第八章-挡土墙设计

第八章挡土墙设计第八章挡土墙设计一、设计资料：1.浆砌片石重力式路堤墙，墙身高11.395米，墙上填土高3米，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1：0.15－1：0.35，墙身分段长度15米。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＝17kN／m3，计算内摩擦角Φ＝35°,填土与墙背间的内摩擦角δ＝Φ/2。4.地基为软岩，容许承载力f＝600kPa，基底摩擦系数μ＝0.40。5.墙身材料2.5号砂浆砌25号片石，砌体容重23kN／m3，砌体容许压应力[σa]=1400kPa，容许剪应力[τ]＝50kPa，容许弯拉应力[σwl]＝80KPa。二、计算参数设计挡土墙墙身高度为11.395米，墙上填土高为3米，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1:0.25。墙背填土计算内摩擦角35，填土与墙背间的摩擦角03172。墙背与竖直平面的夹角1425.0arctan。图1挡土墙初步设计图三、车辆荷载换算1、不计车辆荷载作用时破裂棱体宽0B（1）假设破裂面交于荷载内边坡：P＝cosαsinβcos(ψ－）－sincosψcos（α－β）=0.235第八章挡土墙设计Q=cos(α－β)cos（ψ＋）－cos(ψ－）cos（α＋δ）=-0.805R＝cossinψcos(α－β）－sinαcos（ψ－）cosβ=0.544926.0499.22])4([或PPRQQQtgbtgtanHaH）（与假设不符合，故舍去。（2）假设破裂面交于路基中：A=2)()2(aHtgaHHab=234.511.395(11.39523)(14')(11.3953)tg=0.3045.380317)14(35()()38.5(3538.5)(38.50.304)0.5834tgtgctgtgtgAtgctgtgtg3015'33.43''btanHtanaH）（故与假设相符合，满足题意。B=（H+a）tan--Htan-b=6.74m验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：(H+a)tanθ=8.40m荷载内缘至墙踵：b-Htanα+d=8.09m荷载外缘至墙踵：b-Htanα+d+b0=13.59m故破裂面交于荷载内，与原假设相符，所选用公式正确。2、布载，换算土层厚度（1）计算破裂棱体宽度范围内的车重G纵向：取重车的扩散长度横向：车辆外侧车轮中线距路面（或硬路肩）宽度、安全带边缘的距离为0.5米。纵向分布长度：L=0(2)3014(11.37523)3024.03HatgtgLm15m挡土墙计算长度L取15m。车辆荷载总重G计算如下：破裂面在最左侧车辆范围内，即有半辆车的车轮在破裂棱体内，所以第八章挡土墙设计KNG2755502121车辆重力标准值(2)确定换算土层厚度0GhBL0GhBL=2750.16176.7415m四、考虑车辆荷载作用的土压力计算1、计入0h求算破裂棱体宽B由于未计入车载时破裂面出现在路基中，故假设计入荷载时出现在路基中：（1）计算棱体参数计算tan，求算角根据《公路路基设计手册》表3-2-1中第六类公式A=)2)(()22()(2000haHaHthaHHdbhab=34.520.16(4.50.75)11.395(11.3952320.16)tan(14)(11.3953)(11.395320.16)=0.3093tantan(tantan)(tan)tan38.5(tan35tan38.5)(tan38.50.3093)0.691cAc3438'40.1''（2）计算破裂棱体宽度值BB=()tantan(11.3953)0.69111.395tan(14)4.52.61mHaHb∴破裂面符合假设2、计算主动土压力和其作用位置①主动土压力系数Kcos()cos(34.635)(tantan)(tan34.6tan(14))0.342sin()sin(34.638.5)第八章挡土墙设计②主动土压力E10.51.7334.6(14)dhmtgtgtgtg34.53tan34.65.5234.6(14)batghmtgtgtgtg41311.3951.735.524.145hHhhm30412222235.5220.164.1451(1)1(1)1.401211.395211.39511.395hhhaKHHH221111711.3950.3421.401238.16122ErHKKKNcos()238.606cos(141730)238.161xEEKNsin()238.606sin(141730)14.539yEEKN③土压力作用点位置230442122()(32)3311.3953(11.3955.52)0.164.145(34.145211.375)2.613311.3951.401yaHhhhhHHZHKmtan2.612.61tan(14)3.26yZxBZm五、设计挡土墙截面1、初拟墙顶宽度12.5Bm，墙底宽度22Bm，基底倾斜角度tan=0.2，砌体容重25kN／m3。面积S=11.3952.5-0.0952.52.5=29.082m，每延米砌体自重：G=29.08×25=727KN2、抗滑稳定性验算-'00tantanxppcxNEEEKEN=00(tan)(70274.04238.1610.2)0.43.391.3()tan238.161(7274.04)0.2yxxyGEEEGE∴抗滑稳定性符合要求。第八章挡土墙设计3、抗倾覆稳定性验算图2挡土墙截面示意图土压力对墙趾的力臂为：3.02Zgm3.50.073.47Zxm40.293.71Zym'0GyxppxyGZEZEZKEZ=7273.024.043.472.501.5238.1613.71∴抗倾覆稳定性符合要求。4、地基承载力验算查课本表8-5，取荷载增大对挡土墙结构起不利作用时的系数计算。11010cossinGQyQxNGEWE=7271.24.041.4cos11.31.4238.161sin11.3795.7kNGyxxyNyGZEZEZZGE=7273.024.043.47238.6063.711.8127274.04第八章挡土墙设计'2.91.812-0.36222NBeZ∵6'Be=0.412∴1maxmin6||795.7460.362(1)(1)556.66,0600'2.52.9NePkPafkPaAB∴地基承载力符合要求5、墙身截面强度验算①抗压强度验算K=881210.3621256()1256()2.50.7990.362112()112()2.5ooeBeB0111()KKjGGQQQciQiKARNNNN墙底的验算：kNrAfaK57.27831.2/600143.175.0/jN01()0.95(1.27271.44.04)834.15968.49GQyrrGrEKNKNfaKjrAN/∴基底墙身抗压强度符合要求墙身H/2处的验算：10.751.703tantantan34.6(14)dhmtgan3tan4.53tan34.65.517tantan34.6tan(14)bahmtg4135.69751.7035.517-1.5405hHhhm30412222235.60920.16-1.54051(1)1(1)1.5325.697525.69755.6975hhhaKHHH22111175.69750.3421.53144.3822ErHKKKN第八章挡土墙设计cos()144.38cos(141730)144.11xEEKNsin()144.38sin(141730)8.814yEEKN3.31;3.37yZmZxmGyxxyNyGZEZEZZGE=363.51.1250.992.2416.121.221.6363.58.814'1.51.60.3522NBeZ6'Be=0.4161N01()0.95(1.2363.51.48.814)426.13GQyrrGrEkNK=881210.351256()1256()2.50.810.35112()112()2.5ooeBeB/0.82211400/2.31981.82426.12KfaArkNkN∴墙身H/2抗压强度符合要求②正截面抗剪强度验算1jjjmKARQfN剪力产生的原因为水平方向的主动土压力分量，取控制截面墙底处：1.4E333.4254jxQkN1jjjmKARQfN=2500.42795.7377.482.31kN∴墙身正截面抗剪强度符合要求。墙身H/2处：1.4E201.757jxQkN1jjjmKARQfN=2500.42426.12222.1262.31kN第八章挡土墙设计∴墙身H/2处截面抗剪