挡土墙课程设计

挡土墙课程设计

目录

一、挡土墙的用途 (3)

二、荷载计算 (4)

三、挡土墙稳定性验算 (7)

四、基地应力及合力偏心距验算 (8)

五、墙身截面强度验算： (9)

六、墙身排水、沉降缝、伸缩缝和变形缝的设置 (10)

挡土墙设计计算

一、挡土墙的用途

挡土墙定义：用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。

按照设置位置，挡土墙可分为：路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型。

1.作用：

1）路肩墙或路堤墙：设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有重要建筑物。

2）滨河及水库路堤挡土墙：在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和浸蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。

3）路堑挡土墙设置在堑坡底部，用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。

4）山坡挡土墙设在堑坡上部，用于支挡山坡上可能坍滑的覆盖层，兼有拦石作用。

二、荷载计算

(一)、车辆荷载换算

采用浆砌片石重力式路堤墙，墙高7.5米，填土髙4米，填土边坡1：1.5，墙背俯斜，1：0.25（α=19°），墙身分段长度15米。

附加荷载强度q

墙高H（m）q(kPa)

≤2.020

≥10.010

注：H=2.0～10.0m时，q由线性内插法确定.

墙高7.5米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度：q＝12.5kN/m²。

(二)、土压力计算

其中：676

.0

5.

18

5.

12

γ

0=

=

=

q

h

基挡土墙因路基形式和荷载分布的不同，土压力有多种计算图式. 以路堤挡土墙为例，按破裂面交于路基面的位置不同，可分为5种图示：破裂面交于内边

坡，破裂面交于荷载的内侧、中部和外侧，以及破裂面交于外边坡。

破裂棱体位置确定：

a=4m, d =0.5m , H= 8 m ,α= 19º （1）破裂角θ的计算

假设破裂面交于荷载范围内，则有： Ψ = φ + α + δ = 38º+19º+19º =76º

A 0 =

2

1(a+H+2h 0)(a+H) = 2

1

×(4+8+2×0.676)×(4+8) = 80.112

=

21×4×6 +(6 + 0.5)×0.676 - 2

1

×8×(8 + 2×4 +2×0.676) tan α =12 + 4.394 - 69.408tan19º

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：

tan θ= - tan Ψ ±)ψtan ()ψtan φ(cot 0

0++A B

=-tan76º±)76tan 112

.80505.7-()76tan 38(cot 000++

=-4.011± )011.4094.0-(291.5+⨯ tan θ= -8.563 (负值舍去) 取 ：θ=28º27´

主要计算公式为：

()()1

24402

33233K H H h h h h H a H Z y -+-+

=

αtan Y x Z B Z -=

()()A tg ++±

-=ψψψψθtan tan cot tan ，δαϕψ++=，

()()()()

0002tan 222h a H a H h a H H d b h ab A +++++-++=

α

122

1

KK H E γ=，()δ+=a E E x cos ，()δα+=sin E E y ，

()()()αθψθϕθtan tan sin cos +++=

K ,2403122121H

h

h H h H a K +⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=

a d

h tan tan 1+=

θ,a

a b h tan tan tan 3+-=θθ,314h h H h --=

验算破裂面是否交于荷载范围内：

堤顶破裂面距墙踵 （H+a ） tan θ+Htan α-(b+d)=2.754m 荷载内边缘距墙踵 d=0.5 m 荷载外边缘距墙踵 d+l 0=8 m

因0.5 < 2.754 < 8,故破裂面交于荷载内，所以假设符合。 （2）主动土压力计算 主动土压力系数K

)αtan θ(tan )

ψθsin()

φθcos(+++=

K

=)

76'2728sin()38'2728cos(000

0++(0.634+0.344)

= 0.354×0.978 = 0.403 αθtan tan 1+=

d h =0

019

tan '2232tan 5.0+ =0.511 m

α

tan θtan θtan -3+=a b h =

000

21tan '1935tan '1535tan 4-6+ = 3.918m h 4= H - h 1 -h 3 = 8 - 0.511 - 3.54 =3.571m K 1= 1 + 2

4032)2-1(2H h h H h H a +

= 28571.3676.02)82918.3-1(8421⨯⨯+⨯⨯+

= 1+0.755++0.075 = 1.83 主动土压力E E =

21γH 2KK 1 = 2

1

×18.5×82×0.403×1.83 =437.433 KN/m E x = Ecos(α+δ) = 437.433×cos(19º+19º) = 344.702KN/m E y = Esin(α+δ) = 437.433×sin(19º+19º) =269.316 KN/m 土压力作用点位置Z y