重力式挡土墙设计说明书
重力式挡土墙设计范例
重力式挡土墙设计范例重力式挡土墙设计范例1. 引言重力式挡土墙是一种常见的土木工程结构,常用于土地开发和交通基础设施建设中。
本将详细介绍重力式挡土墙的设计原理、施工步骤和施工注意事项。
2. 设计原理2.1 挡土墙的作用重力式挡土墙是通过重力作用来抵抗土壤的侧推力,保持土地的稳定。
挡土墙通过其自身的重量来产生对土体的压力,从而抵消土壤的剪切力。
2.2 土体力学参数在进行重力式挡土墙设计之前,需要确定土体的力学参数,如土壤的重度、摩擦角、内摩擦角等。
这些参数对挡土墙的设计和稳定性分析至关重要。
2.3 挡土墙的形式重力式挡土墙可以采用不同的形式,如重力墙、重力墙+钢筋混凝土面板、重力墙+土钉墙等。
选择合适的形式要考虑土体的特性、设计要求和经济性。
3. 设计步骤3.1 确定土体参数通过土体试验和现场勘察,确定土体的重度、摩擦角、内摩擦角等力学参数。
这些参数将用于挡土墙的稳定性分析。
3.2 计算挡土墙的稳定性根据土体参数和设计要求,进行挡土墙的稳定性分析。
主要包括计算侧推力、地震力、抗滑稳定性和抗倾覆稳定性等。
3.3 选择适当的挡土墙形式和材料根据设计要求和经济性,选择适当的挡土墙形式和材料。
考虑到挡土墙的稳定性、耐久性和施工难度等因素。
3.4 进行结构设计和荷载计算根据挡土墙的形式和材料,进行挡土墙的结构设计和荷载计算。
确保挡土墙能够承受设计荷载并保持稳定。
3.5 进行施工准备工作在施工挡土墙之前,需要进行施工准备工作。
包括地面平整、挖掘基坑、打地基等。
确保基坑和基础能够满足设计要求。
3.6 进行挡土墙的施工根据设计要求和施工图纸,进行挡土墙的施工。
主要包括搭建模板、浇筑混凝土、安装钢筋、固化混凝土等工作。
3.7 进行监测和验收在挡土墙施工完成后,需要进行监测和验收工作。
主要包括挡土墙的变形监测、荷载测试和质量验收等。
4. 施工注意事项4.1 施工材料的选择在进行重力式挡土墙的施工时,需要选择适当的材料。
重力式挡土墙设计计算书
重力式挡土墙设计计算书一、工程概况本次设计的重力式挡土墙位于_____地段,主要用于支撑土体,防止土体坍塌,保障道路或建筑物的安全。
挡土墙高度为_____m,墙顶宽度为_____m,墙底宽度为_____m,墙面坡度为 1:_____,墙背坡度为 1:_____。
挡土墙所承受的土压力主要来自于墙后填土,填土的物理力学性质如下:填土重度:γ =______kN/m³内摩擦角:φ =______°粘聚力:c =______kPa二、设计依据1、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)2、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(2015 年版)3、《砌体结构设计规范》(GB 50003-2011)4、相关工程地质勘察报告三、土压力计算1、主动土压力系数根据库仑土压力理论,主动土压力系数 Ka 为:Ka =tan²(45° φ/2)= tan²(45°______/2)=______2、土压力分布土压力强度按三角形分布,墙顶处土压力强度为零,墙底处土压力强度为:σa =γhKa=______×______×______=______kPa3、土压力合力土压力合力 Ea 为:Ea =05×γh²Ka= 05×______×______²×______=______kN合力作用点距离墙底的高度为:hE = h/3=______/3=______m四、稳定性验算1、抗滑移稳定性验算挡土墙的抗滑移稳定性按下式验算:Ks =(μ∑W + Ean) / Eax其中,μ为基底摩擦系数,取______;∑W 为挡土墙自重,包括墙身自重和基础自重,计算如下:墙身自重:G1 =γ1×V1=γ1×05×(b + b1)×h=______×05×(______ +______)×______=______kN基础自重:G2 =γ2×V2=γ2×b2×h2=______×______×______=______kN则∑W = G1 + G2 =______kNEan =Eacos(δ α)=______×cos(______ ______)=______kNEax =Easin(δ α)=______×sin(______ ______)=______kN代入计算得:Ks =(______×______ +______) /______=______为保证挡土墙的抗滑移稳定性,Ks 应大于或等于 13,经计算满足要求。
(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20102062102q --=--,即15q kPa = 所以换算均布土层厚度0150.8318q 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 22HB ab b d h H a h α=++-++ 112 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 3.68tan 0.5962θ+++-==+故可近似认为计算图示破裂面与原假定破裂面相符。
重力式挡土墙设计说明书
一.土压力计算设破裂角交于路肩1. 破裂角θψ=φ+α+δ=34°+14°02+16°=64°02<90°Α=ab −Η﹙Η+2a ﹚tan α﹙Η+a ﹚2=6×9−5×﹙5+2×6﹚×0.25﹙5×6﹚2=0.271tan θ=−tan ψ+√﹙cot ψ+tan ψ﹚﹙tan ψ+A ﹚=−tan 64°02+√﹙cot 64°02+tan 64°02﹚﹙tan 64°02+0.271﹚=−2.053+2.430 =0.377所以,θ=tan −10.377=20°39验破裂面是否交于路肩:堤顶破裂面距墙踵 ﹙Η+a ﹚tan θ=﹙5+6﹚×0.377=4.147路肩外边缘距墙踵 -Ηtan α+b =−5×0.25+9=7.75路肩内边缘距墙踵 -Ηtan α+b +d =−5×0.25+9+3.75=11.5因4.147<7.75,故破裂面不交于路肩,而交于内边坡。
tan ε=√tan ﹙φ−β﹚〔tan ﹙φ−β﹚+cot ﹙φ−α﹚〕〔1+tan ﹙φ−δ﹚cot ﹙φ−α﹚〕−tan ﹙φ−β﹚1+tan ﹙α+δ﹚〔tan ﹙φ−β﹚+cot ﹙φ−α﹚〕=0.302ε=tan −10.302=16°49θ=90°−φ−ε=90°−34°−16°49=39°11计算高度为 5.000(m)处的库仑主动土压力Ea=12γΗ2Κ=176.951 (kN) Ex=Εcos ﹙α+δ﹚= 151.619(kN)Ey=Εsin ﹙α+δ﹚=91.232(kN)作用点高度 Zy=13Η=1.709(m) 因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:第2破裂角=9.343(度) 第1破裂角=39.19(度)Ea=185.907 Ex=135.204 Ey=127.599(kN) 作用点高度 Zy=1.825(m)墙身截面积 = 11.125(m2) 重量 = 244.750 kN二.挡土墙断面尺寸确定墙身尺寸:墙身高: 5.000(m)墙顶宽: 1.600(m)面坡倾斜坡度: 1:0.000背坡倾斜坡度: 1:0.250墙底倾斜坡率: 0.000:1边坡坡度:1:1.5墙后墙后填土高度:6m物理参数:圬工砌体容重: 22.000(kN/m3)地基土摩擦系数: 0.500砌体种类: 块石砌体挡土墙类型: 一般重力式挡土墙墙后填土内摩擦角: 34.000(度)墙后填土容重: 18.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角: 17.000(度)地基土容重: 19.000(kN/m3)地基土容许承载力提高系数:墙底摩擦系数: 0.500地基土内摩擦角: 30.000(度)三.挡土墙稳定性验算(一) 滑动稳定性验算基底摩擦系数 = 0.500滑移力= 135.204(kN) 抗滑力= 196.285(kN)滑移验算满足: Kc = 1.452 > 1.300滑动稳定方程验算:滑动稳定方程满足: 方程值 = 74.330(kN) > 0.0(二) 倾覆稳定性验算相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw = 1.142 (m)相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx = 2.550 (m)相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy = 1.825 (m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩= 246.778(kN-m) 抗倾覆力矩= 648.162(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.626 > 1.500倾覆稳定方程验算:倾覆稳定方程满足: 方程值 = 336.820(kN-m) > 0.0 (三) 地基应力及偏心距验算基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力 = 392.570(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=401.384(kN-m) 基础底面宽度 B = 2.850 (m) 偏心距 e = 0.403(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.022(m)基底压应力: 趾部=254.478 踵部=21.010(kPa)最大应力与最小应力之比 = 254.478 / 21.010 = 12.112作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.403 <= 0.167*2.850 = 0.475(m)墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=254.478 <= 600.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=21.010 <= 650.000(kPa)地基平均承载力验算满足: 压应力=137.744 <= 500.000(kPa)(四) 基础强度验算基础为天然地基,不作强度验算(五) 墙底截面强度验算验算截面以上,墙身截面积 = 11.125(m2) 重量 = 244.750 kN相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂 Zw = 1.142 (m)相对于验算截面外边缘,Ey的力臂 Zx = 2.394 (m)相对于验算截面外边缘,Ex的力臂 Zy = 1.825 (m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力 = 392.570(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=401.384(kN-m) 相对于验算截面外边缘,合力作用力臂 Zn = 1.022(m)截面宽度 B = 2.850 (m) 偏心距 e1 = 0.403(m)截面上偏心距验算满足: e1= 0.403 <0.250×2.850 = 0.712(m)截面上压应力: 面坡=254.478 背坡=21.010(kPa)压应力验算满足: 计算值= 254.478 < 1700.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足: 计算值= -7.658 < 80.000(kPa)[极限状态法]:重要性系数= 1.000验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 392.570(kN)轴心力偏心影响系数= 0.807墙构件的计算截面每沿米面积A = 2.850(m2)材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数 = 2.310偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数= 0.995计算强度时:强度验算满足: 计算值= 392.570 < 1592.661(kN)计算稳定时:稳定验算满足: 计算值= 392.570 < 1585.195(kN)四.挡土墙排水设计墙身排水:沿墙高和墙长设置泄水孔,泄水孔尺寸大小为直径为5cm的圆孔,泄水孔有向墙外倾斜的坡度,其间距为2米,上下交错设置。
重力式挡墙设计说明书
第0章挡土墙尺寸及荷载分布挡土墙设计为仰斜式路肩挡土墙,挡土墙设计高度H=6m ,墙底宽度为B=2.1m ,坡度为0.2:1,外墙坡度为1:0.25,内墙坡度为1:-0.2,墙高H=6m ,墙底为无筋扩展基础,基础台阶宽度为0.45m ,宽高比为1:130.1g第1章在没有车辆,不考虑地震作用下挡土墙的验算0. 工况、挡土墙尺寸在没有车辆荷载及地震作用的条件下对挡土墙的稳定性及截面1.表23-9()()ax ay 00cos sin 1,tan 32a a ax ay y x E y E H h Z Z B Z H h δαδα=-=-⎛⎫=+=+ ⎪+⎝⎭方向分量:E 方向分量:E 荷载作用位置:α带入计算参数:墙背倾斜坡度为1:0.2,则有tan 0.2,11.31αα==土的摩擦角35ϕ= ,117.52δϕ==,挡土墙计算高度取值H=6m ,假定挡土墙设计高度与路基顶面平齐,填土重度319/kN m γ=,墙底厚度B=2.1m 。
带入数据计算可以得到:34.93θ=验算破裂面的位置:破裂面与路面交线到墙背顶点的水平距离L 0的计算式如下:()()00tan tan 6tan34.930.2 3.0L H L m θα=-=-=已知路基顶面的宽度为14.52m ,即有破裂面在荷载作用的范围内,假设成立。
土压力的计算结果如下:()()y 059.88,59.54kN 1.59;6.46kN, Z 2.42;0,19.96kPaa ax x ay H E kN E Z m E m σσ=======其中:,到墙趾到墙趾2.挡土墙稳定性验算根据《铁路工程设计技术手册》第二十三章挡土墙设计及《铁路支挡结构设计规范》(TB10025-2001),对一般地区挡土墙结构,要进行抗滑,抗倾覆,基底合力偏心距,基底应力四项指标的检算。
2.1挡土墙抗滑移稳定性验算抗滑稳定性计算公式:()()()()()''x 00'0[tan ]tan kN kN kN x x c x xx N E E f E K E N N E E f ααα+-+=------∑∑∑∑∑∑ 其中,作用在基底的总垂直力;墙后主动土压力的水平力;墙前土压力的水平分力;基底倾斜角基底与地层的摩擦系数。
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。
重力式挡土墙设计范例
重力式挡土墙计算书一、构件基本尺寸及基本参数:1、挡土墙基本几何尺寸:1)挡土墙材料:毛石混凝土2)挡土墙容重:γd =22KN/m 33)墙两侧土体高差:h=6000mm4)墙顶宽度:c=1000mm5)墙趾深度:d=0mm6)墙趾宽度:s=0mm 7)墙背高度:H=6000mm 8)墙背倾角:α=90°9)挡墙基底宽度:b=2500mm10)土对墙背摩擦角:δ=0°2、岩土参数:1)填土容重:γ=19KN/m 32)主动土压力系数:k a =0.223)土压力增大系数:ψc = 1.14)基底土摩擦系数:μ=0.55)地基土承载力:f ak =180KN/m 26)宽度修正系数: ηb =0.37)埋深修正系数: ηd =1.6二、构件相关尺寸及计算参数推算:1、根据挡土墙基本尺寸,可推算出简图中其它尺寸如下:1)墙面坡度:m=(b-s-c-H/tanα)/h=(2500-0-1000-6000/tan90°)/6000=2)基底倾角:α0=arctan[(H-h-d)/b]=arctan[(6000-6000-0)/2500]=0.0°0.2502、挡墙截面面积(不含墙趾):A=(h·m+2·c+h/tanα)·h/2+(H-h+d+s·tanα0)·(h·m+c+H/tanα)/2-(H-h)2/(2tanα)=(6×0.250+2×1+6/tan90°)×6/2+(6-6+0+0×tan0.0°)×(6×0.250+1+6/tan90°)/2-(6-6)²/(2×tan90°)=10.5m23、挡墙每延米自重(不含墙趾):G=γd·A=22×10.5=231KN4、每延米主动土压力:E a=ψc· γ ·H2·k a/2=1.1×19×6²×0.21744/2《地规》公式(6.6.3-1)=82KN三、抗滑移稳定性验算:1、挡墙自重沿基底法线方向分量:G n=G·cosα0=231×cos0.0°=231KN2、挡墙自重沿基底平行方向分量:G t=G·sinα0=231×sin0.0°=0KN3、主动土压力沿基底法线方向分量:E an=E a·cos(α-α0-δ)=82×cos(90°-0.0°-0°)=0KN4、主动土压力沿基底平行方向分量:E at=E a·sin(α-α0-δ)=82×sin(90°-0.0°-0°)=82KN5、抗滑移稳定系数:K s=(G n+E an)·μ/(E at-G t)《地规》公式(6.6.5-1)=(231+0)×0.5/(82-0)=1.41≥1.3 ,满足《地规》6.6.5条第1款要求四、抗倾覆稳定性验算:1、主动土压力作用点距墙背底端高度:z=H/3=6/32.000=m2、主动土压力作用点距墙趾底端高度:z f =z-b·tanα0=2.000-2.5×tan0.0°=m3、挡墙截面形心距墙趾底端水平距离:1)挡墙截面对通过墙背底端竖轴的静距为:S=[h·(c+H/tanα)2/2]+[h 2·m·(h·m/3+c+H/tanα)/2)]+[(H-h)/6+(d+s·tanα0)/3]·(h·m+c+H/tanα)2-[H 3/(tan 2α)]/6=[6×(1+6/tan90°)²/2]+[6²×0.250×(6×0.250/3+1+6/tan90°)/2]+[(6-6)/6+(0+0×tan0.0°)/3]×(6×0.250+1+6/tan90°)²-[6³/(tan90°)²)]/6=9.75m 32)挡墙截面形心距墙背底端竖轴的水平距离:x 1=S/A=9.75/10.50=m3)挡墙截面形心距墙趾底端水平距离:x 0=b -x 1=2.5-0.929=m 4、主动土压力作用点距墙趾底端水平距离:x f =b-z/tanα=2.5-2.000/tan90°=m 5、主动土压力沿水平方向分量:E ax =E a ·sin(α-δ)=82×sin(90°-0°)=82KN6、主动土压力沿重力方向分量:E az =E a ·cos(α-δ)=82×cos(90°-0°)=0KN 7、抗倾覆稳定系数:K t =(G·x 0+E az ·x f )·/(E ax ·z f )《地规》公式(6.6.5-2)=(231×1.571+0×2.500)/(82×2.000)=2.22≥1.6 ,满足《地规》6.6.5条第2款要求五、地基承载力验算:1、修正后的地基承载力特征值:基础底面斜宽B = b/cosα0 =2.50<3m ,仅承载力修正时取B = 3.00m基础埋深d <0.5m ,仅承载力修正时取d= 0.50mf a =f ak + ηb ·γ·(B-3)+ ηd ·γm ·(d-0.5)2.5002.0000.9291.571=180+0.3×19×(3.00-3)+1.6×19×(0.50-0.5)=180KN/m22、作用在基础底面法线方向的每延米总作用力为:F =G n+E an=231+0=231KN3、轴心荷载作用时,基础底面的平均压力值:p k=F/B=231/(2.5/cos0.0°)=92.4KN/m2≤f a=180 ,满足《地规》5.2.1条第1款要求4、挡墙自重及土压力的合力在基础底面的偏心距:e=B/2-(G·x0+E az·x f-E ax·z f)/F=2.50/2-(231×1.571+0×2.500-82×2.000)/231=0.39m≤b0 / 4 =0.63 ,满足《地规》6.6.5条第4款要求5、挡墙自重及土压力的合力在基础底面产生的偏心力距:M=F·e=231×0.39=89.4KN·m6、偏心荷载作用时,基础底面的最大压应力值:B/6=0.42≥e,应按《地规》公式5.2.2-2计算p kmax=F/B+6M/B²=231/2.50+6×89.4/2.50²=178KN/m2≤1.2 f a =216.0 ,满足《地规》5.2.1条第2款要求。
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。
建公路浆砌片石重力式路堤墙挡土墙设计说明书
(一) 设计资料:某新建公路K2+345~K2+379路段采用浆砌片石重力式路堤墙,具体设计资料列于下:1.路线技术标准,山岭重丘区一般二级公路,路基宽8.5m ,路面宽7.0m 。
2.车辆荷载,计算荷载为汽车-20级,验算荷载为挂车-100。
3.横断面原地面实测值及路基设计标高如表1所示。
4.K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式如图1所示(注:参考尺寸:1 1.4b =m,d l =0.40m,d h =0.60m )。
5.填料为砂性土,其密度=γ18KN/m 3,计算内摩擦角φ=35,填料与墙背间的摩擦角δ=2/φ。
6.地基为整体性较好的石灰岩,其允许承载力[]0σ=450Kpa ,基地摩擦系数为f =0.45。
7.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石,砌体a γ=22KN/m 3,砌体容许压应力为[]600=a σKpa ,容许剪应力[τ]=100Kpa ,容许拉应力[wl σ]=60 Kpa 。
横断面原地面实测值及路基设计标高 表1图1 K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式示意图(二)设置挡土墙的理由:该地段地形复杂,山坡较陡,大多数路基属于半填半挖式,且填方量较大。
为了减少工程造价,常常因地制宜,设置高低错落的台地。
台地边界的处理一般采用二种方式,一种是自然放坡方式;另外一种是当自然放坡处于不稳定状态时,或由于使用等理由,要求设计边坡超过土体允许最大边坡时,为防止土体坍塌或滑动,应设置不同形式的支挡构筑物,而挡土墙是最常见的形式。
为了防止填方路基滑动,并且减少填方的数量,需要设置挡土墙。
同时,该处路基挖方量较少,边坡能够在开挖后较稳定,所以不用设置路堑墙,只用设置防止路基沿边坡下滑的路肩墙或路堤墙即可。
经过比较,决定设置路堤墙,因为若用路肩墙,经过初步估算,其承受的土的主动土压力较大,使其抗滑稳定性和抗倾覆稳定性较差,很容易让路基随其沿着山坡下滑,导致路基的破坏,因而不宜选用。
(三)挡土墙的尺寸拟定以及计算步骤计算时,取K2+361处横断面来设计挡土墙(因为该处地形在七个横断面中最陡)。
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文档一:正式风格1.引言本文档旨在对重力式挡土墙的课程设计进行详细计算和说明。
重力式挡土墙是一种常见的土木工程结构,用于抵御土壤的压力。
本设计计算书将涵盖以下章节:基本假设、设计参数、土壤力计算、墙体稳定性计算、横向稳定性计算、挡土墙尺寸设计等。
2.基本假设在设计过程中,我们做出以下基本假设:(1) 挡土墙为直立完美墙体(2) 挡土墙和土壤之间的摩擦系数为常数(3) 土壤为均质土,不考虑不均质土层(4) 土壤重力方向与挡土墙平行(5) 不考虑水压、温度变化对挡土墙的影响(6) 不考虑地震力对挡土墙的影响3.设计参数设计参数包括挡土墙高度、挡土墙顶部宽度、挡土墙底部宽度、挡土墙墙体倾斜角度、土壤的重度和摩擦系数。
我们将根据具体工程要求来确定这些参数。
4.土壤力计算土壤对挡土墙的作用力包括土壤的垂直力和水平力。
我们将进行土壤的垂直力和水平力计算,并考虑到土壤的摩擦力。
5.墙体稳定性计算墙体稳定性计算是判断挡土墙稳定性的重要步骤。
我们将进行墙体的倾覆和滑动稳定性计算,并根据其计算结果来确定挡土墙的稳定性。
6.横向稳定性计算横向稳定性计算用于判断挡土墙在横向方向的稳定性。
我们将进行横向稳定性计算,并对挡土墙的稳定性进行评估。
7.挡土墙尺寸设计根据前面的计算结果和设计参数,我们将进行挡土墙的尺寸设计。
挡土墙的高度、宽度等参数将根据安全性和经济性来确定。
8.结论根据以上计算和设计,我们得出了重力式挡土墙的尺寸和稳定性评估。
我们相信这些结果可以为实际工程提供指导和参考。
附件:本文档涉及的附件包括设计图纸、施工计划等。
法律名词及注释:1. 重力式挡土墙:一种利用挡土墙本身的重量来抵抗土壤压力的土木工程结构。
2. 均质土:指土壤中成分均匀,没有层状或差异性的土壤。
3. 摩擦系数:指挡土墙和土壤之间的摩擦力与法向力之间的比值,用来描述土壤的粘滞性和黏着性。
文档二:简洁风格1.简介本文档是重力式挡土墙课程设计计算书。
重力式挡土墙设计指导书
重力式挡土墙设计指导书一、重力式挡土墙的设计1、选择挡土墙的位置应根据路基横断面来确定挡土墙的位置(1)路堑挡土墙的位置应设在侧沟外侧,挡土墙的高度和长度应保证墙顶以上边坡稳定。
(2)路肩挡土墙的位置,在直线地段按路基宽度确定。
2、拟定挡土墙的断面尺寸和形状(1)拟定挡土墙的胸坡当地面横坡较陡时,挡土墙胸坡直接影响墙的高度,胸坡较陡的挡土墙高度较小,胸坡较缓的挡土墙高度较大。
重力式挡土墙的墙胸坡度,一般在地形陡峻的山区,采用1:0.05-1:0.20。
对于路肩和路堤式挡土墙,应尽可能采用较陡的胸坡。
在地形平缓的地区,一般采用1:0.20-1:0.35。
(2)挡土墙的墙背坡度及形式挡土墙墙背坡度及形式,应力求使墙身结构经济合理,施工开挖量小,回填工程量少,施工便,保证安全,同时还应满足土压力计算理论的适用范围,回填前挡土墙必须稳定等要求。
墙背的形式与坡度也影响墙的高度,仰斜的墙最高,竖直的次之,俯斜墙背的最低。
由土压力计算公式可知,仰斜墙背的主动土压力最小,竖直的次之,俯斜墙背的最大。
一般说来,对于较低的挡土墙,应优先考虑仰斜及竖直墙背;对于较高的挡土墙,应优先考虑俯斜及折线形墙背。
折线形墙背上部俯斜下部仰斜,综合了二者的优点,但其形状复杂,施工不便,一般只在墙身较高时才采用。
选择墙背形式时,必须考虑施工的要求。
例如,路堑挡土墙,由于仰斜墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合,而俯斜墙背则在施工后尚需填土,因此选用仰斜墙背比较合理。
对于路堤、路肩挡土墙,仰斜墙背填土穷实比较困难,所以采用竖直与俯斜墙背比较合理。
总之,挡土墙的墙背形式必须综合考虑上述各方面的因素,经过试算、比较后才能确定。
在同一工点的挡土墙,其断面形式不宜过多,以免造成施工困难和影响墙的美观。
(3).挡土墙的尺寸a.挡土墙的高度H,在挡土墙的位置、胸坡、背坡和基础埋深确定后便可确定挡土墙的高度H。
b.挡土墙的底宽和顶宽。
挡土墙的底宽B≈0.5 ~ 0.7H。
重力式挡土墙课程设计计算书
1 路基设计挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定的建筑物。
按照墙的形式,挡土墙可以分为重力式挡土墙,加筋挡土墙。
锚定式挡土墙,薄壁式挡土墙等形式。
本设计采用重力式挡土墙。
1.1 挡土墙设计资料1.浆砌片石重力式路堤墙,填土边坡1:1.5,墙背仰斜,坡度1:0.15~1:0.35。
2.公路等级二级,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 。
3.墙背填土容重γ=17.8kN /m 3,计算内摩擦角Φ=42°,填土与墙背间的内摩擦角δ=Φ/2=21°。
4.地基为砂类土,容许承载力[σ]=810kPa ,基底摩擦系数μ=0.43。
5.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石,砌体a γ=22kN/m 3,砌体容许压应力为[]600=a σkPa ,容许剪应力[τ]=100kPa ,容许拉应力[wl σ]=60 kPa 。
1.2 确定计算参数设计挡墙高度H =4m ,墙上填土高度a =2m ,填土边坡坡度为1:1.5,墙背仰斜,坡度1:0.25。
填土内摩擦角:042=φ,填土与墙背间的摩擦角︒==212/ϕδ;墙背与竖直平面的夹角︒-=-=036.1425.0arctan α。
墙背填土容重17.8kN/m 3,地基土容重:17.7kN/m 3。
挡土墙尺寸具体见图1.1。
图1.1 挡土墙尺寸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(1)假定破裂面交于荷载内侧不计车辆荷载作用00=h ;计算棱体参数0A 、0B :18)42(21)(21))(2(212200=+=+=+++=H a H a h H a A 7)036.14tan()224(4213221tan )2(21210=-⨯+⨯⨯-⨯⨯=+-=αa H H ab B 389.018700===A B A ︒=︒+︒-︒=++=964.4821036.1442δαϕψ;715.0)389.0964.48(tan )964.48tan 42(cot 964.48tan ))(tan tan (cot tan tan =+︒⨯︒+︒+︒-=++±-=A ψψϕψθ 则:︒=++⨯>==︒69.3342325.04arctan57.35715.0arctan θ 计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B : mb H a H B 29.03)036.14tan(4715.0)24(tan tan )(=-︒-⨯+⨯+=-+⨯+=αθ 由于路肩宽度d =1.5m>B=0.29m ,所以可以确定破裂面交与荷载内侧。
重力式挡墙设计指导书
目录一、设计任务书二、设计指导书三、设计说明书四、稳定性验算五、横断面图六、纵断面图、平面图、工程数量及说明七、封底重力式挡墙设计指导书一、设计依据《公路路基设计规范》(TJTG D40----2004)《公路工程技术标准》《路基路面工程》(第二版)二、设计目的、任务及要求目的:通过本次设计的基本训练,进一步加深对路基路面工程有关理论知识的理解,掌握重力式挡土墙设计的基本方法与步骤。
设计任务:1、根据具体情况,通过技术和经济比较,确定挡土墙位置;2、测绘墙址处的纵断面地面线,核对路基横断面图,收集墙址处的地质和水文等资料;3、选择墙后填料,确定填料的物理力学计算参数和地基技术参数;4、进行挡土墙的纵向布置;5、进行挡土墙横向布置;6、进行挡土墙平面布置图。
三、设计内容及计算步骤1、根据所给资料计算各中桩设计高程及中桩填挖高度;2、按1:200比例点绘各桩横断面地面线并“戴帽”;3、在路基横断面图上确定挡土墙的位置及墙趾的地面线;4、按比例(1:100或1:200)绘制墙趾纵断面地面线;5、结合路基横断面图在墙趾纵断面图上进行挡墙纵向布置(确定起点、挡墙分段、基础填深);(1)根据挡土墙与路崭、路堤、构造物相连接的不同情况,按照规范要求确定挡土墙起止点位置;(2)根据地形、地质、挡土墙分段长等要求进行挡土墙分段;(3)根据墙趾处地形、地质、水文等情况确定基础埋置深度。
6、根据挡土墙纵向布置情况,进行横向布置(拟定、验证并确定挡土墙横断面尺寸);(1)选取设计断面拟定挡土墙横断面各部位尺寸;(2)根据墙高、墙后填料、墙背形式等资料确定挡土墙设计参数、并计算墙背主动土压力及墙趾前被动土压力(埋深较大时)(3)挡土墙稳定性及强度验算地基基础计算(包括基底抗滑、抗倾覆稳定,基底合理偏心力距,基底承载力)、墙身合理偏心力距计算按容许承载力法计算,除被动土压力考虑分项系数γQ2(有利:0.3;不利0.5)外,其余荷载分项系数均为1.0;墙身截面强度及稳定性验算按承载能力极限状态法计算。
重力式挡土墙说明
重力式、贴坡式挡土墙土压力计算:作用在墙后的土压力采用库仑理论公式计算K hK H H E q )2(2100+=γγqh = )cos(cos cos βαβα-∙=q K αδαβαδαβφδφαφ222cos )cos(])cos()cos()sin()sin(1[)(cos ∙+∙-∙+-∙++-=K抗滑稳定系数∑∑∙=xfy K c 抗倾稳定系数 ∑∑=o vM MK 0基础应力)61(B e B G ±=σ γ -- 土容重q -- 填土面荷载0h -- 荷载换算填土高α -- 墙背与垂线的夹角β-- 填土面坡角 δ-- 墙背与填土间的摩擦角φ-- 墙背填土内摩擦角例题:重力、贴坡式挡土墙计算程序************************************************************************* 工程名称:《水工挡土墙设计例题》<一> 输入数据墙背坡角 (度) R = 35 墙体高度(m) H1= 5 水上填土摩擦角(度)F= 32 填土面坡角(度) P = 10 墙趾高度(m) H2= 1 水下填土摩擦角(度)F2= 28 墙底坡角(度) R0= 0 墙踵高度(m) H3= .6 土与墙背摩擦角(度)D = 15 墙趾长度(m) A = .7 墙前水位(m) HW= .8 土湿容重(kN/m3) MS= 18 墙前坡宽(m) C = 0 墙后水位(m) HH= 1.5 土浮容重(kN/m3) ML= 10 墙顶宽度(m) B = .5 摩擦系数 U = .4 墙体容重(kN/m3) MK= 24 墙踵长度(m) B1= 0 荷载(kN/m) Q = 0地震烈度: 不抗震<二> 计算方法墙后土压力按库仑公式计算<三> 计算结果抗滑系数 KC=1.236抗倾系数 K0=3.340墙体体积 V =16.171 (m3/m)墙趾应力墙踵应力弯矩垂直力水平力(kN/m2) (kN/m2) (kN.m) (kN) (kN)147.547 67.594 1168.656 535.701 173.344。
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
一、设计资料:
1、浆砌片石重力式路肩墙,墙高5m,墙上无填土,墙背仰斜坡度1:0.25,墙身分段长度10米。
2、墙背填土容重γ=18kN/m3,内摩擦角Φ=35°,填土与墙背间的内摩擦角δ=Φ/2。
3、墙身材料2.5号砂浆砌25号片石,砌体容重γh=23kN/m3,容许压应力[σa]=600kPa,容许剪应力[τ]=50kPa,容许弯拉应力[σwl]=80 KPa。
4、公路等级二级,路基宽度8.5m,车辆荷载为公路-II级,挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、II。
5、地基为砂类土,容许承载力[σ0]=500kPa,地基土容重γ1=19kN /m3基底土内摩擦系数f=0.50。
二、设计要求:
1、基础埋置深度大于1m;墙趾距地面大于1.5m;根据实际情况墙可分为两段和三段,分为三段时中间一段长度应为10m,其余两端可均分。
基底纵坡大于5%。
2、泄水孔布置一般要求间距为2m,规格为100mmX100mm,如分层布置应错开,在墙后泄水孔处铺反滤层;伸缩缝和沉降缝按分段设置,宽度为2cm,用麻絮填塞,用沥青封闭。
3、绘出挡土墙纵向布置图、墙断面尺寸图出图按A3。
4、挡土墙纵向布置绘图比例:纵向1:50 横向1:100 。
墙断面尺寸绘图比例:1:50。
单位:cm
1.00%设计纵坡
20
设计高程
地面高程
桩 号。
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
由于在不加荷载时破裂棱体宽度为 2.9m 路肩宽 0.5m 查资料得取车辆荷载: ������= x550=275kN
������ ������
换算土层厚度:h0=
������
������������������ ������������.������������������.������������������������
=
������−������������������.������������ ������.������������−������.������������
= ������. ������������������������
h4=H-h1-h3=4.202m k1=1+
������������ ������
=-������������������ ������������. ������������������������ + (������������������ ������������. ������������������������ + ������������������ ������������������ )( ������������������ ������������. ������������������������ + ������. ������������) =1.04 则:θ =46.120 考虑车辆荷载后的破裂棱体宽度值为: B=(H+a)x������������������ ������+H������������������ ������-b=3.82 易知破裂面位于荷载中。 2、计算主动土压力及其作用位置 主动土压力系数: K=
米,地基承载力设计值 f=400kPa,墙后填土内摩擦角为 ɸ=250,回填 土与墙背摩擦角 δ=ɸ/2=12.50, 基底与地基土之间摩擦系数为 0.4, 地 基土内摩擦系数为 0.8,墙身与基础砌体之间的摩擦系数为 0.7.计算 荷载为公路一级。 二、确定计算参数 设计挡土墙高度 H=6m,墙上填土高 a=2m,边坡为 1:1.5,墙背 仰斜坡度 1:0.25。初步拟定0 填土与墙背间的摩擦角:δ= =12.50。墙背与竖直平面
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一.土压力计算
设破裂角交于路肩
1. 破裂角θ
ψ=φ+α+δ=34°+14°02+16°=64°02<90°
Α=ab −Η﹙Η+2a ﹚tan α
﹙Η+a ﹚2=6×9−5×﹙5+2×6﹚×0.25﹙5×6﹚2=0.271
tan θ=−tan ψ+√﹙cot ψ+tan ψ﹚﹙tan ψ+A ﹚
=−tan 64°02+√﹙cot 64°02+tan 64°02﹚﹙tan 64°02+0.271﹚=−2.053+2.430 =0.377
所以,θ=tan −10.377=20°39
验破裂面是否交于路肩:
堤顶破裂面距墙踵 ﹙Η+a ﹚tan θ=﹙5+6﹚×0.377=4.147
路肩外边缘距墙踵 -Ηtan α+b =−5×0.25+9=7.75
路肩内边缘距墙踵 -Ηtan α+b +d =−5×0.25+9+3.75=11.5
因4.147<7.75,故破裂面不交于路肩,而交于内边坡。
tan ε=√tan ﹙φ−β﹚〔tan ﹙φ−β﹚+cot ﹙φ−α﹚〕〔1+tan ﹙φ−δ﹚cot ﹙φ−α﹚〕−tan ﹙φ−β﹚
1+tan ﹙α+δ﹚〔tan ﹙φ−β﹚+cot ﹙φ−α﹚〕=0.302
ε=tan −10.302=16°49
θ=90°−φ−ε=90°−34°−16°49=39°11
计算高度为 5.000(m)处的库仑主动土压力
Ea=12γΗ2Κ=176.951 (kN) Ex=Εcos ﹙α+δ﹚= 151.619(kN)
Ey=Εsin ﹙α+δ﹚=91.232(kN)
作用点高度 Zy=13Η=1.709(m) 因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=9.343(度) 第1破裂角=39.19(度)
Ea=185.907 Ex=135.204 Ey=127.599(kN) 作用点高度 Zy=1.825(m)
墙身截面积 = 11.125(m2) 重量 = 244.750 kN
二.挡土墙断面尺寸确定
墙身尺寸:
墙身高: 5.000(m)
墙顶宽: 1.600(m)
面坡倾斜坡度: 1:0.000
背坡倾斜坡度: 1:0.250
墙底倾斜坡率: 0.000:1
边坡坡度:1:1.5
墙后墙后填土高度:6m
物理参数:
圬工砌体容重: 22.000(kN/m3)
地基土摩擦系数: 0.500
砌体种类: 块石砌体
挡土墙类型: 一般重力式挡土墙
墙后填土内摩擦角: 34.000(度)
墙后填土容重: 18.000(kN/m3)
墙背与墙后填土摩擦角: 17.000(度)
地基土容重: 19.000(kN/m3)
地基土容许承载力提高系数:
墙底摩擦系数: 0.500
地基土内摩擦角: 30.000(度)
三.挡土墙稳定性验算
(一) 滑动稳定性验算
基底摩擦系数 = 0.500
滑移力= 135.204(kN) 抗滑力= 196.285(kN)
滑移验算满足: Kc = 1.452 > 1.300
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足: 方程值 = 74.330(kN) > 0.0
(二) 倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw = 1.142 (m)
相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx = 2.550 (m)
相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy = 1.825 (m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩= 246.778(kN-m) 抗倾覆力矩= 648.162(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.626 > 1.500
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足: 方程值 = 336.820(kN-m) > 0.0 (三) 地基应力及偏心距验算
基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力
作用于基础底的总竖向力 = 392.570(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=401.384(kN-m) 基础底面宽度 B = 2.850 (m) 偏心距 e = 0.403(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.022(m)
基底压应力: 趾部=254.478 踵部=21.010(kPa)
最大应力与最小应力之比 = 254.478 / 21.010 = 12.112
作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.403 <= 0.167*2.850 = 0.475(m)
墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=254.478 <= 600.000(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=21.010 <= 650.000(kPa)
地基平均承载力验算满足: 压应力=137.744 <= 500.000(kPa)
(四) 基础强度验算
基础为天然地基,不作强度验算
(五) 墙底截面强度验算
验算截面以上,墙身截面积 = 11.125(m2) 重量 = 244.750 kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂 Zw = 1.142 (m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂 Zx = 2.394 (m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂 Zy = 1.825 (m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力 = 392.570(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=401.384(kN-m) 相对于验算截面外边缘,合力作用力臂 Zn = 1.022(m)
截面宽度 B = 2.850 (m) 偏心距 e1 = 0.403(m)
截面上偏心距验算满足: e1= 0.403 <0.250×2.850 = 0.712(m)
截面上压应力: 面坡=254.478 背坡=21.010(kPa)
压应力验算满足: 计算值= 254.478 < 1700.000(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足: 计算值= -7.658 < 80.000(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数= 1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 392.570(kN)
轴心力偏心影响系数= 0.807
墙构件的计算截面每沿米面积A = 2.850(m2)
材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数 = 2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数= 0.995
计算强度时:
强度验算满足: 计算值= 392.570 < 1592.661(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足: 计算值= 392.570 < 1585.195(kN)
四.挡土墙排水设计
墙身排水:沿墙高和墙长设置泄水孔,泄水孔尺寸大小为直径为5cm的圆孔,泄水孔有向墙外倾斜的坡度,其间距为2米,上下交错设置。
在最低排水孔至墙顶以下0.5m高度内,填筑0.5m厚的砂、砾石竖向反滤层,反滤层的顶部以0.3m厚的不渗水材料封闭。
地面排水:地面排水沟,夯实地面回填土和地表松土。