重力式挡土墙+路面设计

(tan tan ) tan 35 0.2 cos(35 35 ) 0.18 sin( ) sin(35 41.19 )
d 0 tan tan
H 4.79(m) 墙顶至后踵点 (O2 )的墙背高度为：
K1 1 2h0 h1 2h 2 0.92 1.38 1 1 0 1 H H H 4.79
1.1G
Q1
( E y E x tan 0 ) 1 (1.1G Q1 E y )tan 0 Q1 E x 0

按本细则表 4.1.7 规定， 土压力作用的综合效应增长对挡土墙结构起不利作用 时，
Q1 1.4
,则有：
1.1 0.4 1.1 （ 132.65 7 0.5） 1.4 （5.84 53.83 0.2） （ 132.65 7 0.5） 1.4 5.84
重力式挡土墙设计
一、基本资料
墙身及基础 挡土墙类型 墙高 H(m) 墙面坡度 墙背坡度 砌筑材料 仰斜式路肩 墙 4.00 1：0.2 1：0.2 M5 浆砌 MU5 片石 23
填料及地基 填料种类
(kN / m3 ) 重度 t
0 填料内摩擦角 ( )
砂类土 19 35
填料与墙背摩擦角

基础顶面埋深(m) 地基土类别重度
路堑 路段长
护栏
泄水孔
沉降缝或收缩缝
图1 挡土墙平面图：
图2 以下计算中用到的参数可在图中表示如下：
h
a
H
图3 取 d=0，由图知：a=0，b=0，h0 =0.92m 三、车辆荷载的等效土层高度计算与车辆荷载换算。 1．按照规定，当墙身高度为 4m 时，附加荷载标准值：
q 17.5(kN / m 2 )
土压力竖直分量的作用点至墙趾的距离：
Z x B4 ( Z y H ) tan 1.43 (1.53 0.29) tan(11 .31 ) 1.74(m)
五、挡土墙自重及重心计算 取单位墙长（1m） ，如图 4 虚线所示，将挡土墙截面划分为三部分（图中都是以 毫米为单位） ：:
按本细则公式（6.3.5）计算，查表 6.3.5-1 取综合数应组合系数 按表 4.1.7 的规定，取荷载分项系数 组合设计值为：
地基土摩擦系数
n
0.80
片石砂浆砌体强度设计值 一级 抗压 f cd ( MPa ) 轴心抗拉 f td ( MPa ) 弯曲抗拉 f tmd ( MPa ) 7.00 直接抗剪 f vd ( MPa ) 0.71 0.048 0.072 0.120
公路-Ⅰ级
qL (kN / m 2 )
二、已建挡土墙的截面尺寸如图所示，以下将对其进行有关计算和验算 挡土墙的平面布置和立面布置如下图： 挡土墙的立面图：
N 1.43 0.29 21 / 2 4.35 （kN） ○ 1 滑动稳定方程应符合：
（ 1.1G Q1 EY ) n Q1 E x 0
1.1 (132.65 7 0.5 4.35) 1.4 5.84
即： 0.8 1.4 53.83 54.82(kN ) 0 计算结果符合滑动稳定方程的规定。 ○ 2 抗滑动稳定系数：
截面各部分的重心至墙趾（ 1 ）的距离：
Z 1 0.3 0.5 0.2 (5 0.2 1.2) / 2 1.4(m) Z 2 0.5 0.2 / 2 1.5 / 2 0.8(m) Z 3 (1.5 1.43) / 3 0.98(m)
单位墙长的自重重力为：
单位墙长（1m）上土压力的竖直分量：
Ey E sin( ) 1 54.14 sin( 11 .31 17.5 ) 1 5.85(kN )
土压力水平分量的作用点至墙趾的距离：
Zy
h H 4.79 0.92 0 H 0.29 1.55(m) 3 3K 1 3 3 1.38
B。=（H+a）tanθ+Htana-b=2.4m 3．由以上计算可知破裂角θ θ=arctan0.7=35 4．纵向分布长度 L L=L。+(H+2a)tan30=（4+4.79×0.58）=16.78m 四、主动土压力的计算
1．求主动土压力系数 Ka 和 K1
K cos( ) h1
图8 1．倾覆稳定方程应符合：
0.9GZ 0 Q1 ( E y Z X E X Z y） 0
即：
0.9 （ 132.65 1.31 7.0 0.5 1.925） 1.4 （5.84 1.74 53.83 1.53） 53.（ 9 kN m） 0,
换算等代均布土层厚度为：
h0
q


17.5 0.92(m) 19
因基础埋置较浅，不计墙前被动土压力。 2．求不计车辆荷载作用时的破裂棱体宽度 B。 因 d=0，故 A tan 0.2
tan tan (cot tan )(tan A)
tan 41.19 (cot 35 tan 38.46 ) (tan 41.19 0.2) 0.7, 35
计算结果符合倾覆稳定方程的规定。 抗倾覆稳定系数：
KC
GZ 0 E y Z x （ 132.65 1.31 7 0.5 1.925） 5.84 1.74 2.205 Ex Z y 53.83 1.53
本细则表 5.3.5 规定，荷载组合 I 时，抗倾覆稳定系数 K 0 1.50, 故本例的抗 倾覆稳定系数符合本例的抗倾覆稳定系数符合本细则规定。 九、挡土墙身正截面强度和稳定验算取基顶截面为验算截面： 1．基顶截面压力计算 由墙踵点土压力的计算结果：
（N N ) 0 (132.65 7 0.5 5.84 4.35) 0.8 Kc 2.17 1.3 E 53.83
符合本细则抗滑动稳定系数的规定。 八、挡土墙抗倾覆稳定性验算
1.2m
0.86 1：0.2 1：0.2
Zx
Ex百度文库
E
4.79m
Ey Z
0.5m
y
O1 a O1 O2
基础最小深（算至墙趾点） ：
h埋 0.8 H 2 0.8 0.5 1.30 （m） 1.0(m)
符合基础最小埋深的规定；
h埋 3.（ 0 m），且基础宽度 B1 1.43 2.（ 0 m）
所以修正后的地基承载力特征值 f
'

等于地基承载力特征值 f 。
按本细则表 5.2.8 的规定，当采用荷载组合 H 时，地基承载力特征值提高系数 K=1.0, 故
本细则表 5.3.5 规定，荷载组合 II 时，抗滑动稳定系数 K c 1.3 ，故本例沿倾 斜基底的抗滑动稳定系数，符合本细则的规定。 沿过墙踵点水平面滑动稳定性验算如图 7
Ex
E
Ey
墙趾点O1
a
基底假想滑动面
G0
墙踵点O 2
N
图7 计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力 N ，砂性土粘聚力 c=0。
墙顶防撞护栏重量换算集中力：
N L q L 0.5 7 0.5 3.50(kN )
护栏换算集中力至验算截面前缘的力臂长度：
Z L 0.25 Htan 1.05(m) N G N S N L 110 .4 3.5 113 .9(kN ), N Q1 E y 4.31(kN )
0.2 1.4 53.83 25.43 （kN） 0
符合沿基底倾斜平面滑动稳定方程的规定。 2．抗滑动稳定系数：
N G0 E y q L 0.5 132.65 5.84 7 0.5 141.99(kN ) Kc ( N E x tan 0 ) 1 (141.99 53.83 0.2) 0.4 2.4 E x N tan 0 53.83 141.99 0.2
f
'

=1.0 400=400（kPa）
七、挡土墙抗滑稳定验算 按本细则 5.2.1 条规定：计算挡土墙及地基稳定时，荷载效应应按承载能力极限 状态下的作用效应组合。 沿基地平面滑动的稳定性验算如图 6
QL=7KN/m3
Zx
Ex
E
Ey
墙趾点
Z0 G0
O1
a
基底假想滑动面
图6 不计墙前填土的被动土压力，即 Ep=0，计入作用于墙顶的护栏重力。 1．滑动稳定方程应符合：
/2
0.80 密实砂类土 21 400 0.40
t (kN / m )
3
(kN / m3 ) 砌筑材料的重度 t
tan 0
地基土承载力 特征值
f a (kN )
基地与地基土 0.20 0.70 摩擦系数
基地坡度
1
圬工砌体间的摩擦系数 公路等级及荷载强度 公路等级 汽车荷载标准 墙顶护栏荷载强度
K 0.18，h 0 0.92 （m） ;
基顶截面宽度：
Bs B2 1.20(m);
基顶截面处的计算墙高为：
H 4.0(m)。
K1 1 2h0 2 0.92 1 1.46 H 4 ;
基顶处的土压力为： 1 1 E K a K 1 H 2 19 0.18 1.46 4 2 39.95(kN / m) 2 2 单位墙长（1m）上土压力的水平分量：
1.2m
1：0.2
4.0m 1：0.2 4.79m
0.3m 0.8m 1.5m 0.5m 0.2：1 0.29m 1.46m
1.43m
图4 截面各部分对应的墙体重量为：
G1 1 1.20 4.0 1 110 .40( KN ) G2 1 1.50 0.5 1 17.25( KN ) G3 1 1.50 0.29 / 2 5.00 （KN )
土压力水平分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度：
Zy
h H 4.00 0.92 0 1.54(m) 3 3K 1 3 3 1.46
土压力竖直分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度：
Z x BS H 1 tan 1.20 1.54 tan(11 .31 ) 1.51(m)
G0 G1 G2 G3 132.65(kN )
全截面重心至墙趾的距离：
Z 0 ( Z 1 G1 Z 2 G2 Z 3 G3 ) / G0 1.31(m)
如图 5 所示：
1.2
4.0
Z2
Z1
G1
0.5 Z3
G2 G3 0.29
图5
' 六、地基水载力特征值 f
2．基顶截面偏心距验算： 截面宽度：
Bs B2 1.20(m)
取单位墙长（1m） ，基顶截面以上墙身自重：
N s G1 110 .04(kN )
墙身重心至验算截面前缘力臂长度：
Z y ( Bs H 1 tan ) / 2 1.2 5 tan(11 .31) / 2 1.0(m)
2．求主动土压力及作用点位置 后踵点土压力为： 1 1 E K K 1 H 2 19 0.18 1.38 4.79 2 54.14(kN / m) 2 2 单位墙长（1m）上土压力的水平分量：
Ex E cos( ) 1 54.14 cos(11 .31 17.5 ) 1 53.83(kN )
E x E cos（ ） 39.95 cos（ 11 .31 17.5 ） 39.72 （kN）
单位墙长（1m）上土压力的竖直分量：
E y E sin（ ） 39.95 sin（ 11 .31 17.5 ） 4.31 （kN）