挡土墙课程设计计算书

'1.设计资料1.1基础资料①省道S313，路基宽10米，路面宽7米，两侧路肩宽各1.5米，在桩号K2+150~K2+250段为填方路堤，填方边坡坡度为1:1.5。为保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，拟采用重力式挡土墙。②墙高6.2米，墙背仰斜坡度1:0.24（=13.5°），墙身分段长度20米。③墙背填土重度γ=18.5KN/m3，内摩擦角φ=38°；填土与墙背间摩擦角δ=19°，地基为岩石，地基容许承载力σ=450KPa，基底摩擦系数f=0.45④砌体重度γ=22.5KNm3，砌体容许压应力σ=550KPa，容许剪应力τ=105KPa1.2设计依据①挡土墙课程设计任务书②《公路路基设计规范》JTGD30-245③《路基路面工程》第四版——人民交通出版社201416 2.初拟挡土墙结构形式、尺寸2.1墙身结构形式、尺寸挡土墙高6.2m，挡墙以上边坡高a=1m，初拟挡墙顶宽1.0m2.2基础结构形式、尺寸采用扩大浅基础，初选基础埋深为1.0m，厚度为0.5m，净边宽为0.25m，高宽比为2：1。挡墙形式如图2-1图2-1挡墙形式16 3.确定车辆荷载及当量土柱高度挡土墙设计中，换算均布土层厚度h0（m）可直接由挡土墙高度确定的付家何在强度计算。即h0=qγ（3-1）式中：γ——墙后填土重度q——附加荷载强度（KPa），按表3-1取值表3-1附加荷载强度q墙高H（m）q（KPa）≤2.020.0≥1010.0注：H=2.0~10.0m时，q由线性内插法确定。H=6.2m，由线性内插法确定q=20-（6.2-2）×20-1010-2=14.75（KPa）换算均布土层厚度h0=qγ=14.7518.5=0.80m16 4.破裂面棱体位置确定4.1破裂角θ计算假设破裂面交于荷载中部，如图4-1，则有：ψ=α+δ+φ=-13.5°+19°+38°=43.5°式中：α——墙背倾斜角（°），俯斜墙背为正，仰斜墙背为负δ——墙背与填土间的摩擦角（°）φ——填土的内摩擦角（°）因为ψ<90°图4-1假设破裂面位置图令破裂棱体的断面面积S=A0+B0A0=12a+H+2h0a+H=121+6.2+2×0.81+6.2=31.68B0=12ab+b+dh0-12HH+2a+2h0tanα=12×1×1.5+1.5+0×0.8-12×6.26.2+2×1+2×0.8tan-13.5°=9.24m2tanθ=-tanψ+cotφ+tanψB0A0+tanψ=-tan43.5°+cot38°+tan43.5°9.2431.68+tan43.5°=-0.95+1.28+0.950.29+0.95=0.7129m2θ=35.5°16 4.2验算破裂面是否交于荷载范围内破裂棱体长度L0=H+atanθ+Htanα-b=7.2×0.7129-6.2×0.24-1.5=2.14m车辆荷载分布宽度L=10m所以L00（6-1）式中：G——挡土墙自重Ex，Ey——墙背主动土压力的水平与垂直分力（KN）；16 Ep——墙前被动土压力的水平分量（KN），当为浸水挡土墙时，Ep=0α0——基底倾斜角（°）μ——基底摩擦系数，取0.45；γQ1，γQ2——主动土压力和墙前被动土压力分项系数。1.2G+γQ1Ey+Extanα0-γQ2Eptanα0μ+1.2G+γQ1Eytanα0-γQ1Ex+γQ2Ep>0=(1.2×156.375+1.4×8.2)×0.45-1.4×72.02=-11.22<06.2.2滑动稳定系数KcKc=N+Ex-Ep‘tanα0μ+Ep‘Ex-Ntanα0（6-2）式中：N——作用于基底上合理的竖向分力（KN），浸水挡土墙应计浸水部分的浮力；Ep‘——墙前被动土压力水平分量的0.3倍（KN）Kc=N+Ex-Ep‘tanα0μ+Ep‘Ex-Ntanα0=（139.5+16.875+8.2）×0.4572.02=1.03Kc<1.3所以抗滑稳定性不足6.3抗倾覆稳定性验算6.3.1滑动稳定方程0.9GZG+γQ1EyZx-ExZy+γQ2EpZp>0（6-3）式中：ZG——墙身、基础及其上的土重合力重心及作用于墙顶的其他荷载的竖向合力重心到墙趾的水平距离（m）；Zx——墙后主动土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离（m）；Zy——墙后主动土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离（m）；Zp——墙前被动土压力的水平分量到墙趾的距离（m）。0.9GZG+γQ1EyZx-ExZy+γQ2EpZp>016 =0.9×139.5×1.49+16.875×0.75+1.4×(8.2×2.28-72.02×1.55)+0=68.35>06.3.2抗倾覆稳定系数K0K0=GZG+EyZx+Ep’ZpExZy（6-4）=139.5×1.49+16.875×0.75+8.2×2.2872.02×1.55=2.14K0>1.3所以抗倾覆稳定性满足要求。6.4基底应力和合力偏心距验算6.4.1合力偏心距验算e=MN1=1.2ME+1.4MGGγG+γQ1Ey-Wcosα0+γQ1Exsinα0（6-5）式中：M——作用于基底形心的弯矩ME——由填土恒载土压力所引起的弯矩；MG——由墙身及基础自重和基础上的土重引起的弯矩上式中，弯矩为作用于基底形心的弯矩，所以计算时，先要计算对形心的力臂：根据前面计算过的对墙趾的力臂，可以计算出对形心的力臂。ZG1‘=ZG1-B2=1.49-0.5=0.99mZG2‘=ZG2-B2=0.75-0.5=0.25mZx‘=Zx+B2tanα0=2.28mZy‘=Zy+B2tanα0=1.55me=MN1=1.2ME+1.4MGGγG+γQ1Ey-Wcosα0+γQ1Exsinα0=1.2EyZy‘-ExZx‘+1.4G1ZG1‘+G2ZG2‘GγG+γQ1Ey-Wcosα0+γQ1Exsinα0=1.2×8.2×1.55+72.02×2.28+1.4139.5×0.99+16.875×0.251.2×172.01+1.4×8.2-0×116 =0.080m0=(1.2×156.375+1.4×8.2)×0.60-1.4×72.02=18.65>0抗滑动稳定性系数：Kc=N+Ex-Ep‘tanα0μ+Ep‘Ex-Ntanα0=（139.5+16.875+8.2）×0.6072.02=1.37Kc>1.3所以抗滑稳定性满足要求。确定挡墙高6.2米，墙背仰斜坡度1:0.24（=13.5°），墙身分段长度20米。墙背填土重度γ=18.5KN/m3，内摩擦角φ=38°；填土与墙背间摩擦角δ=19°，地基为岩石，地基容许承载力σ=450KPa，基底摩擦系数f=0.60砌体重度γ=22.5KNm3，砌体容许压应力σ=550KPa，容许剪应力τ=105KPa7.2工程数量表表7工程数量表墙高（m）断面尺寸（m）混凝土（m3/m）h1HH1B1b16.206.26.21.01.06.28.附属设施设计8.1泄水孔布置对于重力式挡土墙，应沿墙高和墙长设置泄水孔，泄水孔应具有向墙外倾斜的坡度，其间距一般为2.0~3.0m，上下交错设置。如图8-116 a）b）图8-1挡土墙排水设施示意图8.2沉降缝地基不均匀沉降而引起墙身开裂，应根据地基地址条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。重力式挡土墙，挡土墙高度突变或基底地质、水文情况变化处，应设沉降缝；平曲线路段挡土墙按折现布置时，转折处宜设置沉降缝。沉降缝可全高设置，其宽度宜取0.002~0.03m。8.3墙后排水层如图7-2图8-2排水层示意图16 9.设计图纸及工程量9.1整体布局，如图8-1图9-1平面布置图16 9.2挡土墙总体方案布置图，如图8-2图9-2立面布置图10.参考文献《公路路基设计规范》《路基路面工程》第四版——人民交通出版社201416'