9挡土墙设计解析

1、车辆荷载换算土层厚度
（1）按墙高确定的附加荷载强度进行换算：
h0

q
q ——车辆荷载附加荷载强度，墙高小于 2 m，取 20kN/m2；墙高大于 10 m，取10kN/m2；墙高 在 2～10m 之间时，附加荷载强度用直线内插法 计
（2）根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算
Q
h0 B0L
L L0 (H 2a) tan 30o
L0——标准汽车前后轴轴距加轮胎着地长度（12.8+0.2=13 m）
当挡土墙的扩散长度≤20m 时，挡土墙的计算长度L=扩散长度；
当挡土墙的扩散长度≤20m 时，挡土墙的计算长度L =20m （分段长度）。
∑Q——布置在B0×L面积内的车轮总重； 纵向：当取用挡土墙分段长度时，为分段长度内可能布置的车轮；当取标
（2）墙背摩擦角δ
值视墙背的粗糙程度和墙后填料的性质及排水条件而定。无试 验资料时，可参考表8.3.4数据选用。
（3） 基底与基底土间的摩擦系数（书中无此表）
挡土墙土压力计算
一、一般条件下库伦主动土压力计算
（一）库仑理论的假设
1.假设墙背填料为均质散粒体， 仅有内摩擦力，而无粘聚力。 2.当墙背向外移动或绕墙趾外倾时，墙背填料会出现一通过墙 踵的破裂面，且为平面。 3.破裂面上的土楔为刚性体，根据极限平衡状态可以确定主动 土压力Ea。 4.设计中，对于被动土压力Ep，往往忽略不计，只考虑主动土 压力Ea。 5.通过墙踵，假拟若干个破裂面，其中使主动土压力达到最大 的那个破裂面就是最危险的破裂面，破裂面与竖直方向的夹角 为破裂角θ。 6.假设主动土压力沿墙高成线性分布，土压力作用在墙高下三 分之一处（土楔上无荷载作用时），与墙背的法向夹角为δ。
准汽车的扩散长度时为一辆标准汽车重力（550KN）。 横向：破裂棱体宽度B0 范围内可能布置的车轮。车辆外侧车轮中线距路面
（或硬路肩）、安全带边缘的距离为0.5m。路肩墙则车轮外缘靠墙顶内缘布 置。若横向布置的车辆不为整数，则小数部分按半辆标准车计算。
2、计算参数
（1）填料的计算内摩擦角和重度
最好按填料的实际工作情况进行试验，并考虑一定的安全度后 再确定。当缺乏可靠试验数据时，填料内摩擦角可参照表8.3.3选
（二）库仑主动土压力计算步骤
1、根据原始材料，确定挡土墙形式和几何尺寸。 2、假设破裂面在荷载作用范围内。 3、计算破裂角θ。 4、验证计算的破裂面是否在荷载作用范围内。 5、若在，则计算最大主动土压力的大小。 6、若不在，则重新假设破裂面位置。
注意：
根据破裂面交于路基面的位置不同，挡土墙土压力计算图示可分为五种 （以路堤挡土墙为例）：
注意：
1、以上是路堤挡土墙俯斜墙背的集计几种算图示，荷 载是在行车道上布置的，此公式也可用于其它挡土 墙：①路肩挡土墙：a=b=0 ②对于α ：有正，有负，有0 ③当荷载沿路肩边缘布置时，d=0.（有个作业）
2、计算Ea，首先要确定产生最大土压力的破裂面，求 出破裂角θ ，但这在事先并不知道，必须进行试算， 试算时，通常假定破裂面位置通过荷载中心(142页 图8.3.4（b）)，按图示及相应的公式计算破裂角θ ， 然后与原定的破裂面位置作比较，看是否相符，最 后，据此确定破裂角θ ，计算Ea。
3.力的方向和作用点 1）力的方向
静力平衡状态决定其与墙背法线夹角等于内摩擦角
2）力的作用点
舍弃土楔为刚体的假设，引用土楔为松散体假设，土压力对 高度求导，绘出土压应力分布图，力的作用点在压应力分布 图的形心处。
4.破裂面位于其他位置的库仑表达式
由于静力平衡条件不变，破裂面交于路基表面和外边坡时， 只需要改变土楔重力G的表达式，同时在土压应力分布图中 叠加车辆荷载，就能得到类似的表达式。见书中141-145页
第八章 挡土墙设计
8.3 重力式挡土墙设计与验算
挡土墙设计步骤
1.根据具体情况，通过技术经济比较，确定墙趾位置。 2.测绘墙趾处的纵向地面线，核对路基横断面图。 3.收集墙趾处的地质水文资料。 4.选择墙后填料，确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数。 5.进行挡土墙断面形式，构造和材料设计。 6.进行挡土墙的纵向设计。 7.确定挡土墙横断面尺寸。 8.绘制挡土墙立面、横断面和平面图。
二、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法 （一）出现第二破裂面的条件 1）墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角。 （即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现） 2）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力 （即：使破裂面棱体不沿墙背或假象墙背下滑）
B0——不计车辆荷载作用时破裂棱体的宽度（m），对于路堤墙为破 裂棱体范围内的路基宽度（即不计边坡部分的宽度b）；(横向)
B0 (H a) tan H tan b（注意： 有正负之分）
L——挡土墙的计算长度（m）；
挡土墙的计算长度即挡 土墙的扩散长度（L）,可 按下式计算：（纵向）
险破裂角如下：
Ea =
1
2
H2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
cos2
cos(
cos2( )

) 1

sin( )sin( ) cos( ) cos( )
2


1
2
H 2Ka
Q Q2 4 PR
tg
2P
P＝cosαsinβcos(ψ－）－sincosψcos（α－β） Q=cos(α－β)cos（ψ＋）－cos(ψ－）cos（α＋δ） R＝cossinψcos(α－β）－sinαcos（ψ－）cosβ
计算Ea
破裂面交于内边坡 破裂面交于荷载的 破裂面交于外边坡
内侧 中部 外侧
（三）库仑主动土压力公式的推导（破裂面交于内边坡时）
1.力的大小
由正弦定理：
2.最大主动土压力——最危险破裂面的确定
当参数ψ、、δ、α、β固定时，Ea随破裂面的位置而变化， 即Ea是破裂角θ的函数。为求最大土压力Ea，可以用求驻 点的办法，得到如上图边界条件 的最大土压力公式和最危
1、《公路挡土墙设计与施工技术细则》 2、《公路路基设计规范JTGD 30-2004》
（一）作用在挡土墙上的力系
（二）不同条件下荷载组合
原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合 一般地区 ： 仅考虑永久荷载和基本可变荷载 浸水地区，地震区还应考虑其他可变荷载和偶然荷载
（三）车辆荷载换算及计算参数