重力式挡土墙设计

2010级路基工程课程设计I目录第1章重力式挡土墙设计资料...........................1第2章挡土墙的构造.........................................22.1挡土墙的结构、基础形式及断面尺寸........................22.2排水设施.................................................................................................22.3沉降缝与伸缩缝..........................................3第3章按墙高确定的附加荷载强度进行换算...................................4第4章确定破裂面交于路基的位置......................................................5第5章计算土压力.......................................................................................6第6章稳定性验算.......................................................................................76.1抗滑稳定性验算..........................................76.2抗倾覆稳定性验算........................................8第7章基底应力及合力偏心距验算......................................................9第8章墙身截面强度验算.......................................................................118.1截面1－1土压力计算....................................118.2截面1－1强度计算......................................128.3截面1－1稳定计算......................................138.4截面1－1直接受剪时验算................................13参考文献..........................................................................................................142010级路基工程课程设计1重力式挡土墙设计计算书挡土墙按照结构形式的不同可分为：重力式、半重力式、衡重式、悬臂式。本设计沿线有丰富的片石，就地取材容易，施工方便，采用重力式挡土墙经济效果好，所以，本段路线采用重力式挡土墙。第1章重力式挡土墙设计资料现对路堤段的最高挡土墙进行验算，其所在桩号K0+280。该重力式挡土墙设计的基本资料如下：本设计为三级公路，路基宽7.5m，行车道宽度3.25m，土路肩宽度0.5m。挡土墙荷载效应组合采用荷载组合Ⅰ、Ⅱ，结构重要系数为1.0。山坡基础为中密砾沙土，重度为3m/kN20，地基承载应力标准值kPafk300，基底摩擦系数5.0。墙背填土的重度为3m/kN18，计算内摩擦角35。墙身材料采用浆砌片石，采用MU50片石，M10砂浆，其重度为31m/kN22，极限抗压强度为900kPa，极限抗拉强度为102kPa，极限抗剪强度为170kPa。填料与墙背之间的摩擦角5.172/。为增加挡土墙的抗滑稳定性，设置倾斜基底，基底倾斜度110。挡土墙的高度设为H=8.53m，基础埋置深度h=1.5m，墙顶宽设为1.2m，墙背倾斜其坡度设为14，墙面仰斜，其坡度设为57.10，为路肩挡墙。挡土墙纵向分段长度取10m。2010级路基工程课程设计2第2章挡土墙的构造2.1挡土墙的结构、基础形式及断面尺寸挡土墙横断面形式应采用墙背倾斜，墙面仰式的结构形式，挡土墙高度为8.53m，埋深1.5m。墙面坡度为14。墙顶的宽度为1.2m，墙顶设置护栏。设基底倾斜且基底倾斜角110。挡土墙的基础直接设置在天然地基上，如图2.1所示。图2.1重力式挡土墙断面形式图2.2排水设施本段路线沿着墙高和墙长设置泄水孔，泄水孔尺寸采用5cm×10cm的矩形孔，泄水孔有向墙外倾斜的坡度，间距为2.5m，上下交错设置。路堤挡土墙最下排泄水孔的底部高出地面0.3m，路堑挡土墙最下排泄水孔的底部高出边沟水位0.3m，下排泄水孔进水口的底部应铺设厚30cm，宽50cm的粘土隔水层，泄水孔的进水侧设反滤层厚度为0.3m，如图2.2所示。2010级路基工程课程设计3图2.2重力式挡土墙的排水设施示意图2.3沉降缝与伸缩缝本段路线把沉降缝与伸缩缝结合在一起，沿墙长10m或与其他建筑物连接处设置。沉降缝与伸缩缝全高设置，宽度为0.03m，缝内沿墙内、外、顶三边填塞沥青麻筋，如图2.3所示。图2.3重力式挡土墙正面图2010级路基工程课程设计4第3章按墙高确定的附加荷载强度进行换算车辆荷载作用在挡土墙墙背填土上所引起的附加土体侧压力，将其换算为重度与墙后填土相同的均布土层，挡土墙设计中，换算均布土层厚度)(0mh可直接由挡土墙高度确定的附加荷载强度计算，即qh0（3.1）式中：——墙后填土的重度)/(3mkN；q——附加荷载强度)(kPa，按表3.1取值。附加荷载强度表3.1墙高)(mH)(kPaq墙高)(mH)(kPaq0.20.200.100.10注：由线性内插法确定。，qmH0.10~0.2mmkNkPaqh658.0/1884.11302010级路基工程课程设计5第4章确定破裂面交于路基的位置（1）假设破裂面交于荷载中部令20039.61)53.82()658.0253.82(21))(2(21mHahHaA2000654.814tan)658.022253.8(53.821658.0)5.046.3(46.3221tan)22(21)(21mhaHHhdbabB因5.665.171435537.0)tan)(tan(costantan00AB则24.28537.0arctan（2）破裂棱体范围内的路基宽度mbHaHB78.746.314tan53.824.28tan)253.8(tantan)('0荷载内边缘距墙背顶点:mdb96.35.046.3荷载外边缘距墙背顶点:mldb46.115.75.046.30mBm46.1178.796.3'0破裂面交于路基面的荷载内与假设一致.2010级路基工程课程设计6第5章计算土压力kNBAG17.749)]654.8(24.28tan39.61[18)tan(00kN19.338)66.58.242sin()3524.28cos()654.824.28tan39.61(18)sin()cos()tan(00BAEa土压力的水平和垂直分力为：kNEEax35.2885.1714cos(19.338)cos(）kNEEay70.1765.1714sin(19.338)sin(）土压力的反向如图5.1所示。图5.1土压力图2010级路基工程课程设计7第6章稳定性验算6.1抗滑稳定性验算单位长度挡土墙的自重G挡土墙面积为256.25mA则kNAGG32.562156.25221保证挡土墙抗滑稳定性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。即xQyQEGErG101tan9.09.0（6.1）式中：G——作用于基底以上的重力)(kN，浸水挡土墙的浸水部分应计入浮力；yE——墙后的主动土压力竖向分量)(kN；xE——墙后的主动土压力水平分量)(kN；pE——墙前的被动土压力水平分量)(kN，当为浸水挡土墙时，0pE；0——基底的倾斜角)(，基底为水平时，00；21,QQ——主动土压力的分项系数、墙前的被动土压力的分项系数，可按表6.1的规定选用；——基底与地基间的摩擦系数。表6.1承载能力极限状态作用（或荷载）分项系数情况荷载增大对挡土墙结构起有利作用时荷载增大对挡土墙结构起不利作用时组合Ⅰ，ⅡⅢⅠ，ⅡⅢ垂直恒载G0.901.20恒载或车辆荷载、人群荷载的主动土压力1Q1.000.951.401.30被动土压力2Q0.300.50水浮力3Q0.951.10静水压力4Q0.951.05动水压力5Q0.951.202010级路基工程课程设计8本段路线挡土墙不考虑墙前被动土压力。xQyQEGErG101tan9.09.069.40306.44335.2884.12.032.5629.05.070.17632.5629.0因此该挡墙抗滑稳定性满足要求。6.2抗倾覆稳定性验算倾覆稳定方程0)(9.01yxxyQGZEZEGZ（6.2）式中：GZ——墙身重力、基础重力、基础上填土的重力及作用于墙顶的其他荷载的竖向力合力重心到墙趾的距离（m）；xZ——墙后主动土压力的竖向分量到墙趾的距离（m）；yZ——墙后主动土压力的水平分量到墙趾的距离（m）；pZ——墙前被动土压力的水平分量到墙趾的距离（m）；其余符合意义同前。mZy37.3mZx36.4mZG29.2092.56837.335.2884.136.470.176129.232.5629.09.0)(9.0211mkNZEZEGZZEZEGZyxQxyQGyxxyQG因此该挡墙抗倾覆稳定性满足要求。2010级路基工程课程设计9第7章基底应力及合力偏心距验算为保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算。同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。基础地面的压应力计算挡土墙地基计算时，各类作用（或荷载）组合下，作用效应组合设计值计算式中的作用分项系数，除被动土压力分项系数3.02Q外，其余作用（或荷载）的分项系数规定均为1。（1）基底的总竖向力设计值可用公式（7.1）计算01011sincos)(xQyQGEWEGN（7.1）式中：1N——每延米作用于基底的总竖向力设计值)(kN；yE——墙背主动土压力（含附加荷载引起）的垂直分力)(kN；xE——墙背主动土压力（含附加荷载引起）的水平分力)(kN；W——低水位浮力)(kN（指常年淹没水位）。kNEWEGNxQyQG19.7813.11sin35.2880.13.11cos)070.1760.12.132.562(sincos)(01011作用于基底形心的弯矩mkNMMMGE38.932)31.032.562(2.176.17.176855.235.2884.12.14.11（2）基底合力偏心距作用于基底的合力偏心距为1NMe（7.2）式中：M——作用于基底的弯矩。基底合力偏心距应满足表7.1的要求。表7.1基底合力偏心距地基条件合力偏心距地基条件合力偏心距非岩石地基6/Be软土、松砂、一般黏土6/Be较差的岩石地基5/Be紧密细沙、黏土5/Be坚密的