

cos 21cos 21001=⨯⨯⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡⨯⨯-++=⨯⨯⎥⎦⎤

⎢⎣⎡-++==γααγ

根据力矩平衡原理：

a a B A

b B b A b A Z G γ⨯⎥⎦⎤⎢⎣

⎡⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛

-++⨯=⨯33213111211

其中：

()h H H B B h B A b B H A H b A +===

-=

=1111311121

11cos 2

12

1

α

所以：

()m Z Z a a 39.1.3223297.73189.11297.7321345.17297.345.145.17297.31189.92

1245.11189.945.119.1480=⎥⎥⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯-⨯⨯+⨯⨯=⨯2.抗滑稳定性验算

()x Q y Q E G u E G 1

1

0tan 9.09.0γαγ≥++

其中：

6.04

.11

==u G γ