衡重式挡土墙课程设计

衡重式挡土墙课程设计1、设计资料（1）地形中浅切割褶皱剥蚀中低山地区，地势起伏较大。（2）工程地质条件自上而下土层依次如下：①号土层：耕植土，厚约0.9m，黄褐色，含大量有机质。②号土层，中风化砾岩，厚度未揭露，地基容许承载力R=800kPa。（3）墙身及墙后填料材料参数填料，353mkN18，下墙2，上墙（假想墙背）。墙身容重3kmkN22。基底摩擦系数f=0.6。圬工材料[a]=600kaP，[1]=100kaP，j500kaP。（4）荷载参数本题组号为5，挡土墙高度8.1m，车辆荷载换算等代土层厚度为0h0.55m，分布在路基横断面方向的宽度0b=5.5m。（5）水文地质条件本次勘测未发现地下水，可不考虑地下水影响。2、初步确定墙身尺寸挡土墙高8.1m，选用上墙1H=3m，选墙顶宽1b=0.5m,则上墙底宽1b=1.65m,下墙底宽B=1.53m,墙背俯斜1：0.33（'11518），衡重台宽1d=1.0m，下墙2H=5.1m，墙背仰斜1：0.27（'20615），墙面坡1：0.05，见下图：3、上墙土压力计算（1）求破裂角1计算破裂角，判别是否出现第二破裂面，假想墙背倾角见下图，2则有'1tan=0.3133.00.3tan1111HdH=0.67则'1=82.33假想破裂面交于荷载内，按表5.6第一类公式计算，得5.2723545ii521.0tani验核破裂面位置如下：第一破裂面距墙顶内缘距离为)tan(tan'11iH=3.0×（0.521+0.67）=3.573m＜0b=5.5m破裂面交于荷载内，与假设相符，而且也不可能出现其他情况，故采用此类计算公式。因为i＜'1，故出现第二破裂面。（2）计算第二破裂面上的主动土压力1E有表5.6第一类公式，有K=)245cos()245(tan2=)5.1745cos()5.1745(tan2=0.5871K=1+102Hh=1+0.355.02=1.36731E=1221KKH=0.5×18×3.0×3.0×0.587×1.367=64.98kNxE11Ecos(i)=64.98×cos(355.27)=30.03kNyE1=1Esin(i)=64.98×sin(355.27)=57.64kN对上墙1O的力臂为11133KhHZy=367.1355.030.3=1.134miyxZdbZtan1121=1.65+1-1.134×0.521=2.06m（3）计算上墙实际墙背上土压力'1E'1xE=xE1=30.03kN'1yE='1xEtan1=30.03×0.33=10kN对上墙1O的力臂为31'1HZy1.0m'1xZ1'12tanyZb=1.65-1.0×0.33=1.32m4、下墙土压力计算（1）求破裂角2假想破裂面交于荷载内，破裂角示意图如下，4按表5.7第一类公式得A=-tan2=-tan'0615=0.2722=235061435'='3666tan2=-tan+))(tantan(cotA=-2.311+)27.0311.2)(311.2428.1(=0.7952=48.38验核破裂面位置：堤顶破裂面距墙顶内缘的距离为)tan(tan'11iH)tan(tan222H=3×（0.67+0.521）+5.1×（0.795-0.25）=3.573+2.779=6.353m＞0b=5.5m则破裂面位于荷载外，与假设不符。应采用5.7表中第四类公式，0'0bb-)tan(tan'11iH=5.5-3.573=1.93mA=-21220'0tan)2(2HHHhb=-25.0)321.5(1.555.093.12=0.2122='3666tan2=-tan+))(tantan(cotA=-2.311+)21.0311.2)(311.2428.1(=0.7592='1237验核破裂面位置：堤顶破裂面距墙顶内缘的距离为)tan(tan'11iH)tan(tan222H=3×（0.67+0.521）+5.1×（0.759-0.25）=3.573+2.596=6.169＞0b=5.5m则破裂面位于荷载外，与假设相符。（2）计算土压力2E采用5.7表中第四类公式，得土压力系数：K=)tan(tan)sin()cos(2222=)25.048.38(tan08.105sin48.73cos5=0.1625.0759.093.1tantan22'02bh=3.54m2220211221HhhHHK01.2654.355.021.5612.326主动土压力：2E=12221KKH=0.5×18×5.1×5.1×0.16×2.326=87.12kNxE22Ecos（22）=87.12×cos（'30171.15）=87.04kNyE22Esin（22）=87.12×sin（''30170615）=3.65kN压力作用点：122222011223)43(33KHHhhhKHHZy=326.21.51.53)1.5454.33(54.355.0326.23331.5=2.23m222tanyxZBZ=1.53+2.23×0.25=2.09m5、墙身截面计算墙身截面计算如下图所示：6（1）墙身重及力臂①上墙墙身重1G为1G=)(21211bbHk=0.5×22×3×（0.5+1.65）=70.95kN对墙趾的力臂1GZ为1GZ=)(3)2(211212221212bbnHbbbbbbnH=)65.15.0(3305.0)65.11(65.165.15.025.01.505.02=0.91m②第二破裂面与墙背之间的土楔重gG)tan(tan'112iHd=3×（0.67-0.521）=0.447mgG=)(21211ddH=0.5×18×3×（1+0.447）=39.1kN对墙趾的力臂为1GZ=)(3tan)2(tan)(21111222212111121ddHddddddHbHHn=0.05×8.1+0.5+3×0.33+347.1333.03)1894.0(447.0447.0112=1.81m③土楔体上的荷载重qGqG=20dh=18×0.55×0.447=4.43kN对墙趾的力臂为212121)(dbHHnZq=0.05×8.1+0.5+0.5×0.447=1.13m④下墙墙身重2G为2G=)(21122BdbHk=0.5×22×5.1×（1.65+1+1.53）=234.5kN对墙趾的力臂为72GZ=)]([3])(2[])()([21212212122bdBnHBdbdbdbBB=)65.253.1(31.505.0]53.165.22[]65.2)165.1(53.153.1[22=1.21m（2）滑动稳定验算xxyyqgcEEfEEGGGGK212121)(=04.8703.306.0)65.364.5743.41.395.23495.70(=2.06＞1.3所以满足抗滑稳定性要求。（3）倾覆稳定性验算yxyxxyxyqqggGGZEHZEZEZEZGZGZGZGK22211221122110)(=09.204.87)1.5134.1(03.3023.265.306.264.5713.143.481.11.3921.15.23491.095.70=1.5≥1.5所以满足抗倾覆稳定性要求。（4）基底应力计算e=)(2yxyEGMMB=0.765-65.364.5743.41.395.23495.70369551=0.765-0.444=0.32e＜B41（=0.48）e＞B61（=0.26）444.0341023)(2maxNyZEG=616akP≤R（=800akP）（5）截面应力计算选上墙墙底面验算1'1111'1tan)(yxZHbnHZ=0.05×3+0.5+（3-1）×0.33=1.32m8NZbe221='1'1'1'1'12112)(2yyxxyGEGZEZEnHZGb=1095.70103.3032.110)1.505.091.0(95.70265.1=0.46m1e＜232.0b（=0.53），且1e＞62b（=0.28）。)61(212'11minbebEGy=)65.146.061(65.11095.70=－32.87kN＜l=100akP)61(212'11maxbebEGy=)65.146.061(65.11095.70=130.99akP＜a=600akP由上述计算可知，所选截面尺寸符合各项要求。6、设计图纸通过以上计算，绘制衡重式路肩墙施工图纸，断面图如下：设计说明：1.挡土墙采用M10水泥砂浆砌筑，施工前做好配比式验，强度要求达到设计等级，砌筑时砂浆要密实、饱满，不得有空洞。2.石料应采用无风化石材，面石要平整，挡土墙外露面，采用1:3水泥砂浆勾凸缝。3.基础砌筑不得在有水状态下进行，应做好基坑排水工作。4.挡土墙分段：每10m设置一道沉降缝，缝宽2cm，外露面1cm，缝线竖直美观，可用C15混凝凝土角石砌筑，沉降缝内用1.5cm浸沥青软木板分隔。5.挡土墙压顶混凝土C20，预制混凝土护栏可以浇筑入压顶混凝土之中。6.道路排水系统出水口管应预先埋入挡土墙中，注意高程和平面的正确性。7.挡土墙后填土根据道路设计要求分层压实，挡土墙前趾回填土应人工夯实，原则上基础台阶应全部埋入土中。8.反虑层要求设置成通长。9.硬塑管伸入反虑层端用透水土工布或蛇皮袋布包扎。10.浇筑压顶时应注意预留波形护栏的钢管孔。9