挡土墙稳定性验算

挡土墙设计

1.1设计资料

1.1.1墙身构造

本设计任务段中有许多处横断面路基高度太高，为了收缩边坡，增强

路基的稳定性，在本路段按需求设计路堤挡土墙，其尺寸与分布见平面图与横断面图。

拟采用浆砌片石俯斜式路堤挡土墙，墙高H=7.22米，墙顶填土高为7.54米，墙顶宽1.5米，底水平宽4.5米，墙背俯斜坡度为0.416。δ=φ/2

1.1.2土壤地质情况

填土为粘性土,土的粘聚力C=24kpa,采用等效内摩擦角35

o

ϕ

=,容重为

3

17/K N m

γ=

粘性土地基,容许承载力为[]=0σ400Kpa,基底摩擦系数f=0.4。 1.1.3墙身材料

采用7.5号砂浆砌25号片石,砌体容重为γk =21.56KN/m 3;按规范:砌体

容许压应力为[]=a σ600KPa,容许剪应力为[]=τ100KPa,容许拉应力为[]wl σ＝60KPa 。

1.1.4车辆荷载

根据<<路基设计规范>>(JTGD30-2004)，车辆荷载为计算方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用全断面布载。

换算土层厚:

h ０＝q/r=13.475/17=0.793

γ为墙后填土容重 γ=17KN/m

1.2墙背土压力计算

对于墙趾前土体的被动土压力Ep ，在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，以偏于安全，一般均不计被动土压力,只计算主动土压力。

本设计任务段的路堤挡土墙，采用一级台阶,分析方法采用“力多边形法”，按粘性土的公式来计算土压力；边坡坡度为1：1.5,（'

1(

)3342

1.5

a r e tg β==

）.

其计算如下：

图1-1墙截面尺寸图

1.2.1破裂面计算

假设破裂面交于荷载中部,则:

()()()()

()()()()

00022227.5411.3120.79311.310.757.227.2227.5420.7930.416

7.227.547.227.5420.7930.096

a b h b d

H

H a h tg A H a H a h α

++-

++=

+++⨯+⨯⨯+-⨯+⨯+⨯⨯=

+⨯++⨯=

()(

)B o tg tg c tg tg tg A o

θψϕψψ=-±

++

75.09(3575.09)(0.09675.09)tg ctg tg tg =-︒+

︒+︒⨯+︒

=0.713

其中: ψ=ϕ+δ+α=35

+17.5

+22.587

=79.05

则θ=arctg θ=32.826°

1.2.2破裂面的验算：

堤顶破裂面距墙踵距离 （H+a ）tg θ =(7.22+7.54)⨯0.713 =10.524m 荷载内边缘距墙踵距离 b+d-H tg α

=11.31+0.75-7.22⨯0.416 =9.056m

荷载外边缘距墙踵 b+d+l 0- H tg α

=11.31+0.75+24.5-7.22⨯0.416 =32.806m

由以上数据知3.949<6.131<28.449， 破裂面交于路基面的中部。故假设与实际相符合。

主动土压力系数K 的计算

c o s ()()

s in ()

K tg tg θϕθαθψ+=

++

=

c o s (32.82635)(32.8260.20)s in (32.82663.81)

tg +++

=0.321

1.2.3主动土压力E 的计算

h 1=

d tg tg θα

+=

0.750.6450.20

+=0.887m

h 3=

b a tg tg tg θθα

-+=

4.530.6450.6450.10

-⨯+=3.035m

h 4=H- h 1- h 3=6.5-0.887-3.035=2.582m

K 1=1+

2

3042

222 3.0 3.03520.846 2.582

(1)1(1)2 6.5

2 6.5

6.5

h h h a H H

H

⨯⨯⨯-

+

=+

⨯-

+

⨯

=1.815

主动土压力E 的计算

2

112

E H K K γ=

=0.5⨯17⨯2

6.5⨯0.321⨯1.815

=209.593KN

c o s()x E E αδ=+

()'

209.593co s 11.31730

=⨯︒+︒

=183.65KN

sin ()y E E αδ=+

()'

209.593sin 11.31730

=⨯︒+︒

=101.004KN

1.2.4.土压力作用点位置：

()()

()()

2

30442

1

22

32333 6.5 3.0350.846 2.5823 2.5822 6.56.53

3 6.5 1.815

2.274

y

a H h h h h H

H Z

H K -+-=+

⨯-+⨯⨯⨯-⨯=

+⨯⨯=

1x y Z B Z tg α=-

=3.273-2.274⨯0.2

=2.818m

1.3墙身截面性质计算

1.3.1截面面积

A1=0.743 m 2 A2=5.995m 2 A3=2.97m 2 A4=1.225 m 2 A5=0.016m 2 A6=1.021 m 2

ΣA=A1+A2+A3+ A4+A5+A6 =11.97m 2