重力式挡土墙课程设计计算书

重力式挡土墙课程设计

计算书

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

1 路基设计

挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的形式，挡土墙可以分为重力式挡土墙，加筋挡土墙。锚定式挡土墙，薄壁式挡土墙等形式。本设计采用重力式挡土墙。

挡土墙设计资料

1.浆砌片石重力式路堤墙，填土边坡1:，墙背仰斜，坡度1：~：。

2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路－II 级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I 、II 。

3.墙背填土容重γ＝／m 3，计算内摩擦角Φ＝42°,填土与墙背间的内摩擦角δ

＝Φ/2=21°。

4.地基为砂类土，容许承载力[σ]=810kPa ，基底摩擦系数μ＝。

5.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石，砌体a γ=22kN/m 3，砌体容许压应力为

[]600=a σkPa ，容许剪应力[τ]=100kPa ，容许拉应力[wl σ]=60 kPa 。

确定计算参数

设计挡墙高度H =4m ，墙上填土高度a =2m ，填土边坡坡度为1:,墙背仰斜,坡度1:。填土内摩擦角：042=φ，填土与墙背间的摩擦角︒==212/ϕδ;墙背与竖直平面的夹角︒-=-=036.1425.0arctan α。墙背填土容重m 3，地基土容重：m 3。挡土墙尺寸具体见图。

图 挡土墙尺寸

车辆荷载换算

试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度

(1)假定破裂面交于荷载内侧

不计车辆荷载作用00=h ；计算棱体参数0A 、0B ：

18)42(2

1

)(21))(2(212200=+=+=+++=

H a H a h H a A 7

)036.14tan()224(42

1

3221tan )2(21210=-⨯+⨯⨯-⨯⨯=+-=αa H H ab B 389.018

7

00===

A B A ︒=︒+︒-︒=++=964.4821036.1442δαϕψ；

715

.0)389.0964.48(tan )964.48tan 42(cot 964.48tan )

)(tan tan (cot tan tan =+︒⨯︒+︒+︒-=++±-=A ψψϕψθ

则：︒=++⨯>==︒69.334

23

25.04arctan

57.35715.0arctan θ

计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B ：

m

b

H a H B 29.03)036.14tan(4715.0)24(tan tan )(=-︒-⨯+⨯+=-+⨯+=αθ

由于路肩宽度d =>B=，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。 (2)计算主动土压力及其作用位置 最大主动土压力：

E E =E (E 0tan E −E 0)cos (E +E )

sin (E +E )

=17.8×(18×0.715−7)×

cos (33.69°+42°)

sin (33.69°

+48.964°

)

=26.04kN

土压力的水平和垂直分力为：

E E =E E cos (E +E ) =26.04×cos (−14.036°+21°)

=25.85kN

E E =E E sin (E +E ) =26.04×sin (−14.036°+21°)

=3.16kN

主动土压力系数及作用位置：

m d h 226.325

.0715.05

.1tan tan 1=-=+=αθ

m a b h 376.325

.0715.0715

.023tan tan tan 3=-⨯-=+-=

αθθ

312.00)42376.31(42212)21(2124031=+⨯-⨯⨯+=+-+

=H

h h H h H a K 作用位置：

m K H H h h h h H a H Z y 39.1312

.0430)376.34(2343)23()(322

1244023=⨯⨯+-⨯+=

++-+

=

m Z B Z Y x 64.0)037.14tan(39.129.0tan =︒--=-=α

抗滑稳定性验算

为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。在一般情况下：

Q10Q1(0.9)0.9tan y x

G E G E γμαγ++≥

式中：G ── 挡土墙自重；

x

E ，

y

E ── 墙背主动土压力的水平与垂直分力；

0α──基底倾斜角(°)；

μ ──基底摩擦系数，此处根据已知资料，43.0=μ； Q1

γ ──主动土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时，

Q1

γ=；当组合为Ⅲ

时，

Q1γ=1.3。

m kN G /3.9122)5.03.041(=⨯⨯+⨯=

(0.9E +E E1E E )E +0.9E tan E 0

=(0.9×91.3+1.4×3.16)×0.43+0.9×91.3×0=37.24kN

≥E E1E E (=1.4×25.85=36.19kN )

因此，该挡土墙抗滑稳定性满足要求。

抗倾覆稳定性验算

为保证挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，

Q10.9()0

G y x x y GZ E Z E Z γ+->