挡土墙课程设计计算书

1.设计资料

1.1基础资料

①省道S313，路基宽10米，路面宽7米，两侧路肩宽各1.5米，在桩号K2+150~K2+250段为填方路堤，填方边坡坡度为1:1.5。为保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，拟采用重力式挡土墙。

②墙高6.2米，墙背仰斜坡度1:0.24（=13.5°），墙身分段长度20米。

③墙背填土重度γ=18.5KN/m3，内摩擦角φ=38°；填土与墙背间摩擦角δ=19°，地基为岩石，地基容许承载力[σ]=450KPa，基底摩擦系数f=0.45

④砌体重度γ=22.5KN

m 3

，砌体容许压应力[σ]=550KPa，容许剪应力

[τ]=105KPa

1.2设计依据

①挡土墙课程设计任务书

②《公路路基设计规范》JTG D30-245

③《路基路面工程》第四版——人民交通出版社2014

2.初拟挡土墙结构形式、尺寸

2.1墙身结构形式、尺寸

挡土墙高6.2m ，挡墙以上边坡高a=1m ，初拟挡墙顶宽1.0m

2.2基础结构形式、尺寸

采用扩大浅基础，初选基础埋深为1.0m ，厚度为0.5m ，净边宽为0.25m ，高宽比为2：1 。挡墙形式如图2-1

图2-1挡墙形式

1.0

0.6.7

3.确定车辆荷载及当量土柱高度

挡土墙设计中，换算均布土层厚度h0（m）可直接由挡土墙高度确定的付家何在强度计算。即

h0=q

γ

（3-1）

式中：γ——墙后填土重度

q——附加荷载强度（KPa），按表3-1取值

注：H=2.0~10.0m时，q由线性内插法确定。

H=6.2m，由线性内插法确定q=20−（6.2−2）×20−10

10−2

=14.75（KPa）

换算均布土层厚度h0=q

γ=14.75

18.5

=0.80m

4.破裂面棱体位置确定

4.1破裂角θ计算

假设破裂面交于荷载中部，如图4-1，则有：

ψ=α+δ+φ=−13.5°+19°+38°=43.5°

式中：α——墙背倾斜角（°），俯斜墙背为正，仰斜墙背为负 δ——墙背与填土间的摩擦角（°） φ——填土的内摩擦角（°） 因为ψ<90°

图4-1假设破裂面位置图

令破裂棱体的断面面积S=A 0+B 0

A 0=1

2

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

=12

(1+6.2+2×0.8)(1+6.2) =31.68

B 0=12ab +(b +d )h 0−1

2

H (H +2a +2h 0)tan α

=12

×1×1.5+(1.5+0)×0.8−12

×6.2(6.2+2×1+2×0.8)tan −13.5° =9.24m 2

tan θ=−tan ψ+√(cot φ+tan ψ)(B 0

A 0

+tan ψ)

=−tan 43.5°+√(cot 38°+tan 43.5°)(9.24

31.68+tan 43.5°) =-0.95+√(1.28+0.95)(0.29+0.95) =0.7129m 2 θ=35.5°

1.0

6.2

0.

5

0.8

4.2验算破裂面是否交于荷载范围内

破裂棱体长度L 0=(H +a )tan θ+H tan α−b =7.2×0.7129−6.2×0.24−

1.5=

2.14m

车辆荷载分布宽度L=10m

所以L 0

图4-2破裂面示意图

1.0

6.2

0.5

0.8

5.土压力计算

5.1主动土压力计算

根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式：

E a=γ(A0tanθ−B0)cos(θ+φ) sin(θ+ψ)

=18.5×(31.68×tan35.5°−9.24)×0.284

0.982

=72.47KN

E x=E a cos(α+δ)=72.47×cos6.5°=72.02KN

E y=E a sin(α+δ)=72.47×sin6.5°=8.20KN

5.2土压力作用点位置计算

K1=1+2h0

H =1+2×0.8

6.2

=1.26m

Z x1=

H

3

+

h0

3K1

=

6.2

3

+

0.8

3×1.26

=2.28m

Z x1表示土压力作用点到墙踵的垂直距离

土压力对墙趾力臂计算

Z x=Z x1−h1=2.28−0=2.28m

Z y=b1−Z x tanα=1−2.28×tan−13.5°=1.55m

6.稳定性验算

6.1受力分析,如图6-1

图6-1受力分析图

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，把挡土墙和基础分成两个部分，上部分为四边形，下部分为矩形：

V 1=b 1×H =1×6.2=6.2m 2 G 1=V 1×γ1=6.2×22.5=139.5KN

Z G1=0.25+0.5+H

2tan α=1.49m

V 2=1.5×0.5=0.75m 2

G 2=V 2×γ1=0.75×22.5=16.875KN

Z G2=0.25+0.5=0.75m

6.2抗滑稳定性验算

6.2.1滑动稳定方程

水平基底，α0=0，验算公式：

[1.2G +γQ1(E y +E x tan α0)−γQ2E p tan α0]μ+(1.2G +γQ1E y )tan α0−γQ1E x +γQ2E p >0 （6-1） 式中：G ——挡土墙自重

E x ，E y ——墙背主动土压力的水平与垂直分力（KN ）；

摩擦力f