路基路面工程课程设计之一-挡土墙验算讲解

1、课程名称：路基路面工程设计题目：重力式挡土墙验算院系：土木工程专业：工程造价年级：姓名：学号：指导教师：成绩指导教师（签章）年月日西南交通大学峨眉校区1219目录第 1 章 任务书和指导书 第 2 章 理正软件验算挡土墙稳定性 参考文献 第1页图1 浆砌片石重力式路堤挡土墙西南交通大学课程设计第 1 章 任务书和指导书某浆砌片石重力式路堤挡土墙，断面尺寸如图 1 所示，填料容重 18kN/m3，内摩擦角 35；砌体容重 23kN/m3，墙背摩擦角 /2； 地基土容重 019 kN/m3，内摩擦系数 f0 0.80，基底摩挠系数 f0.50， 地基承载力 800kPa，挡土墙分段长度 10m；路

2、基宽 8.5m，踏肩宽 0.75m。车辆荷载为公路级荷载。挡土墙的墙高 H2 变化（见表 1），其它几 何参数保持不变。试按主要组合荷载，利用理正软件验算挡土墙的稳定性。表 1 挡土墙的墙高 H2 变化学号末尾 2 位数 k0-1516-3031-4546-6061-7576-99墙高 H2（ m）3.03.54.04.55.05.5请参考理正软件中的学习资料，练习使用该软件。将最后的结果粘贴在设计文本中。第2页西南交通大学课程设计第 2 章 理正软件验算挡土墙稳定性重力式挡土墙验算 执行标准：公路 计算项目：重力式挡土墙 1计算时间：2014-11-04 22:52:42星期二原始条件墙身尺

3、寸 :墙身高 : 4.350(m)墙顶宽 : 1.150(m) 面坡倾斜坡度 : 1:0.250 背坡倾斜坡度 : 1:-0.250 采用 1个扩展墙址台阶 : 墙趾台阶 b1: 0.200(m) 墙趾台阶 h1: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙底倾斜坡率 : 0.100:1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 : 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 : 35.000( 度)墙后填土粘聚力 : 0.000(kPa) 墙

4、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 : 19.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力 : 800.000(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 ) 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 13.0002.000028.5000.0000坡面起始距离 :

5、 0.000(m) 地面横坡角度 : 20.000( 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 : 1.0001. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 2. 墙顶上的有效永久荷载 分项系数 = 1.000 3. 墙顶与第二破裂面间有效荷载 分项系数 = 1.000 4. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 5. 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 4.482(m) 处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 39.132( 度)按实际墙背计算得到 :第 1破裂角： 39.132(

6、度 )Ea=47.063 Ex=46.977 Ey=2.843(kN)作用点高度 Zy=1.578(m)墙身截面积 = 5.191(m2) 重量 = 119.402 kN( 一 ) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 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 = 5.711 ( 度 )Wn = 118.810(kN) En = 7.504(kN) Wt = 11.881(kN) Et = 46.461(kN) 滑移力 = 34.580(kN)抗滑力 = 63.157(kN)滑移验算满足 : Kc = 1.826 1.300滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足 :

7、方程值 = 35.884(kN) 0.0地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向 : 滑移力 = 46.977(kN) 抗滑力 = 61.947(kN)地基土层水平向 : 滑移验算满足 : Kc2 = 1.319 1.300( 二 ) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw = 1.289 (m)相对于墙趾点， Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于墙趾点， Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩 = 67.947(kN-m)抗倾覆力矩 = 158.790(kN-m)倾覆验算满足 : K0 = 2.337 1.500倾覆稳定方

8、程验算： 倾覆稳定方程满足 : 方程值 = 60.059(kN-m) 0.0=90.843(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 = 126.313(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 基础底面宽度 B = 1.324 (m) 偏心距 e = -0.057(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn = 0.719(m)基底压应力 : 趾部 =70.612 踵部 =120.245(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 120.245 / 70.612 = 1.703作用于基底的合力

9、偏心距验算满足 : e=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足 : 压应力 =70.612 = 960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足 : 压应力 =120.245 = 1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足 : 压应力 =95.429 = 800.000(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 = 5.102(m2)重量 = 117.357 kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.296 (m) 相对于验算截面外边缘， Ey的力臂

10、Zx = 1.712 (m) 相对于验算截面外边缘， Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 容许应力法 : 法向应力检算 :作 用 于 验 算 截 面 的 总 竖 向 力 = 120.201(kN) 作 用 于 墙 趾 下 点 的 总 弯 矩 =89.026(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn = 0.741(m)截面宽度 B = 1.350 (m)偏心距 e1 = -0.066(m)截面上偏心距验算满足 : e1= -0.066 = 0.250*1.350 = 0.338(m)截面上压应力 : 面坡 =63.062 背坡 =115.013(kPa)压应力验算满足 : 计算值

11、 = 115.013 = 800.000(kPa)切向应力检算 :剪应力验算满足 : 计算值 = -0.818 = 80.000(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 = 120.201(kN) 轴心力偏心影响系数 k = 0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.350(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 = 0.956计算强度时 :强度验算满足 : 计算值 = 120.201 = 909.269(kN)计算稳定时

12、 :稳定验算满足 : 计算值 = 120.201 = 869.221(kN)( 六 ) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m) 处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 39.765( 度)按实际墙背计算得到 : 第 1破裂角： 39.765( 度 )Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN) 作用点高度 Zy=1.346(m) 墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 4.427(m2)重量 = 101.832 kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.056 (m) 相

13、对于验算截面外边缘， Ey的力臂 Zx = 1.487 (m) 相对于验算截面外边缘， Ex的力臂 Zy = 1.346 (m) 容许应力法 : 法向应力检算 :作 用 于 验 算 截 面 的 总 竖 向 力 = 104.010(kN) 作 用 于 墙 趾 下 点 的 总 弯 矩 =62.356(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn = 0.600(m)截面宽度 B = 1.150 (m)偏心距 e1 = -0.025(m)截面上偏心距验算满足 : e1= -0.025 = 0.250*1.150 = 0.287(m)截面上压应力 : 面坡 =78.876 背坡 =102.012(

14、kPa)压应力验算满足 : 计算值 = 102.012 = 800.000(kPa)切向应力检算 :剪应力验算满足 : 计算值 = -4.888 = 80.000(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 = 104.010(kN) 轴心力偏心影响系数 k = 0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.150(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 = 0.953计算强度时 :强度验算满足 : 计算值 = 104.010 =

15、792.217(kN)计算稳定时 :稳定验算满足 : 计算值 = 104.010 1.300滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足 : 方程值 = 35.884(kN) 0.0地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向 : 滑移力 = 46.977(kN)抗滑力 = 61.947(kN)地基土层水平向 : 滑移验算满足 : Kc2 = 1.319 1.300( 二 ) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw = 1.289 (m)相对于墙趾点， Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于墙趾点， Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩

16、 = 67.947(kN-m) 抗倾覆力矩 = 158.790(kN-m) 倾覆验算满足 : K0 = 2.337 1.500倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足 : 方程值 = 60.059(kN-m) 0.0=90.843(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 = 126.313(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 基础底面宽度 B = 1.324 (m)偏心距 e = -0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn = 0.719(m)基底压应力 : 趾部 =70.6

17、12 踵部 =120.245(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 120.245 / 70.612 = 1.703作用于基底的合力偏心距验算满足 : e=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足 : 压应力 =70.612 = 960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足 : 压应力 =120.245 = 1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足 : 压应力 =95.429 = 800.000(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 = 5.102(m2)

18、重量 = 117.357 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw = 1.296 (m)相对于验算截面外边缘， Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于验算截面外边缘， Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 容许应力法 : 法向应力检算 :作 用 于 验 算 截 面 的 总 竖 向 力 = 120.201(kN) 作 用 于 墙 趾 下 点 的 总 弯 矩 =89.026(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn = 0.741(m)截面宽度 B = 1.350 (m) 偏心距 e1 = -0.066(m)截面上偏心距验算满足 : e1= -0.066 = 0.25

19、0*1.350 = 0.338(m)截面上压应力 : 面坡 =63.062 背坡 =115.013(kPa)压应力验算满足 : 计算值 = 115.013 = 800.000(kPa)切向应力检算 :剪应力验算满足 : 计算值 = -0.818 = 80.000(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 = 120.201(kN) 轴心力偏心影响系数 k = 0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.350(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

20、面内的纵向弯曲系数 k = 0.956计算强度时 :强度验算满足 : 计算值 = 120.201 = 909.269(kN)计算稳定时 :稳定验算满足 : 计算值 = 120.201 = 869.221(kN)( 六 ) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m) 处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 39.765( 度) 按实际墙背计算得到 :第 1破裂角： 39.765( 度 ) Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN) 作用点高度 Zy=1.346(m) 墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 强度验算 验算截面以上

21、，墙身截面积 = 4.427(m2)重量 = 101.832 kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.056 (m) 相对于验算截面外边缘， Ey的力臂 Zx = 1.487 (m) 相对于验算截面外边缘， Ex的力臂 Zy = 1.346 (m) 容许应力法 : 法向应力检算 :作 用 于 验 算 截 面 的 总 竖 向 力 = 104.010(kN) 作 用 于 墙 趾 下 点 的 总 弯 矩 =62.356(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn = 0.600(m)截面宽度 B = 1.150 (m)偏心距 e1 = -0.025(m)截面上偏心距验算满足 :

22、 e1= -0.025 = 0.250*1.150 = 0.287(m)截面上压应力 : 面坡 =78.876 背坡 =102.012(kPa)压应力验算满足 : 计算值 = 102.012 = 800.000(kPa)切向应力检算 :剪应力验算满足 : 计算值 = -4.888 = 80.000(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 = 104.010(kN) 轴心力偏心影响系数 k = 0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.150(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

23、= 2.310偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数 k = 0.953计算强度时 :强度验算满足 : 计算值 = 104.010 = 792.217(kN)计算稳定时 :稳定验算满足 : 计算值 = 104.010 1.300滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足 : 方程值 = 35.884(kN) 0.0地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向 : 滑移力 = 46.977(kN)抗滑力 = 61.947(kN)地基土层水平向 : 滑移验算满足 : Kc2 = 1.319 1.300( 二 ) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw = 1.289 (m)相对于墙趾点， E

24、y的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于墙趾点， Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩 = 67.947(kN-m) 抗倾覆力矩 = 158.790(kN-m) 倾覆验算满足 : K0 = 2.337 1.500倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足 : 方程值 = 60.059(kN-m) 0.0=90.843(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 = 126.313(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩 基础底面宽度 B = 1.324

25、 (m)偏心距 e = -0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn = 0.719(m)基底压应力 : 趾部 =70.612 踵部 =120.245(kPa)最大应力与最小应力之比 = 120.245 / 70.612 = 1.703作用于基底的合力偏心距验算满足 : e=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足 : 压应力 =70.612 = 960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足 : 压应力 =120.245 = 1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足 : 压应力 =95.429 = 800.000(kPa)

26、( 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 = 5.102(m2) 重量 = 117.357 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw = 1.296 (m)相对于验算截面外边缘， Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于验算截面外边缘， Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 容许应力法 : 法向应力检算 :作 用 于 验 算 截 面 的 总 竖 向 力 = 120.201(kN) 作 用 于 墙 趾 下 点 的 总 弯 矩 =89.026(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn = 0.741(m)

27、截面宽度 B = 1.350 (m) 偏心距 e1 = -0.066(m)截面上偏心距验算满足 : e1= -0.066 = 0.250*1.350 = 0.338(m)截面上压应力 : 面坡 =63.062 背坡 =115.013(kPa)压应力验算满足 : 计算值 = 115.013 = 800.000(kPa)切向应力检算 :剪应力验算满足 : 计算值 = -0.818 = 80.000(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 = 120.201(kN) 轴心力偏心影响系数 k = 0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.3

28、50(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 = 0.956计算强度时 :强度验算满足 : 计算值 = 120.201 = 909.269(kN)计算稳定时 :稳定验算满足 : 计算值 = 120.201 = 869.221(kN)( 六 ) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m) 处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 39.765( 度)按实际墙背计算得到 :第 1破裂角： 39.765( 度 ) Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(k

29、N) 作用点高度 Zy=1.346(m) 墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 4.427(m2)重量 = 101.832 kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.056 (m) 相对于验算截面外边缘， Ey的力臂 Zx = 1.487 (m) 相对于验算截面外边缘， Ex的力臂 Zy = 1.346 (m) 容许应力法 : 法向应力检算 :作 用 于 验 算 截 面 的 总 竖 向 力 = 104.010(kN) 作 用 于 墙 趾 下 点 的 总 弯 矩 =62.356(kN-m)相对于验算截面外边缘，合

30、力作用力臂Zn = 0.600(m)截面宽度 B = 1.150 (m)偏心距 e1 = -0.025(m)截面上偏心距验算满足 : e1= -0.025 = 0.250*1.150 = 0.287(m)截面上压应力 : 面坡 =78.876 背坡 =102.012(kPa)压应力验算满足 : 计算值 = 102.012 = 800.000(kPa)切向应力检算 :剪应力验算满足 : 计算值 = -4.888 = 80.000(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 = 104.010(kN) 轴心力偏心影响系数 k = 0.995 挡墙构件的

31、计算截面每沿米面积A = 1.150(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 = 0.953计算强度时 :强度验算满足 : 计算值 = 104.010 = 792.217(kN)计算稳定时 :稳定验算满足 : 计算值 = 104.010 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 = 35.884（kN） 0.0安全系数最不利为：组合 1（ 组合 1）抗滑力 = 63.157（kN）, 滑移力 = 34.580（kN） 。地基土层水平向 : 滑移验算满足 : Kc2 = 1.319 1.300（ 二 ） 倾覆验算安全系数最不利为：组合 1（ 组合 1）抗倾覆力矩 = 158.790（kN-M）, 倾覆力矩 = 67.947（kN-m） 。 倾覆验算满足 : K0 = 2.337 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 = 60.059（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=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221（m）墙趾处地基承载力验算最不利为：