仰斜式挡土墙设计

第一部分 重力式挡土墙设计

1.绘制等高线地形图

1.1.根据课程设计任务书中表1，可用插值法计算整点高程及其与已知高程点的水平距离，计算说明如下：

设高程点A 的高程为a ，高程点B 的高程为b （b>a ），A 与B 的水平距离为

l ，不妨设A 、B 之间有一整数高程点C （高程值为c ），AB 为直线段，可知BC

距离0l :

0b c

l l b a

-=

- 根据上述原理可以得出K58+70～K58+130横断面上各主要高程整点，计算列表如下：

1.2.绘制1:1000等高线地形图

由以上表格数据绘制等高线地形图，依据下面原则：

1.相同高程的点以光滑曲线相连接

2.不同等高线不能相交

3.不同等高线之间不能存在越界的高程点

等高线地形图如下。

2.路肩挡土墙设计 2.1挡土墙的纵向布局

从路线横断面图中可得到挡土墙墙趾与地面线的相关数据：

由以上数据可以将挡土墙墙趾边线纵断面标识于上图中，按各自断面为自然分段点，将全程分为6段，分段长度10m ，相邻段设置宽度为3cm 的伸缩缝，并且布置10c m ×10cm 泄水孔，上下左右交错。各段地面纵坡分别为：56.6％、14％、16.5％、20％、18％、12％，均大于5％，为减少开挖，故各分段挡土墙应该沿纵向做成台阶。各台阶状挡土墙的高度、长度和最小入土深度（即基础的埋入深度）如下表所示：（见图三）

2.2.挡土墙横断面设计

采用最危险截面设计断面主要尺寸，最危险截面即墙身高度最大处，即图三的1-1横断面，在高度确定为7.5m 的前提下，衡重式挡土墙上、下墙高度之比通常为2:3，故设计高度123, 4.5H m H m ==，衡重台宽10.91d m =，上墙墙背倾斜角为120α=，下墙墙背倾斜角23α=，墙面坡1:0.05。（n=0.05）

2.2.1设计车辆荷载换算

汽车－15级换算土柱的长度0 5.5b m =，()072.72

4.20.5772h H a γ=

++⎡⎤⎣⎦

＝

()72.72

0.4518.6 4.20.5777.520m =

=+⨯+⨯⎡⎤⎣⎦

2.2.2.上墙土压力计算

1.计算破裂角，判别是否出现第二破裂面。假想的墙背角：

'11111tan 30.3640.91

tan 0.6673

H d H αα+⨯+=

==

'133.73α=

假设破裂面交于荷载内，则破裂面与垂直方向的夹角为： 35

454527.52

2

i i ϕ

αθ==-

=-

= tan 0.521i θ=

验核破裂面距离墙顶内侧边缘

()()'110tan tan 30.5210.667 3.5645i H m b m θα+=⨯+=<=

2.计算第二破裂面上的主动土压力1E

()()22t a n 45t a n 4517.520.587c o s 4517.5c o s 452K ϕϕ⎛⎫- ⎪-⎝⎭===⎛⎫++ ⎪⎝

⎭ 011220.4511 1.33

h K H ⨯=+=+= 2211111

18.630.587 1.363.8722

E H KK kN γ∴=

=⨯⨯⨯⨯= ()()11cos 63.87cos 27.53529.45x i E E kN αϕ=+=⨯+=

()()11sin 63.87sin 27.53556.50y i E E kN αϕ=+=⨯+=

对上墙外边墙端点1O 的力臂011130.45

1.123333 1.3

y h H Z m K =

+=+=⨯

3.上墙实际墙背上的土压力'1E

'1129.45x x E E kN ==

'111tan 56.500.36420.57y y E E kN kN α==⨯=

对上墙1O 的力臂'

111

13

y Z H m == 2.2.3.下墙土压力计算 1.求破裂角2θ

假设破裂面交于荷载内，由公式得： 2tan tan30.052A α=-== 235

35355.52

ψϕαδ=++=++=

2tan tan 0.629θψ=-=

232.17θ=

核实破裂面位置： 堤顶破裂面距墙顶内侧边缘

()

()'

11222tan tan tan tan i H H αθθα+++

＝3×（0.667+0.521）+ 4.5×（0.629-0.052） ＝6.161m>5.5m

破裂面交于荷载外，与假设不符。 另设破裂面在荷载以外，按此假设计算：

()

()''

00111tan tan 5.530.6670.521 1.94b b H m αθ=-+=-⨯+=

()()

'00222122 1.940.45

tan 0.0520.0892 4.5 4.523b h A H H H α⨯⨯=--=--=-+⨯+⨯

235

35355.52

ψϕαδ=++=++=

2tan tan 0.530θψ=-=

227.92θ=

验算破裂面位置： 堤顶破裂面距墙顶内缘

()()'11222tan tan tan tan i H H αθθα+++

＝3×（0.667+0.521）+ 4.5×（0.530-0.052） ＝5.715m>5m

破裂面交于荷载外，与假设相符，采用。 2.计算土压力2E

()()()2222cos tan tan 0.267sin K θϕθαθϕ+=+=+

'0222 1.94

3.13tan tan 0.5670.052

b h m θα===++

0211222222232 3.130.45

11 2.4724.5 4.5

h h H K H H ⨯⨯⨯=+

+=++= 2222111

18.6 4.50.267 2.472124.4622E H KK kN γ==⨯⨯⨯⨯=

()()222cos 124.46cos 317.5120.50x E E kN αδ=+=⨯+=

()()222sin 124.46sin 317.53531.15y E E kN αδ=+=⨯+=

()()022221222121340.45 3.133 3.134 4.54.53 1.9933333 2.4723 4.5 2.472

y

h h h H H H Z m K H K -⨯⨯⨯-⨯=+-=+-=⨯⨯⨯

2.2.4绘制1:200的路线横断面图和路基外侧边线纵断面图

通过试算后，选定墙顶宽10.66b m =，则由宽度之间的几何关系得： 上墙底宽：21111tan 0.6630.0530.364 1.90b b H n H m α=++=+⨯+⨯= 上墙底宽：

22212tan B H b d H n α+=++

()()2122tan 1.900.91 4.50.050.052 2.80B b d H n m α∴=++-=++⨯-=

这样，根据地形、地质和荷载情况初步确定挡土墙型式：路堤部分采用衡重式路肩挡土墙（需进承载力验算），路堑部分亦采用重力式仰斜式挡土墙（不需要进行设计及验算）。