重力式挡土墙设计

1重力式挡土墙设计1.设计目的在掌握挡土墙设计的基本原理前提下，进行挡土墙设计，进而掌握挡土墙尤其是重力式挡土墙的设计方法。2.题目描述和要求挡土墙设计初始条件：1）浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1：1.5，墙身纵向分段长度为10m，路基宽度26m,路肩宽度3.0m；2）取汽车荷载边缘距路肩边缘md5.0；3）设计车辆荷载标准值按公路——Ⅰ级汽车荷载采用，即相当于汽车——超20级、挂车——120（验算荷载）；4）粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数30.0，地基容许承载力KPa2500；5）其他参数具体见以下3.1中所述设计参数。3.挡土墙设计计算书3.1设计参数图3-1-1挡土墙参数图2如图3-1-1，挡土墙墙体高为H=7m，基础埋置深度D=1.5m,墙身纵向分段长度为L=10m；墙面与墙背平行，墙背仰斜，仰斜坡度1：0.25，14，墙底倾斜度tan0=0.190,倾斜角0=10.76°；墙顶的填土高度为a=3.0m,填土边坡坡1：1.5，69.335.1arctan1，汽车荷载边缘距路肩边缘d=0.5m；墙后的填土为砂性土内摩擦角=35°，填土与墙背外摩擦角=/2=17.5°，填土容重=18KN/m3；墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，墙身砌体容重k=22KN/m3,砌体容许压应力[a]=600KPa,砌体容许剪应力[]=100KPa,砌体容许拉应力[wl]=60KPa；地基容许承载力[0]=250KPa。3.2车辆荷载换算经常表可得q=13.75，h0=q=mKNKPa/1875.13=0.764m3.3主动土压力计算3.3.1计算破裂角经试算，按破裂面交于荷载中部进行计算：4.010)764.0273(25.0)764.0213(75764.025.43H))(a2hH(a)tan2h2aH(H-d)(b2ab000hA5.17143538.5°90°（下式中间取加号）tan=-tan+))(tantan(cotA=-0.7954+)7954.04.0)(7954.04281.1(3=0.8346=39.8°3.3.2计算主动土压力及其作用点位置3.3.2.1计算主动土压力aKtantan)sin()cos(=1565.0)]25.0(8346.0[3.78sin8.74costantan2dhm855.05846.05.0mabh41.35846.08346.035.4tantantan3mmmmhhHh735.241.3855.00.732111K21032212HhhHhHa=733.149735.2764.021441.317321mKNKKHEaa/6.119733.11565.04918212112mKNEEax/38.1195.3cos6.119)cos(mKNEEay/3.75.3sin6.119)sin(3.3.2.2计算主动土压力的合力作用点12110233)23()(3KHHhhhhHaHZx=m44.2733.1493)14735.23(735.2764.0)41.37(3372因墙底倾斜，需要把求得的xZ、yZ修正为1xZ、1yZ：经验算，取挡土墙顶宽为mb0.21，mbZZxx06.219.00.244.2tan011mZbZxy525.2)25.0(06.20.2tan1113.3.3被动土压力4墙前被动土压力忽略不计，偏于安全。3.4挡土墙计算图3-4-1挡土墙计算图3.4.1抗滑稳定性验算墙身体积计算：3011124.1319.00.20.70.2)tan(mbHbV32021238.019.00.25.0tan5.0mbV墙身体积计算：KNmKNmVGk28.291/2224.133311KNmKNmVGk36.8/2238.03322KNKNKNGGG64.29936.828.19221稳定性验算：xQyQxyQEEGEEG10101tan)1.1()]tan(1.1[38.1194.119.0)3.74.164.2991.1(3.0)]19.038.1193.7(4.164.2991.1[0914.8(则1b满足条件)5求抗滑稳定系数：KNKNKNEGNy94.3063.764.2993.1][62.119.094.30638.1193.0)19.038.11994.306(tan]tan[00cxxcKNEENK即挡土墙满足抗滑稳定性要求。3.4.2抗倾覆稳定性验算墙身自重力臂计算：mbnbHZG83.10.225.019.00.275.0])tan[(5.01011mbZG365.10.219.025.05.03/15.0)]tantan5.0(3/15.0[102抗倾覆稳定系数计算：5.1][29.206.238.119515.23.7365.164.29983.136.801122110KZEZEZGZGKxxyyGG即挡土墙满足抗倾覆稳定性要求。3.4.3基底合力偏心距验算mNZEZEZGZGZxxyyGGN0.194.306515.26.1198133.562/)(112211mbbB905.119.0)25.0(22tantan011mmBmmmZBeN3175.06905.16045.00.12905.120即基底合力偏心距满足要求。3.4.4地基承载力验算)905.10475.061(905.13.764.299)61()61(002,1BeBEGBeANydkPakPa250][13723.1850即地基承载力满足要求。3.4.5墙身强度验算6墙面与墙背平行，截面最大应力位于接近基底处，由基底应力计算结果知墙身正应力满足墙体材料强度要求。墙身剪应力及弯拉应力很小，计算从略。4.总结通过此次课程设计，我了解了挡土墙设计的基本原理，初步掌握了重力式挡土墙设计的一般方法。参考书目：1.方左英.路基工程.北京：人民交通出版社，1987.2.邓学钧.路基路面工程（第二版）.北京：人民交通出版社，2005.3.何兆益，杨锡武.路基路面工程.北京：人民交通出版社，2006.8.4.姚祖康.道海：路基和路面工程.上同济大学出版社，2005.5.高大钊.土质学与土力学.北京：人民交通出版社，2001.