五种常见挡土墙的设计计算实例

挡土墙设计实例【2 】

挡土墙是指支承路基填土或山坡土体.防止填土或土体变形掉稳的构造物.在挡土墙横断面中,与被支承土体直接接触的部位称为墙背;与墙背相对的.临空的部位称为墙面;与地基直接接触的部位称为基地;与基底相对的.墙的顶面称为墙顶;基底的前端称为墙趾;基底的后端称为墙踵.

依据挡土墙的设置地位不同,分为路肩墙.路堤墙.路堑墙和山坡墙等.设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙;墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙;设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙;设置于山坡上,支承山坡上可能坍塌的笼罩层土体或破裂岩层的挡土墙称为山坡墙.

本实例中重要讲述了5种常见挡土墙的设计盘算实例.

1、重力式挡土墙

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原始前提:

墙身尺寸:

墙身高: 6.500(m)

墙顶宽: 0.660(m)

面坡竖直坡度: 1:0.250

背坡竖直坡度: 1:0.200

采用1个扩大墙址台阶:

墙趾台阶b1: 0.300(m)

墙趾台阶与墙面坡坡度雷同

墙底竖直坡率: 0.200:1

物理参数:

圬工砌体容重: 23.000(kN/m3)

圬工之间摩擦系数: 0.400

地基土摩擦系数: 0.500

砌体种类: 片石砌体

砂浆标号: 5

石料强度(MPa): 30

挡土墙类型: 一般挡土墙

墙后填土内摩擦角: 35.000(度)

墙后填土粘聚力: 0.000(kPa)

墙后填土容重: 19.000(kN/m3)

墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度)

地基土容重: 18.000(kN/m3)

修改后地基土允许承载力: 500.000(kPa)

地基土允许承载力进步系数:

墙趾值进步系数: 1.200

墙踵值进步系数: 1.300

平均值进步系数: 1.000

墙底摩擦系数: 0.500

地基土类型: 土质地基

地基土内摩擦角: 30.000(度)

土压力盘算办法: 库仑

坡线土柱:

坡面线段数: 2

折线序号程度投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数

1 3.000 2.000 0

2 5.000 0.000 0

坡面肇端距离: 0.000(m)

地面横坡角度: 20.000(度)

墙顶标高: 0.000(m)

挡墙分段长度: 10.000(m)

===================================================================== 组合1（仅取一种组合盘算）

组合系数: 1.000

1. 挡土墙构造重力分项系数 = 1.000 √

2. 墙顶上的有用永远荷载分项系数 = 1.000 √

3. 墙顶与第二决裂面间有用荷载分项系数 = 1.000 √

4. 填土侧压力分项系数 = 1.000 √

5. 车辆荷载引起的土侧压力分项系数 = 1.000 √

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[土压力盘算] 盘算高度为 7.309(m)处的库仑自动土压力

无荷载时的决裂角 = 28.320(度)

按现实墙背盘算得到:

第1决裂角： 28.320(度)

Ea=244.312 Ex=214.072 Ey=117.736(kN) 感化点高度 Zy=2.627(m)

因为俯斜墙背,需断定第二决裂面是否消失,盘算后发明第二决裂面不消失

墙身截面积 = 15.518(m2) 重量 = 356.925 kN

(一) 滑动稳固性验算

基底摩擦系数 = 0.500

采用竖直基底加强抗滑动稳固性,盘算进程如下:

基底竖直角度 = 11.310 (度)

Wn = 349.993(kN) En = 157.432(kN) Wt = 69.999(kN) Et = 186.825(kN) 滑移力= 116.827(kN) 抗滑力= 253.713(kN)

滑移验算知足: Kc = 2.172 > 1.300

滑动稳固方程验算：

滑动稳固方程知足: 方程值 = 164.582(kN) > 0.0

地基土摩擦系数 = 0.500

地基土层程度向: 滑移力= 214.072(kN) 抗滑力= 252.070(kN)

地基土层程度向: 滑移验算不知足: Kc2 = 1.177 <= 1.300

(二) 倾覆稳固性验算

相对于墙趾点,墙身重力的力臂 Zw = 2.186 (m)

相对于墙趾点,Ey的力臂 Zx = 3.521 (m)

相对于墙趾点,Ex的力臂 Zy = 1.818 (m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳固性

倾覆力矩= 389.149(kN-m) 抗倾覆力矩= 1194.778(kN-m)

倾覆验算知足: K0 = 3.070 > 1.500

倾覆稳固方程验算：

倾覆稳固方程知足: 方程值 = 649.592(kN-m) > 0.0

基本为自然地基,验算墙底偏幸距及压应力

取竖直基底的竖直宽度验算地基承载力和偏幸距

感化于基本底的总竖向力 = 507.426(kN) 感化于墙趾下点的总弯矩=805.628(kN-m) 基本底面宽度 B = 4.127 (m) 偏幸距 e = 0.476(m)

基本底面合力感化点距离基本趾点的距离 Zn = 1.588(m)

基底压应力: 趾部=208.008 踵部=37.896(kPa)

最大应力与最小应力之比 = 208.008 / 37.896 = 5.489

感化于基底的合力偏幸距验算知足: e=0.476 <= 0.167*4.127 = 0.688(m)

墙趾处地基承载力验算知足: 压应力=208.008 <= 600.000(kPa)

墙踵处地基承载力验算知足: 压应力=37.896 <= 650.000(kPa)

地基平均承载力验算知足: 压应力=122.952 <= 500.000(kPa)

(四) 基本强度验算

基本为自然地基,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 = 13.946(m2) 重量 = 320.764 kN

相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂 Zw = 2.134 (m)

相对于验算截面外边缘,Ey的力臂 Zx = 3.521 (m)

相对于验算截面外边缘,Ex的力臂 Zy = 1.818 (m)

[允许应力法]:

法向应力检算:

感化于验算截面的总竖向力 = 438.499(kN) 感化于墙趾下点的总弯矩=710.021(kN-m) 相对于验算截面外边缘,合力感化力臂 Zn = 1.619(m)

截面宽度 B = 3.885 (m) 偏幸距 e1 = 0.323(m)

截面上偏幸距验算知足: e1= 0.323 <= 0.250*3.885 = 0.971(m)

截面上压应力: 面坡=169.225 背坡=56.514(kPa)

压应力验算知足: 盘算值= 169.225 <= 800.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算知足: 盘算值= 9.954 <= 80.000(kPa)

[极限状况法]:

重要性系数0 = 1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 438.499(kN)

轴心力偏幸影响系数醟 = 0.923

挡墙构件的盘算截面每沿米面积A = 3.885(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鉬 = 2.310