重力式挡土墙设计示例

1路基与路面工程课程设计任务书题目:重力式挡土墙设计（一）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）基底倾斜角0：tan0＝0.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘d=0.5m；（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）墙后填料砂性土容重=183/mkN,填料与墙背的外摩擦角=0.5；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0.30，地基容许承载力[0]=250akP；（5）墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，圬工容重k=223/mkN，容许压应力aakP600][，容许剪应力ajkP100][][，容许拉应力aLkP60][；墙后砂性土填料的内摩擦角：34°墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度（1:n）：1:0.25墙高H：7m墙顶填土高a：3.0m（二）要求完成的主要任务：按《公路路基设计规范》（JTGD30－2004）“5.4挡土墙”一节，采用极限状态设计法进行设计：（1）车辆荷载换算；（2）计算墙后主动土压力aE及其作用点位置；（3）设计挡土墙截面，墙顶宽度和基础埋置深度应符合规范要求。进行抗滑动稳定性验算及抗倾覆稳定性验算；（4）基础稳定性验算与地基承载力验算；（5）挡土墙正截面强度及抗剪强度验算。2重力式挡土墙设计1设计参数挡土墙墙高H=7m，取基础埋置深度D=1.5m，挡土墙纵向分段长度取L=10m；路基宽度26m，路肩宽度3.0m；墙面与墙背平行，墙背仰斜，仰斜坡度1:0.25，=－14.03°，墙底（基底）倾斜度tan0=0.190，倾斜角0=10.76°；墙顶填土高度a=3.0m，填土边坡坡度1:1.5，=arctan（1.5）1=33.69°，汽车荷载边缘距路肩边缘d=0.5m墙后填土砂性土内摩擦角=34，填土与墙背外摩擦角=/2=17，填土容重=18kN/m3；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数μ=0.30；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。2车辆荷载换算0.78m3主动土压力计算3.1计算破裂角18140qh34.0)78.0237()37()03.14tan()78.02327(7)5.05.4(78.025.43)2)((tan)22()(2000haHaHhaHHdbhabA97.361703.1434ω86.0)4.097.36)(tan97.36tan34(cot97.36tan))(tantan(cottantanAωωω69.40墙底到路肩的水平距离为3.75m，路肩宽3m，墙底至破裂面与路基交点距离为m7.1886.0)5.27(，3+3.75=6.75＜8.17破裂面交于荷载内进行计算直线形仰斜墙背，且墙背倾角较小，不会出现第二破裂面。3.2计算主动土压力aE及其作用点位置3.2.1计算主动土压力aE25.086.05.0tantan2dh0.82m25.086.086.035.4tantantan3abh3.1m16.0)03.14tan(7.40tan)97.367.40sin()347.40cos(tantan)sin()cos(）（ωaKm18.31.382.07321hhHh429.14918.378.02)721.31(73212)21(2121031HhhHhHaKmkN02.9129.116.04918212112KKHEaamkN72.4)03.1417sin(02.91)sin(mkN9.90)03.1417cos(02.91)cos(ayaxEEEE3.2.2计算主动土压力的合力作用点位置m55.229.1493)7218.33(18.378.0)1.37(3373)23()(321211023KHHhhhhHaHZxm61.1190.0)03.14tan(7.17.1tantan011bbBm25.225.055.261.1tanxyZBZ墙底（基底）倾斜，需把求得的xZ、yZ修正为1xZ、1yZ,即：1xZ＝xZ－01tanb，1yZ＝1b－1xZtan（见“附录”的图）5m24.2)03.14tan(18.27.1tanm18.2190.07.155.2tan111011xyxxZbZbZZ3.3被动土压力墙前的被动土压力忽略不计。偏于安全。4挡土墙计算只对荷载组合II进行计算。4.1拟定挡土墙顶宽经试算，取挡土墙顶宽为1b=1.6m4.2抗滑动稳定性验算墙身体积计算：630111m71.10)190.06.17(6.1)tan(bHbV320212m24.0190.06.15.0tan5.0bV321m95.1024.071.10VVV墙身自重计算:1G＝kN62.2352271.101kV，2G＝kN28.52224.02kV，kN9.24028.562.23521GGG抗滑稳定性验算：008.139.9040.1190.0)72.440.19.2401.1(3.0)190.09.9072.4(4.19.2401.1tan)1.1()tan(1.110101＞xQyQxyQEEGEEG墙身自重力臂计算：65.16.125.0190.06.175.0])tan[(5.01011bnbHZG09.16.1)047.05.0(315.0)]tantan2/1(3/12/1[102bZG63.19.24009.128.565.162.235)(2211GZGZGZGGGkN62.24572.49.24021yEGGN抗滑稳定系数:7.1190.062.2459.903.0190.09.9062.245tan]tan[00NEENKxxC＞1.3满足要求74.3抗倾覆稳定性验算05.4)55.29.9025.272.4(4.163.19.2408.0)(8.0111＞xxyyQGZEZEGZ抗倾覆稳定系数:5.104.218.29.9024.272.409.128.565.162.2351122110xxyyGGZEZEZGZGK满足要求4.4基底合力偏心距验算N至墙趾A的距离m84.062.24518.29.9024.272.409.128.565.162.235112211NZEZEZGZGZxxyyGGN基底合力偏心距035.084.0261.120NZBe；4.5地基承载力验算kPa2506.4172)61.1035.061(61.12.6245)61(001＜kPaBeBNkPa2506.613261.1035.06161.12.6245)61(002＜kPaBeBN满足要求4.6墙身强度验算