挡土墙设计实例

1、挡土墙设计实例挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部 位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基地；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端 称为墙趾；基底的后端称为墙踵。根据挡土墙的设置位置不同分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。设置于路堤 边坡的挡土墙称为路堤墙；墙顶位于 路肩的挡土墙称为路肩墙；设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙;设置于山坡上，支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。本实例中主要讲述了 5种常见挡土墙的设计计算实例。1、重力式挡土墙原始条件：墙身尺寸：

2、墙身高：(m)墙顶宽：(m)面坡倾斜坡度:仁背坡倾斜坡度:仁采用1个扩展墙址台阶：墙趾台阶b1:(m)墙趾台阶hi： (m)墙趾台阶与墙面坡坡度相同墙底倾斜坡率：:1物理参数：垢工砌体容重：(kN/m3)垢工之间摩擦系数：地基土摩擦系数：砌体种类：片石砌体砂浆标号：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：(度)墙后填土粘聚力：(kPa)墙后填土容重：(kN/m3)墙背与墙后填土 摩擦角：(度)地基土容重：(kN/m3)修正后地基土容许承载力：(kPa)地基土容许承载力提高系数：墙趾值 提高系数：墙踵值提高系数：平均值提高系数：墙底摩擦系数：地基土类型：土质地基

3、地基土内摩擦角： (度)土压力计算方法：库仑 坡线土柱：坡面线段数：2折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m) 1 0换算土柱数2 0坡面起始距离：(m)地面横坡角度：(度)墙顶标高：(m)挡墙分段长度：(m)组合1 (仅取一种组合计算)组合系数：1. 挡土墙结构重力分项系数=V2. 墙顶上的有效永久荷载分项系数=V3. 墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=4. 填土侧压力分项系数=V5. 车辆荷载引起的土侧压力分项系数=V 土压力计算计算高度为(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=(度)按实际墙背计算得到：第1破裂角：(度)Ea= Ex= Ey=(kN)作用点高度 Zy=(m)因为俯斜墙

4、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墙身截面积=(m2)重量 =kN(一) 滑动稳定性验算基底摩擦系数二采用倾斜基底增强抗滑动稳定性，计算过程如下：基底倾斜角度= (度)Wn = (kN) En = (kN) Wt = (kN) Et = (kN)滑移力=(kN)抗滑力=(kN)滑移验算满足：Kc = 滑动稳定 方程验算：滑动稳定方程满足：方程值=(kN) 地基土摩擦系数=地基土层水平向：滑移力=(kN)抗 滑力=(kN)地基土层水平向：滑移验算不满足：Kc2 = 倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足：方程值=(kN-m) (三) 地基应力及偏心距验算基础为天然地基，验算墙底

5、偏心距及压应力取倾斜基底的倾斜宽度验算地基 承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)基础底面宽度B =(m)偏心距e = (m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn = (m)基底压应力：趾部=踵部 =(kPa)最大应力与最小应力之比=/ =作用于基底的合力偏心距验算满足：e=v=* = (m)墙趾处地基 承载力验算满足：压应力=(kPa)墙踵处地基承载力验算满足：压应力=(kPa)地基平均承载 力验算满足：压应力=(kPa)(四) 基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积=(m2)重量=kN相对

6、于验算截面外边缘，墙身重力 的力臂Zw = (m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx = (m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy = (m)容许应力法:法向应力检算：作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)相对于验算截面外边缘，合 力作用力臂Zn = (m)截面宽度B = (m)偏心距e1 = (m)截面上偏心距验算满足:e1=* = (m) 截面上压应力：面坡二背坡=(kPa)压应力验算满足：计算值=(kPa)切向应力检算：剪应力验算满足：计算值=(kPa)极限状态法：重要性系数0二验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN)轴心力偏心影响系数晉=挡墙构

7、件的计算截面每沿米面积A = (m2)材料抗压极限强度Ra = (kPa)垢工构件或材料的抗力 分项系数鋁二偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数获二计算强度时：强度验算满足：计算值=(kN)计算稳定时：稳定验算满足：计算值=(kN)(六) 台顶截面强度验算土压力计算计算高度为(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=(度)按实际墙背计算得到：第1破裂角：(度)Ea= Ex= Ey=(kN)作用点高度Zy=(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 破裂面不存在墙身截面积=(m2)重量=kN强度验算验算截面以上，墙身截面积=(m2)重量=kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力

8、臂Zw =(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx = (m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy = (m)容许应力法:法向应力检算：作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)相对于验算截面外边缘，合 力作用力臂Zn = (m)截面宽度B = (m)偏心距e1 = (m)截面上偏心距验算满足:e1=* = (m) 截面上压应力：面坡=背坡=(kPa)压应力验算满足：计算值=(kPa)拉应力验算满足：计算 值=(kPa)切向应力检算：剪应力验算满足：计算值=(kPa)极限状态法：重要性系数0二验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN)轴心力偏心影响系数晉二挡墙

9、构件 的计算截面每沿米面积A = (m2)材料抗压极限强度Ra = (kPa) 构件或材料的抗力分项系数 铝二偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数獲计算强度时：强度验算满足：计算值=(kN)计算稳定时：稳定验算满足：计算值=滑动稳定 方程验算：滑动稳定方程满足：方程值=(kN) 地基土摩擦系数=地基土层水平向：滑移力=(kN)抗滑力=(kN)地基土层水平向：滑移验算满足:Kc2 = (二) 倾覆稳定性验算相对于墙趾，墙身重力的力臂Zw = (m)相对于墙趾，上墙Ey的力臂Zx = (m)相 对于墙趾，上墙Ex的力臂Zy = (m)相对于墙趾，下墙Ey的力臂Zx3 = (m)相对于墙趾，下墙E

10、x 的力臂Zy3 = (m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=(kN-m)抗倾覆力矩=(kN-m)倾覆验 算满足：K0 = 倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足：方程值=(kN-m) (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取倾斜基底的倾斜宽度验算地基 承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩 基础底面宽度B = (m)偏 心距e = (m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn = (m)基底压应力：趾部=踵部=(kPa)最 大应力与最小应力之比=/ =作用于基底的合力偏心距验算满足：=(kN-m)e= = * = (m)墙趾处地

11、基承载力验算满足：压应力=(kPa)墙踵处地基承载力验算满足：压应力=(kPa)地基平均承载力验算满足：压应力=(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 = (kN)上墙墙背处的 Ex = (kN)上墙墙背处的Ey = (kN)相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂Zw = (m)相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂Zy = (m)相对于上墙 墙趾，上墙Ey的力臂Zx = (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 = (m)截面宽度B = (m)偏心距e1 = (m)截面上偏心距验算不满足：= 截面上压应力：面坡=背坡=(kPa)

12、压应力验算满足：计 算值= (kPa)切向应力检算：剪应力验算满足：计算值=(kPa)斜截面剪应力检算斜剪应力验算满足：计算值=(kPa)极限状态法：重要性系数0二验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN)轴心力偏心影响系数晉二挡墙构件 的计算截面每沿米面积A = (m2)材料抗压极限强度Ra = (kPa)垢工构件或材料的抗力分项系数鋁=偏心受压构件在弯曲平面内 的纵向弯曲系数獲二计算强度时：强度验算满足：计算值=(kN)计算稳定时：稳定验算满 足：计算值=(kN)(六) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积=(m2)重量=kN相对于验算截面外边缘，墙身重力 的力臂Zw = (m)

13、容许应力法：法向应力检算：作用于截面总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩 相对 =(kN-m)于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn = (m)截面宽度B = (m)偏心距e1 = (m)截面上偏心距验算满足：e1=v=* = (m)截面上压应力：面坡二背坡=(kPa)压应力验算满足：计 算值=(kPa)切向应力检算：剪应力验算满足：计算值=(kPa)极限状态法：重要性系数0二验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN)轴心力偏心影响系数晉二挡墙构件 的计算截面每沿米面积A = (m2)材料抗压极限强度Ra = (kPa)垢工构件或材料的抗力分项系数铠二偏心受压构件在弯曲平面内 的纵向弯曲系

14、数獲二计算强度时：强度验算满足：计算值=(kN)计算稳定时：稳定验算满足：计算值=(kN)(七) 台顶截面强度验算土压力计算计算高度为(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=(度)按假想墙背计算得到：第1破裂角：(度)Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(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存在：第2破裂角=(度)第1 破裂角=(度)Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m)计算下墙土压力无荷载时的破裂角=(度)按力多边形法计算得到：破裂角：(度)Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m)强度验算验算截面以上

15、，墙身截面积=(m2)重量=kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw = (m)容许应力法：法向应力检算：作用于截面总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用 力臂Zn = (m)截面宽度B = (m)偏心距e1 = (m)截面上偏心距验算满足：e1=v=* = (m)截面上压应力：面坡二背坡=(kPa)压应力验算满足：计 算值=(kPa)切向应力检算：剪应力验算满足：计算值=(kPa)极限状态法：重要性系数0 =验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN)轴心力偏心影响系数晉=挡墙构件的计算截面每沿米面积A = (m2)材料抗压极限强度Ra =

16、 (kPa)垢工构件或材料的抗力分项系数铝=偏心受压构件在弯曲平面内 的纵向弯曲系数獲二计算强度时：强度验算满足：计算值=(kN)计算稳定时：稳定验算满足：计算值=(kN)3、加筋土挡土墙原始条件墙身尺寸：墙身总高：(m)筋带竖向间距是否不等：否单个筋带厚筋带水平方向间距：(m)筋带竖直方 向间距：(m)筋带长度竖向分段数：2分段序号高度(m)筋带长(m)12筋带序号筋带宽(m)1234567891011121314151617181920物理参数：加筋土容重：(kN/m3)加筋土内摩擦角：(度)筋带容许拉应力:(MPa) 土与筋带之间的摩擦系数：加筋土浮容重：(kN/m3) 地基土浮重度：(

17、kN/m3)筋带抗拔力计算调节系数：筋带材料抗拉计算调节系数：筋带材料强度标准值：(MPa)筋带材料抗拉性能的分项系数：挡土墙类 型：一般挡土墙 墙后填土内摩擦角：(度)墙后填土粘聚力：(kPa)墙后填土容重：(kN/m3)地基土容重： (kN/m3)修正后地基土容许承载力：(kPa)地基土容许承载力提高系数：墙趾值提高系数：墙踵值提高系 数：平均值提高系数：墙底摩擦系数：地基土类型：土质地基 地基土内摩擦角：(度)坡线土柱：坡面线段数：2折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)1 0换算土柱数2 0地面横坡角度：(度)墙顶标高：(m)挡墙分段长度：(m)计算参数：稳定计算目标：给定圆心，半径

18、计算安全系数圆心X坐标：仲)圆心丫坐标:(m)半径:(m)筋带对稳定的作用：筋带力沿圆弧切线 内部稳定分析 采用方法：应力分析法条分法的土条宽度：(m)墙后填土粘聚力：(kPa)墙体填土粘聚力:(kPa)地基 土粘聚力：(kPa) 土条切向分力与滑动方向反向时：当作下滑力对待第1种情况：组合1组合系数：1. 挡土墙结构重力分项系数=V2. 填土侧压力分项系数=V3 车辆荷载引起的土侧压力分项系数=V内部稳定性验算采用应力分析法(一) 应力分析法筋带号宽度总长度稳定区竖向压应水平应最大拉力抗拉力抗拔力(m) (m)长度(m)力(kPa)力(kPa)设计值(kN) (kN) (kN) 010203

19、0405060708091011121314151617181920单个筋带结点抗拔稳定满足：拉力设计值=(kN)筋带截面抗拉强度验算满足：拉力设计值=外部稳定性验算土压力计算计算墙背处的库仑主动土压力按假想墙背计算得到：第1破裂角：(度)Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m)墙身截面积=(m2)重量=kN墙顶上的土重(包括超载)= (kN)重心坐标，(相对于墙面坡上角点)墙顶上的土重(不包括超载)=(kN)重心坐标,(相对于墙面坡上角点)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=滑移力=(kN)抗滑力=(kN)滑移验算满足：Kc = 滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足：方程值=(k

20、N) Ea= Ex= Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)(二) 倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw = (m)相对于墙趾点，墙土压力 Ey的力臂Zx =(m)相对于墙趾点，墙土压力 Ex的力臂Zy = (m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩=(kN-m)抗倾覆力矩=(kN-m)倾覆验算满足：K0 = 倾 覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足：方程值=(kN-m) (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=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩 墙计算宽度B = (m)偏心距e = (m)墙底面合力作用点距离墙趾点的距离 Zn = (m)

21、基底压应力：墙趾=墙踵=(kPa)最大应力与最小应力=(kN-m)之比=/ =作用于基底的合力偏心距验算满足：e= v= J (m)墙趾处地基承载力验算满足：压应力=(kPa)墙踵处地基承载力验算满足：压应力=(kPa)地基平均承载力验算满足：压应力=4、桩板式挡土墙原始条件：墙身尺寸：桩总长：(m)嵌入深度：(m)截面形状：方桩 桩宽：(m)桩高：(m)桩间距：(m)挡土板的类 型数：2板类型号板厚(m)板宽(m)板块数嵌入段土层数：1柱底支承条件：较接计算方法：M法土层序号土层厚(m)重 度 (kN/m3) M(MN/m4)1初始弹性系数A: (MN/m3)初始弹性系数A1: (MN/m3

22、)物理参数：桩混凝土强度等级：C40桩纵筋合力点到外皮距离：35(mm)桩纵筋级别：HRB335桩箍筋级别： HPB235桩箍筋间距:150(mm)板混凝土强度等级：C30板纵筋合力点到外皮距离：35(mm)板纵筋 级别：HRB335挡土墙类型：一般挡土墙 墙后填土内摩擦角：(度)墙后填土粘聚力：(kPa)墙后填土 容重：(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角：(度)土压力计算方法：库仑坡线土柱：坡面线段数：2折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数1020地面横坡角度：(度)墙顶标高：(m)挡墙分段长度:(m)钢筋混凝土配筋计算依据：混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)第1

23、种情况：组合1注意：内力计算时，土压力分项(安全)系数=土压力计算计算高度为(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=(度)第1破裂角：(度)(一) 桩身内力计算计算方法：m法背侧一一为挡土侧；面侧一一为非挡土侧。背侧最大弯矩=(kN-m)距离桩顶(m)面 侧最大弯矩=(kN-m)距离桩顶(m)12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940最大桩顶点号力=(kN) 距离桩顶(m)2_八移=107(mm)位移土反力距颜巨离弯矩剪力(r(kN-m) (kN) (mm) (kPa)107104102-99

24、-97-94-92-89-87-84-82-79-77-74-72七9-67-64-62-59-57-54-52-50-47-45-43-40-38-36-33-31-29-27-25-23-21-19-17-1541-1442-1243-1044945746647448349-1500293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293293背侧纵筋箍筋(二) 桩身配筋计算点号距顶距离面侧纵筋(m) (mm2) (mm2) (mm2)1384830002300038

25、483300038484300038485300038486300038487300038488300038489300038481030003848113000384812300038481330003848143000384815300038481630003848173000384818300038481930003848203000384821300038482230003848233000384824300038482530004252263000476527300053202830005917293000655930300072483130007987323000877929333

26、30009628293343000104332933530001114529336300011725293373000121392933830001235929339300012367293403000121522934130001171129342300011047293433000101722934430009103293453000786229346300064762934730004975293483000384829349300038482935038483000293(三) 挡土板内力配筋计算单块板全部纵筋面积(mm2)板类型 板厚 板下缘距顶最大土压力单块板弯矩 号(mm)距离(m) (kPa) (kN-m)1 200 4372 200 7625、锚杆式挡土墙原始条件：墙身尺寸：墙身总高：(m)肋柱的宽：(m)肋柱的高：(m)肋柱的间距：(m)挡土板的类型数：2板类型号板厚(m)板宽(m)板块数1828锚杆数：3锚杆序号距顶距离(m)入射角(度)自由段长度(m)锚固段长度(m)12钢筋直径：20(mm)锚孔直径:100(mm)柱底支承条件：较接物理参数：立柱混凝土强度等级：C30钢筋纵筋合力点到外皮距离：35(mm)立柱纵筋级别： HRB335立柱箍筋级别：HPB235立柱箍筋