挡土墙设计(路基路面课程设计)

挡土墙设计

一．设计资料

某平原微丘建一级汽车专用公路，路基宽度为24.5m，桩号K20+456.00~K20+518.40位于半径R=1000m的圆曲线段，曲线为左偏，超高值采用4.0%，设计纵坡为3.0%，各桩号地面高程与设计高程资料见表1，横断面资料见表2。现因路基右侧与其它结构物干扰，需压缩占地宽度，拟建路肩挡土墙。

车辆荷载：按墙高确定的附加荷载强度换算。填料容重γ=18.0kN/m3，φ=35°，δ=φ/2，基底摩擦系数μ=0.3，地基承载力抗力值（修正后）f=510kPa，墙身材料容重γa=22.0kN/m3。挡土墙采用M7.5砂浆砌筑，材料极限抗压强度RK=650kPa，截面抗剪极限强度Rj=90kPa 。

表1地面高程、设计高程资料

表2原地面横断面资料

二．设计要求

1.1设计说明书

1．挡土墙截面型式的选定

2．基础埋置深度及宽度的选定

3． 挡土墙土压力计算 4． 挡土墙稳定性验算

5． 挡土墙基底应力及合力偏心距验算 6． 墙身截面强度验算 1.2设计图纸

1.2.1挡土墙正面图

（1） 确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的连

接方式。

（2） 按地基及地形情况进行分段，确定沉降缝及伸缩缝位置。 （3） 布置各段挡土墙的基础。

（4） 确定泄水孔的位置，包括数量、间距和尺寸等。

（5） 在布置图上应注明各特征点桩号，墙顶基础顶面、基底、冲刷线、

冰冻线、常水位或设计洪水位的标高等。

1.2.2横断面图

绘制起讫点、墙高最大处、墙身断面和基础形式变异处以及其它必须桩号的挡土墙横断面图。图上，按计算结果布置墙身断面，确定基础形式和埋置深度，布设排水设施，指定墙身填料的类别等。 1.2.3设计说明

（1）所需的工程材料数量；

（2）其它有关材料及施工的要求和注意事项等。

三．挡土墙截面型式的选定

K20+520处，为挡土墙设计最不利处。墙体高为H=8m ，埋深1.22m ，墙面，墙背仰斜坡度1：0.25(=2014' ) ,墙身纵向分段长度为L=10m 与19.97m ；墙面与墙背平行，基顶宽2m 。

四．挡土墙土压力计算

4.1破裂棱体位置确定

（1）破裂角（θ）的计算

假设破裂面交于荷载范围内，则有： 8238350317214-'=+'+'=++= ϕδαψ

因为 90<ω

)2(21

))(2(21000h H H H a h h a A +=+++=

α

αtan )2(21

)00(0tan )22(21)(210000h H H h a H H h d b ab B +-++=++-++= =αtan )2(2

1

-0h H H +

)tan )(tan (cot tan tan 0

ψψϕψθ+++-=A B )

tan )(tan tan (cot tan αψψϕψ-++-=

)

2014tan 2838)(tan 8238tan 35(cot 8238tan '-'++'-=

=0.7291 44536'''= θ

（2）验算破裂面是否交于荷载范围内

破裂棱体长度：m H L 8.3)25.07291.0(8)tan (tan 0=-⨯=+=αθ 车辆荷载分布宽度：m 5.56.03.18.12)1(=++⨯=+-+=d m N Nb L 所以L L <0，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。 4.2荷载当量土柱高度计算

墙高8m ，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：2/125.13m KN q =，则：

m q h 7.018

125

.130==

=

γ

4.3土压力计算

6.3780

7.028021))(2(2100=+⨯⨯++⨯=+++=）（）（H a h h a A

4.9)

214tan(7.0208821

)00(0tan )22(2

1

)(21000='-⨯⨯++⨯⨯-++=++-++=

）（αh a H H h d b ab B

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式：

()

kN

B A E a 37.90)

823844536sin()

3544536cos()

4.97291.038.33(18sin )cos()

tan (00='+'''+'''-⨯⨯=++-= ψθϕθθγ kN E E a x 2.90)0317214cos(37.90)cos(='+'-⨯=+= δα

kN E E a y 46.5)0317214sin(37.90)sin(='+'-⨯=+= δα 4.4土压力作用点计算

175.18

7

.0212101=⨯+=+

=H h K m K h H Z x 87.2175

.137.038)3(3101=⨯+=+=

1x Z 表示压力作用点到墙踵的垂直距离。

4.5土压力对墙趾力臂计算

基底倾斜，土压力对墙趾的力臂：

m h Z Z x x 5.237.087.211=-=-=

m Z b Z x y 58.2025.032.22tan 1==⨯+=-=α

五．稳定性验算

5.1墙体重量及其作用点位置计算

挡土墙按单位长度计算，为方便计算，从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分，上部分为四边形，下部分为三角形：

211124.1412.72m H b V =⨯=⨯= kN V G a 28.3132224.1411=⨯=⨯=γ

m 89.1)tan (21

111=+=b H Z G α

2

11238.038.025.02

1

m h b V =⨯⨯=⨯⨯= kN V G a 36.82238.022=⨯=⨯=γ