重力式挡土墙设计实例

1（一）重力式挡土墙设计实例1、某二级公路重力式路肩墙设计资料如下：（1）墙身构造：墙高5m，墙背仰斜坡度：1：0.25（＝14°02′），墙身分段长度20m，其余初始拟采用尺寸如图3－40示；（2）土质情况：墙背填土容重γ=18kN/m3，内摩擦角φ=35°；填土与墙背间的摩擦角δ＝17.5°；地基为岩石地基容许承载力[σ]＝500kPa，基地摩擦系数f=0.5；（3）墙身材料：砌体容重γ=20kN/m3，砌体容许压应力[σ]＝500kPa，容许剪应力[τ]＝80kPa。11H＝5.0h=0.190h10.2：11：0.251：0.25H=4.81b=0.98xy0图3－40初始拟采用挡土墙尺寸图2、破裂棱体位置确定：（1）破裂角（）的计算假设破裂面交于荷载范围内，则有：14021730353828＝＝＝90因为00000111()(22)tan0(00)(2)tan222BabbdhHHahhHHh01(2)tan2HHh00011(2)()(2)22AaHhaHHHh根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：200BtgtgctgtgtgAtgctgtgtgtg382835382838281402tgctgtgtgtg0.79451.4280.79450.79450.250.729136544（2）验算破裂面是否交于荷载范围内：破裂契体长度：050.72910.252.4LHtgtgm车辆荷载分布宽度：121.81.30.63.5LNbNmdm所以0LL，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。3、荷载当量土柱高度计算：墙高5米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度：q＝16.25kN/m2，016.250.918qhm＝4、土压力计算011205.0205.01722AaHaH0＝h0.9011122tan5.0502tan1424.25222BabbdHHa00＝hh＝0+0-0.9根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：a003654435tan18170.72914.2549.25sinsin365443828EABKNcoscosXa49.25142173049.14EEKNcoscosyasin49.25sin14217302.97EEKN5、土压力作用点位置计算：51.36H10K＝1+2h1+20.9X101/3/35/30.9/31.361.59ZHhKm－查数学手册X1Z－土压力作用点到墙踵的垂直距离；36、土压力对墙趾力臂计算基地倾斜，土压力对墙趾力臂：XX111.590.191.4ZZhmy1X0.981.40.251.33ZbZtgm7、稳定性验算（1）墙体重量及其作用点位置计算：挡墙按单位长度计算，为方便计算从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分，上部分为四边形，下部分为三角形：1110.984.484.71VbHm114.712094.28GVKN＝G11111.09ZHtgbm/2－查数学手册21110.50.980.190.093Vbhm/22211.86GVKNG20.6510.6510.980.64Zbm－查数学手册（2）抗滑稳定性验算：00.21111836倾斜基地：（＝），验算公式：Q1yx0Q2P0Q1y0Q1xQ2P1.1tantan1.1tan0GEEEGEEE1.196.141.42.9749.140.19800.51.196.141.42.970.1981.449.140105.751.42.979.730.5105.754.160.19868.8010.280所以抗滑稳定性满足。（3）抗倾覆稳定性验算：GQ1yxxyQ1pp0.80GZEZEZEZ0.894.281.091.860.641.42.971.449.141.3302.50所以倾覆稳定性不足，应采取改进措施以增强抗倾覆稳定性。重新拟定b1＝1.02m倾斜基地，土压力对墙址力臂：X1.4Zm＝y1x1.021.40.251.37ZbZtgm41111.024.814.91VbHm14.912098.12KNGG1110.50.54.8714021.021.11ZHtgbtgm2110.50.51.020.190.10VbHm20.0969201.94GKNG210.6510.66ZbmGQ1yxxyQ1pp0.80GZEZEZEZ0.894.121.111.940.661.42.971.449.141.3301.440所以倾覆稳定性满足。8、基地应力和合力偏心矩验算1）合力偏心矩计算EG1Q10Q101.21.4cossinGyxMMMeNGEWE上式中弯矩为作用与基底形心的弯矩，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，可以计算对形心的力臂。G1G11.090.510.582BZZmG2G20.640.510.132BZZmXX0tan1.40.510.1981.52BZZmyy1.330.510.822BZZmEG1Q10Q101.21.4cossinGyxMMMeNGEWE1122Q10Q101.21.4cossinyyxxGGGyxEZEZGZGZGEWE1.22.970.8249.141.51.498.120.581.940.13100.141.21.42.9700.981.449.140.1910.0440.26mBm所以基底合力偏心矩满足规范的规定。52）基地应力验算161NepAB252.5560.0411.021.02max307.02kPapmin188.17kPapmax307.02kPa500kPap所以基底应力满足要求。9.截面内力计算墙面墙背平行，截面最大应力出现在接近基地处，由基地应力验算可知偏心矩及基地应力满足地基承载力，墙身应力也满足，验算内力通过，墙顶顶宽1.02m，墙高5m。10.设计图纸及工程量（1）典型断面如图3－41所示，立面布置图3－42所示，平面布置图3－43所示。（2）挡土墙工程数量见表3－28。工程数量表表3－28墙高（单位：m）断面尺寸（单位：m）7.5号浆砌片石（单位：m3/m）h1HH1B1b15.00.195.04.811.021.024.84路肩墙墙体间隔20米设置沉降缝一道，缝内用沥青麻絮嵌塞；泄水孔尺寸10×10cm，2--3米布置一个，泄水孔应高出地面不小于30厘米；墙背均应设置50厘米砂砾透水层，并做土工布封层；60.19排水管回填砂砾厚50厘米土工布3%1.0231:0.251.025.030%1:0.254.810.2:1图3－41典型断面图20锥坡2沉降缝沉降缝20沉降缝2路肩边缘线20泄水孔2图3－42立面布置图图3－43平面布置图