《挡土墙设计》设计指南

《重力式挡土墙设计》设计指南

0 阅读资料及任务书明确设计任务

仔细研究任务书的条件和要求，认真阅读“规范”及教材（或设计手册）的相应内容，做到心中有数。这是

形成良好设计习惯的关键。以下为设计步骤。

按《公路路基设计规范》（JTG D30－2004）进行设计。

1 设计参数

首先画出设计计算图。然后交代如下的设计参数（有单位的参数要连同单位）。

几何参数：

挡土墙墙高H=……，取基础埋置深度D=……（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:……，α=－……（注意这个角度是负值），墙底（基底）倾斜度tan 0α=0.190，倾斜角0α=10.76°；

墙顶填土高度a =……，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 ； 力学参数：

墙后填土砂性土内摩擦角φ=……，填土与墙背外摩擦角δ=φ/2=……，填土容重γ=18kN/m 3；

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

按教材公式，把车辆荷载换算为等代均布土层厚度h 0。

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α较小，不会出现第二破裂面。

破裂角是指墙后破裂棱体的破裂面与竖直方向的夹角。破裂面可能有5种情况，每种情况有一个对应的θ。计算破裂角，就是要从5种情况中确定“真正的”那一种情况，并求出θ。计算的思路是：先假定破裂面交于荷载范围内，按这种情况求出θ，按此θ计算破裂面与路基顶面的交点位置（实际上是求出交点至墙踵的水平距离），并与荷载的内、外边缘至墙踵的水平距离比较，由此可以判断交点是否确实在荷载范围内。如果交点确实在荷载范围内，就表明前面的假设是对的，求得的θ为正确。如果判断的结果表明交点已经在荷载范围之外（与原假设不一致），就要改用相应的情况（指前面提到的“5种情况”中的某一种）下的公式重新计算θ，并再次判断这一次的计算结果是否符合实际情况，如此，最终得到符合实际情况的正确的θ。

上面的计算过程实际上是一个试算的过程。在设计说明书（即设计计算书）中，只写出结果为正确的那一次计算的过程，其余在试算中被最后否定掉的那些计算过程是不写出的（设计说明书中正确的表达方式是：“经试

算，按破裂面交于……进行计算……”）。这是任何设计中对于有试算过程的计算工作的一般表达方式。

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

按照教材中相应情况选择公式，计算a E 及其水平分量x E 、竖直分量y E 。

3.2.2计算主动土压力的合力作用点位置

按照教材中相应情况选择公式，计算主动土压力的合力作用点位置x Z 、y Z 。

因墙底（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

3.3 被动土压力

墙前的被动土压力忽略不计。偏于安全。

4 挡土墙计算

只对荷载组合II 进行计算。

4.1 拟定挡土墙顶宽

经试算，取挡土墙顶宽为b 1=……。 （注意：规范规定，浆砌片石挡土墙b 1不应小于0.5m ） 挡土墙的顶宽，一般取5cm 的整数倍，便于施工。

4.2 抗滑动稳定性验算

按教材公式验算挡土墙抗滑动稳定性。如不满足，增大b 1再算，直至满足要求。

4.3 抗倾覆稳定性验算

按抗滑、抗倾要求验算时，如果两者的稳定系数的计算结果均比允许值大许多，表明b 1的值取的大了，将造成材料的浪费。这时就要减小b 1再算，直到两者均大于允许值并且其中有一个接近表中的允许值为止。

4.4 基底合力偏心距验算

按教材公式计算基底合力偏心距e 0。规范规定土质地基e 0不应大于B/6。

4.5 地基承载力验算

按教材公式计算基底应力，并验算地基承载力。

4.6 墙身强度验算

墙面与墙背平行，截面最大应力位于接近基底处。由基底应力计算结果知墙身正应力满足墙体材料强度要求。墙身剪应力及弯拉应力很小，计算从略。

设计说明书的打印及装订要求：按学校对课程设计的要求执行。

附录 与规范的公式相关的参数及其计算：

1）参数：

x E 、y E ——墙后主动土压力a E 的水平、竖向（即垂直）分量；

1G 、2G ——挡土墙分块计算的自重；

1G Z 、2G Z ——分块自重1G 、2G 到墙趾A 的距离；

1x Z ——x E 到墙趾A 的距离；

1y Z ——y E 到墙趾A 的距离

2) 参数计算：

墙身体积计算：)tan (0111αb H b V -=，

02

12tan 5.0αb V =， 21V V V +=；

墙身自重计算：1G ＝k V γ1，2G ＝k V γ2，

21G G G +=；

墙身自重力臂计算：

])tan [(5.01011b n b H Z G +⋅-=α，1

02)]tan tan 2/1(3/12/1[b Z G αα-+=教材p117-118.式（4－50）、（4－51）中的=G Z (2211G G Z G Z G +)／G ， 式中的x Z 、y Z 采用本页的1x Z 、1

y Z 计算；

作用于墙底（即基底）的竖向力

y E G G N ++=21；

N 至墙趾A 的距离

N

Z E Z E Z G Z G Z x x y y G G N 1

12211-++=

；

墙底斜宽011tan tan ααb b B +=； 抗滑稳定系数0

0tan ]tan [αμ

αN E E N K x x C -+=，

抗倾覆稳定系数

1

1

22110x x y y G G Z E Z E Z G Z G K ++=

；

基底合力偏心距N Z B

e -=

2

0； 基底应力)61(02,1B

e B N

±=

σ