路基路面工程挡土墙设计.doc

挡土墙设计一、路线范围 本设计为 k6+510 k6+660 路段的挡土墙设计。二、水文地质资料 本路段为山岭重丘区二级公路，路基宽12米，中桩在原有旧路附近，地表为1-2米亚粘土覆盖层，其下为砂页互岩。 设计荷载：汽-20 ，挂-100.三、平曲线要素：（k6+284.77） 35 m 100 m 43 02 49 (左) 17.48 m 57.12 m 110.13 m 8.044 m 0.5098 m 4.110 m 40.13 m桩号227.65 桩号262.65桩号302.78 桩号337.78桩号282.715 桩号284.77：（k6+529.04） 35 m 80 m 56 04 11 （右） 17.47 m 60.41 m 113.3 m 11.36 m 0.6369 m 7.520 m 43.3 m桩号468.63 桩号503.63桩号546.93 桩号581.93桩号525.28 桩号529.04：（k6+734.68） 35 m 120.6 m 33 11 46 （左） 17.49 m 53.56 m 104.9 m 5.685 m 0.4229 m 2.22 m 34.9 m桩号681.12 桩号716.12桩号751.02 桩号786.02桩号733.57 桩号734.68四、竖曲线要素 （凹曲线） 桩号k6+510k6+525k6+546.92k6+560k6+581.92k6+600k6+620k6+640k6+660地面标高442.96 443.61 432.60 428.79 427.37 418.40 416.94 418.44 421.78 设计标高428.73 427.77 426.37 425.53 424.13 423.00 421.85 420.44 419.13 填挖高-14.23 -15.84 -6.23 -3.26 -3.24 4.60 4.91 2.00 -2.65 五、加宽超高取 桩号k6+510k6+525k6+546.92k6+560k6+581.92k6+600k6+620k6+640k6+660加宽值2221.50.220000超高值外0.650.650.650.480.120000中0.290.290.290.250.140.0750.0750.0750.075内-0.19-0.19-0.19-0.120.0180000六、设计思路首先，通过计算和绘制路基横断面，初步确定在桩号+6510+6660之间需要设置路基挡土墙。第二，考虑到地面形状和填挖方情况，本次设计可以选择路肩墙或路堤墙。第三，由于路肩墙比路堤墙更经济，而且工程量相对较小，所以本次设计选择路肩墙。第四，在山岭重丘区填料比较丰富，故本次设计选择重力式或者衡重式挡墙。第五，本次设计中路堤填方高度较大，大部分大于6m，故本次设计最后选择衡重式路肩墙。七、挡土墙基础确定与断面尺寸设计 首先、由规范确定埋深和襟边要求 第二、初步拟定尺寸，进行验算，若不满足，则重新拟定直到合格。八、挡土墙验算 衡重式挡土墙验算执行标准：公路计算项目： 衡重式挡土墙 40计算时间： 2014-06-18 10:23:33 星期三-原始条件: 墙身尺寸: 墙身总高: 11.400(m) 上墙高: 4.560(m) 墙顶宽: 0.500(m) 台宽: 0.500(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.100 上墙背坡倾斜坡度: 1:0.350 下墙背坡倾斜坡度: 1:-0.250 墙底倾斜坡率: 0.000:1 下墙土压力计算方法: 力多边形法 物理参数： 圬工砌体容重: 23.000(kn/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.500 砌体种类: 片石砌体 砂浆标号: 7.5 石料强度(mpa): 30 挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: 38.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kpa) 墙后填土容重: 18.000(kn/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 18.000(kn/m3) 修正后地基土容许承载力: 500.000(kpa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.500 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 坡线土柱: 坡面线段数: 1 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 5.500 0.000 0 地面横坡角度: 40.900(度) 墙顶标高: 0.000(m) 挡墙分段长度: 10.000(m)=第 1 种情况: 组合1= 组合系数: 1.000 1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 2. 填土重力 分项系数 = 1.000 3. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 4. 车辆荷载引起的土侧压力 分项系数 = 1.000 = 土压力计算 计算高度为 11.400(m)处的库仑主动土压力 计算上墙土压力 无荷载时的破裂角 = 20.995(度) 按假想墙背计算得到: 第1破裂角： 26.023(度) ea=96.918 ex=44.473 ey=86.112(kn) 作用点高度 zy=1.520(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在 计算下墙土压力 无荷载时的破裂角 = 33.139(度) 按力多边形法计算得到: 破裂角： 33.139(度) ea=130.003 ex=129.766 ey=7.854(kn) 作用点高度 zy=2.931(m) 墙身截面积 = 24.325(m2) 重量 = 559.482 kn 衡重台上填料重 = 20.520(kn) 重心坐标(1.731,-3.040)(相对于墙面坡上角点)(一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 滑移力= 174.239(kn) 抗滑力= 336.985(kn) 滑移验算满足: kc = 1.934 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 191.746(kn) 0.0(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾,墙身重力的力臂 zw = 1.677 (m) 相对于墙趾,上墙ey的力臂 zx = 3.037 (m) 相对于墙趾,上墙ex的力臂 zy = 8.360 (m) 相对于墙趾,下墙ey的力臂 zx3 = 2.759 (m) 相对于墙趾,下墙ex的力臂 zy3 = 2.931 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 752.193(kn-m) 抗倾覆力矩= 1280.219(kn-m) 倾覆验算满足: k0 = 1.702 1.500 倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足: 方程值 = 328.627(kn-m) 0.0(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 673.969(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=528.027(kn-m) 基础底面宽度 b = 2.026 (m) 偏心距 e = 0.230(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 zn = 0.783(m) 基底压应力: 趾部=558.798 踵部=106.522(kpa) 最大应力与最小应力之比 = 558.798 / 106.522 = 5.246作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.230 = 0.167*2.026 = 0.338(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=558.798 = 600.000(kpa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=106.522 = 650.000(kpa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=332.660 = 500.000(kpa)(四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 上墙截面强度验算 上墙重力 ws = 160.047 (kn) 上墙墙背处的 ex = 44.473 (kn) 上墙墙背处的 ey = 15.566 (kn) 相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 zw = 1.055 (m) 相对于上墙墙趾，上墙ex的力臂 zy = 1.520 (m) 相对于上墙墙趾，上墙ey的力臂 zx = 2.020 (m)容许应力法: 法向应力检算: 相对于上墙墙趾，合力作用力臂 zn = 0.755(m) 截面宽度 b = 2.552 (m) 偏心距 e1 = 0.521(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.521 = 0.250*2.552 = 0.638(m) 截面上压应力: 面坡=153.026 背坡=-15.399(kpa) 压应力验算满足: 计算值= 153.026 = 1000.000(kpa) 拉应力验算满足: 计算值= 15.399 = 90.000(kpa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -10.099 = 90.000(kpa) 斜截面剪应力检算 斜剪应力验算满足: 计算值= 28.037 = 90.000(kpa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值nd = 175.612(kn) 轴心力偏心影响系数k = 0.667 挡墙构件的计算截面每沿米面积a = 2.552(m2) 材料抗压极限强度ra = 1600.000(kpa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.993 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 175.612 = 1178.128(kn) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 175.612 = 1170.136(kn)(六) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 24.325(m2) 重量 = 559.482 kn 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 zw = 1.677 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于截面总竖向力 = 673.969(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=528.027(kn-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 zn = 0.783(m) 截面宽度 b = 2.026 (m) 偏心距 e1 = 0.230(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.230 = 0.250*2.026 = 0.507(m) 截面上压应力: 面坡=558.798 背坡=106.522(kpa) 压应力验算满足: 计算值= 558.798 = 1000.000(kpa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -47.063 = 90.000(kpa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值nd = 673.969(kn) 轴心力偏心影响系数k = 0.867 挡墙构件的计算截面每沿米面积a = 2.026(m2) 材料抗压极限强度ra = 1600.000(kpa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.817 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 673.969 = 1215.975(kn) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 673.969 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 191.746(kn) 0.0(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾,墙身重力的力臂 zw = 1.677 (m) 相对于墙趾,上墙ey的力臂 zx = 3.037 (m) 相对于墙趾,上墙ex的力臂 zy = 8.360 (m) 相对于墙趾,下墙ey的力臂 zx3 = 2.759 (m) 相对于墙趾,下墙ex的力臂 zy3 = 2.931 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 752.193(kn-m) 抗倾覆力矩= 1280.219(kn-m) 倾覆验算满足: k0 = 1.702 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 328.627(kn-m) 0.0(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 673.969(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=528.027(kn-m) 基础底面宽度 b = 2.026 (m) 偏心距 e = 0.230(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 zn = 0.783(m) 基底压应力: 趾部=558.798 踵部=106.522(kpa) 最大应力与最小应力之比 = 558.798 / 106.522 = 5.246 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.230 = 0.167*2.026 = 0.338(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=558.798 = 600.000(kpa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=106.522 = 650.000(kpa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=332.660 = 500.000(kpa)(四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 上墙截面强度验算 上墙重力 ws = 160.047 (kn) 上墙墙背处的 ex = 44.473 (kn) 上墙墙背处的 ey = 15.566 (kn) 相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 zw = 1.055 (m) 相对于上墙墙趾，上墙ex的力臂 zy = 1.520 (m) 相对于上墙墙趾，上墙ey的力臂 zx = 2.020 (m)容许应力法: 法向应力检算: 相对于上墙墙趾，合力作用力臂 zn = 0.755(m) 截面宽度 b = 2.552 (m) 偏心距 e1 = 0.521(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.521 = 0.250*2.552 = 0.638(m) 截面上压应力: 面坡=153.026 背坡=-15.399(kpa) 压应力验算满足: 计算值= 153.026 = 1000.000(kpa) 拉应力验算满足: 计算值= 15.399 = 90.000(kpa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -10.099 = 90.000(kpa) 斜截面剪应力检算 斜剪应力验算满足: 计算值= 28.037 = 90.000(kpa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值nd = 175.612(kn) 轴心力偏心影响系数k = 0.667 挡墙构件的计算截面每沿米面积a = 2.552(m2) 材料抗压极限强度ra = 1600.000(kpa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.993 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 175.612 = 1178.128(kn) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 175.612 = 1170.136(kn)(六) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 24.325(m2) 重量 = 559.482 kn 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 zw = 1.677 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于截面总竖向力 = 673.969(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=528.027(kn-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 zn = 0.783(m) 截面宽度 b = 2.026 (m) 偏心距 e1 = 0.230(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.230 = 0.250*2.026 = 0.507(m) 截面上压应力: 面坡=558.798 背坡=106.522(kpa) 压应力验算满足: 计算值= 558.798 = 1000.000(kpa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -47.063 = 90.000(kpa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值nd = 673.969(kn) 轴心力偏心影响系数k = 0.867 挡墙构件的计算截面每沿米面积a = 2.026(m2) 材料抗压极限强度ra = 1600.000(kpa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.817 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 673.969 = 1215.975(kn) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 673.969 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 191.746(kn) 0.0(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾,墙身重力的力臂 zw = 1.677 (m) 相对于墙趾,上墙ey的力臂 zx = 3.037 (m) 相对于墙趾,上墙ex的力臂 zy = 8.360 (m) 相对于墙趾,下墙ey的力臂 zx3 = 2.759 (m) 相对于墙趾,下墙ex的力臂 zy3 = 2.931 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 752.193(kn-m) 抗倾覆力矩= 1280.219(kn-m) 倾覆验算满足: k0 = 1.702 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 328.627(kn-m) 0.0(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 673.969(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=528.027(kn-m) 基础底面宽度 b = 2.026 (m) 偏心距 e = 0.230(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 zn = 0.783(m) 基底压应力: 趾部=558.798 踵部=106.522(kpa) 最大应力与最小应力之比 = 558.798 / 106.522 = 5.246 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.230 = 0.167*2.026 = 0.338(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=558.798 = 600.000(kpa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=106.522 = 650.000(kpa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=332.660 = 500.000(kpa)(四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 上墙截面强度验算 上墙重力 ws = 160.047 (kn) 上墙墙背处的 ex = 44.473 (kn) 上墙墙背处的 ey = 15.566 (kn) 相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 zw = 1.055 (m) 相对于上墙墙趾，上墙ex的力臂 zy = 1.520 (m) 相对于上墙墙趾，上墙ey的力臂 zx = 2.020 (m)容许应力法: 法向应力检算: 相对于上墙墙趾，合力作用力臂 zn = 0.755(m) 截面宽度 b = 2.552 (m) 偏心距 e1 = 0.521(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.521 = 0.250*2.552 = 0.638(m) 截面上压应力: 面坡=153.026 背坡=-15.399(kpa) 压应力验算满足: 计算值= 153.026 = 1000.000(kpa) 拉应力验算满足: 计算值= 15.399 = 90.000(kpa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -10.099 = 90.000(kpa) 斜截面剪应力检算 斜剪应力验算满足: 计算值= 28.037 = 90.000(kpa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值nd = 175.612(kn) 轴心力偏心影响系数k = 0.667 挡墙构件的计算截面每沿米面积a = 2.552(m2) 材料抗压极限强度ra = 1600.000(kpa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.993 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 175.612 = 1178.128(kn) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 175.612 = 1170.136(kn)(六) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 24.325(m2) 重量 = 559.482 kn 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 zw = 1.677 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于截面总竖向力 = 673.969(kn) 作用于墙趾下点的总弯矩=528.027(kn-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 zn = 0.783(m) 截面宽度 b = 2.026 (m) 偏心距 e1 = 0.230(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.230 = 0.250*2.026 = 0.507(m) 截面上压应力: 面坡=558.798 背坡=106.522(kpa) 压应力验算满足: 计算值= 558.798 = 1000.000(kpa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -47.063 = 90.000(kpa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值nd = 673.969(kn) 轴心力偏心影响系数k = 0.867 挡墙构件的计算截面每沿米面积a = 2.026(m2) 材料抗压极限强度ra = 1600.000(kpa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.817 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 673.969 = 1215.975(kn) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 673.969 1.300 滑动稳定方程验算最不利为：组合1(组合1) 滑动稳定方程满足: 方程值 = 191.746(kn) 0.0(二) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合1(组合1) 抗倾覆力矩 = 1280.219(kn-m),倾覆力矩 = 752.193(kn-m)。 倾覆验算满足: k0 = 1.702 1.500 倾覆稳定方程验算最不利为：组合1(组合1) 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 328.627(kn-m) 0.0(三) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(组合1) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.230 =