课程设计重力式挡土墙设计

重力式挡土墙设计

一、设计依据

1.某公路8+636~8+652段需设路肩墙

2.公路等级：三级公路

3.设计荷载：汽车—20级，挂车—100

4.路基宽：9米

5.墙后填料：碎石土，内摩擦角m KN /.61840==γϕ

6.墙身材料：2.5号砂浆砌片石，m kN a /3.22=γ

片石：[]KPa 680=σ压

[]KPa 78=σ拉

[]KPa 100=σ剪

7.地基：坚硬岩石，地基容许承载力[]KPa 1470=σ，地基与墙底摩擦 系数f=0.6

8.墙背摩擦角：2ϕ

δ=

9.路堑边坡1:0.25，边沟底宽0.4米，深0.4米

10.8+636~8+652段纵坡i=0.5%，路基设计标高：8+636处为37.74米

11.中桩地面高：8+636处为39.94米，8+642处为40.38米，8+652处为39.54米

二、车辆荷载换算

当m H 2≤时，q=20.0KPa

当m H 10≥时，q=10.0KPa

由直线内插法得到：H=8m 时，().5KPa 122020102102

8=+-⨯-- 换算均布土层厚度：672.06.185

.

120===r q h

三、主动土压力计算

假设破裂面交于荷载中部

1.破裂角θ 由 2021

4014====ϕδϕα得到：

()()

()()

()()()()'

0000003225.02232

.914tan 672.02028821

672.0000021

tan 2221

21

376

.3780672.028021

221

74201440︒︒︒

︒

︒︒︒==-=⨯⨯+⨯+⨯⨯-⨯++⨯⨯=++-++==+⨯⨯++⨯=+++==++=++=θα

δαϕψh a H H h d b ab H a h H a B A

验核破裂面位置

路肩破裂面位置距路基内侧水平距离为9m

由于5.23m<9m ，所以破裂面交于荷载内，假设成立。

2.主动土压力系数K 和1K

()

()()

(

)()()168.188

672.021********

.014tan 05.22tan 7405.22sin 4005.22cos tan tan sin cos 223011=⨯⨯+=+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==+++=+++=H h h H h H a K K

αθψθϕθ

其中： 0tan tan tan 1=+-=αθθ

a b h m

h h H h d h 80tan tan 2132=--==+=αθ

3.主动土压力a E 及土压力作用点

()()

()

()[]()()()()()()

()

m

Z B Z m

K H H h h h h H a H Z KN

E E KN

B A E y x y a x a 181.314tan 858.2894.3tan 858.2168

.183********.0038323390.1192014cos 42.214cos 42.2147405.22sin 4005.22cos 32.905.22tan 376.376.18sin cos tan 21

23302

100=-=-==⨯⨯-⨯⨯⨯++=-+-+==+⨯=+==+⨯--⨯⨯=++-=

αδαψθϕθθγ

四、稳定性验算

基底倾斜： 7.160=α

1.计算墙身重G 及力臂w Z （取墙长1m 计算）

()()()()KN

h B h H B b A

G a a 119.48013.221189.17297.3211189.187297.345.1211cos 21cos 21001=⨯⨯⎥⎦

⎤⎢⎣⎡⨯⨯-++=⨯⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++==γααγ 根据力矩平衡原理：

a a B A

b B b A b A Z G γ⨯⎥⎦⎤⎢⎣

⎡⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⨯=⨯33213111211 其中：

()h H H B B h B A b B H A H b A +===-==1111311121

11cos 2121α

所以： ()m

Z Z a a 39.1.3223297.73189.11297.7321345.17297.345.145.17297.31189.921245.11189.945.119.1480=⎥⎥⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯-⨯⨯+⨯⨯=⨯2.抗滑稳定性验算

()x Q y Q E G u E G 1

10tan 9.09.0γαγ≥++ 其中：

6.04.11==u G γ

()()864

.24876.1774.1619.4897.16tan 119.4809.06.090.1194.1119.4809.0tan 9.09.0110

=⨯==⨯⨯+⨯⨯+⨯=++x Q y Q E G u E G γαγ 由于489.619>248.864，

故满足抗滑稳定性要求。

3.抗倾覆稳定性验算

()()()0

822.423858.264.177181.390.1194.139.1119.4809.09.00

9.011>=⨯-⨯⨯+⨯⨯=-+>-+y x x y Q g y x x y Q g Z E Z E GZ Z E Z E GZ γγ 故满足抗倾覆稳定性要求。

五、基底应力与偏心距验算

1.作用于基底的合力偏心距（偏心荷载作用时）

n Z B

e -=2

82

.0127.12894

.32127

.190.119119.480181

.390.119858.264.17739.1119.4800=-=-==+⨯+⨯-⨯=++-=-=∑∑∑n y

x

y y x g y n Z B

e E G Z E Z E GZ N M M Z 因为9735.04=B ，所以4B

e <

故基底合力偏心距满足要求。