挡土墙专业课程设计计算报告书.doc

1.设计资料
1.1基本资料
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，内摩擦角；填土与墙背间摩擦角，地基为岩石，地基容许承载力，基底摩擦系数f=0.45
④砌体重度，砌体容许压应力，容许剪应力
1.2设计根据
①挡土墙课程设计任务书
②《公路路基设计规范》JTG D30-245
③《路基路面工程》第四版——人民交通出版社

2.初拟挡土墙构造形式、尺寸
2.1墙身构造形式、尺寸
挡土墙高6.2m，挡墙以上边坡高a=1m，初拟挡墙顶宽1.0m
2.2基本构造形式、尺寸
采用扩大浅基本，初选基本埋深为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

3.拟定车辆荷载及当量土柱高度
挡土墙设计中，换算均布土层厚度可直接由挡土墙高度拟定付家何在强度计算。即
（3-1）
式中：——
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）

20.0

10.0
注：H=2.0~10.0m时，q由线性内插法拟定。
H=6.2m，由线性内插法拟定=14.75（KPa）
换算均布土层厚度=

4.破裂面棱体位置拟定
4.1破裂角
假设破裂面交于荷载中部，如图4-1，则有：
式中：——墙背倾斜角（°），俯斜墙背为正，仰斜墙背为负
——墙背与填土间摩擦角（°）
——填土内摩擦角（°）
由于

图4-1假设破裂面位置图
令破裂棱体断面面积S=

=
=31.68

=
=9.24

=
=-0.95+
=0.7129

4.2验算破裂面与否交于荷载范畴内
破裂棱体长度=2.14m
车辆荷载分布宽度L=10m
因此
破裂面如图4-2

图4-2破裂面示意图

5.土压力计算
5.1积极土压力计算
依照路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：

=18.5
=72.47KN

5.2土压力作用点位置计算
m

表达土压力作用点到墙踵垂直距离
土压力对墙趾力臂计算

6.稳定性验算
6.1受力分析,如图6-1

图6-1受力分析图
墙体重量及其作用点位置计算：挡土墙按单位长度计算，为以便计算，把挡土墙和基本提成两个某些，上某些为四边形，下某些为矩形：

0.5+1.49m

6.2抗滑稳定性验算
6.2.1滑动稳定方程
水平基底
（6-1）
式中：G——挡土墙自重
——墙背积极土压力水平与垂直分力（KN）；
——墙前被动土压力水平分量（KN），当为浸水挡土墙时，=0
——基底倾斜角（°）
——基底摩擦系数，取0.45；——积极土压力和墙前被动土压力分项系数。

=(1.2
=-11.22<0
6.2.2滑动稳定系数
（6-2）
式中：N——作用于基底上合理竖向分力（KN），浸水挡土墙应计浸水某些浮力；
——墙前被动土压力水平分量0.3倍（KN）

1.03
<1.3
因此抗滑稳定性局限性
6.3抗倾覆稳定性验算
6.3.1滑动稳定方程
0.9G （6-3）
式中：——墙身、基本及其上土重叠力重心及作用于墙顶其她荷载竖向合力重心到墙趾水平距离（m）；
——墙后积极土压力垂直分力作用点到墙趾水平距离（m）；
——墙后积极土压力水平分力作用点到墙趾垂直距离（m）；
——墙前被动土压力水平分量到墙趾距离（m）。
0.9G
=0.972.02
=68.35>0
6.3.2抗倾覆稳定系数
（6-4）
=
=2.14
>1.3
因此抗倾覆稳定性满足规定。
6.4基底应力和合力偏心距验算
6.4.1合力偏心距验算
（6-5）
式中：M——作用于基底形心弯矩
——由填土恒载土压力所引起弯矩；
——由墙身及基本自重和基本上土重引起弯矩
上式中，弯矩为作用于基底形心弯矩，因此计算时，先要计算对形心力臂：依照前面计算过对墙趾力臂，可以计算出对形心力臂。

=
=0.080m<=0.25m
因此基底合力偏心距满足规范规定。
6.4.2基底应力验算

<地基容许承载力
6.5截面应力就算
为了保证墙身具备足够强度，应依照经验选取1~2个控制断面进行验算，如1/2墙高处，以及墙身与基本衔接截面。
强度计算按下式6-1
（6-6）
按每延米墙长计算：

式中：——轴向设计力（KN）；
——重要性系数；
——荷载组合系数（表6-1）；
——分别为恒载引起轴向力和相应分项系数；
——积极土压力引起轴向力（KN）；
——被动土压力、水浮力、静水压力、动水压力、地震力引起轴向力（KN）；
——以上各项轴向力分项系数；
——抗力分项系数，按表6-2选用
——材料极限抗压强度
——容许偏心距，按表6-3选用
A——挡土墙构件计算截面积（）
——轴向力偏心影响系数，按下式计算
(6-7)

表6-1荷载组合系数表
荷载组合

I、II
1.0
III
0.8
施工荷载
0.7

表6-2抗力分项系数
圬工种类
受力状况
受压
受弯、剪、拉
石料
1.85
2.31
片石砌体
2.31
2.31
块石砌体、粗料砌体
1.92
1.31
混凝土
1.54
2.31

表6-3圬工构造容许偏心距
荷载组合
容许偏心距
I、II
0.25B
III
0.30B
施工荷载
0.33B

1/2墙高处截面验算：

1.0
=95.18KN
=0.5691

,强度满足。
墙身与基本衔接截面验算：

1.0
=150.98

7.改进办法
7.1改进办法
应采用改进办法以增强抗滑稳定性。
更换地基持力层填土，选用质量较好碎石类土，以增大基底摩擦系数，重新验算
抗滑动稳定性方程：

=(1.2
=18.65>0
抗滑动稳定性系数：

1.37
>1.3
因此抗滑稳定性满足规定。
拟定挡墙高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，内摩擦角；填土与墙背间摩擦角，地基为岩石，地基容许承载力，基底摩擦系数f=0.60
砌体重度，砌体容许压应力，容许剪应力
7.2工程数量表
表7工程数量表
墙高（m）
断面尺寸（m）
混凝土（

H

6.2
0
6.2
6.2
1.0
1.0
6.2

8.附属设施设计
8.1泄水孔布置
对于重力式挡土墙，应沿墙高和墙长设立泄水孔，泄水孔应具备向墙外倾斜坡度，其间距普通为2.0~3.0m，上下交错设立。如图8-1

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，应依照地基地址条件及墙高、墙身断面变化状况，设立沉降缝。重力式挡土墙，挡土墙高度突变或基底地质、水文状况变化处，应设沉降缝；平曲线路段挡土墙按折现布置时，转折处宜设立沉降缝。沉降缝可全高设立，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

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
9.2挡土墙总体方案布置图，如图8-2

图9-2立面布置图

10.参照文献
《公路路基设计规范》
《路基路面工程》第四版——人民交通出版社
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