挡土墙设计参考

1、九王爷工作室由品1.车辆荷载计算作用在填料上的车辆荷载，可近似地按均匀荷载分布考虑。计算时，把荷载换成容重与墙后填料相同的均匀分布土层。2.1车辆荷载计算理论根据公路桥涵设计规范把作用在破坏棱体上的车辆荷载换算成土层，其厚度ho按公式计算如下：hoQB0L墙后填料的容重kN/m3;Bo破坏棱体的宽度，m,对于路堤墙边坡部分的宽度b不计入内,B0(Ha)tanHtanbL挡土墙的计算长度，m,取值见下述规定；Q布置在B0L面积内的车轮总重，kN挡土墙的长度计算长度，可按以下四种情况取值：(1)汽车-10或汽车-15级作用时，取挡土墙的分段长度，但不大于15m(2)汽车-20级作用时，取重车的扩散

2、长度，但不超度20m。(3)汽车-超20级作用时，取重车的扩散长度，但不超过20mo(4)平板挂车或履带车作用时，取挡土墙长度和车辆长度和车辆的扩散长度两者中较大者，但不大于15m。各级汽车荷载的重车、平板车或履带车的扩散长度，可按以下计算：LL0(H2a)tan30o式中：L。：前后轴距轮胎着地长度或履带车着地长度，m,取值见表2.1表2.1L0取值的大小汽车-20级5.6挂车-806.6汽车-超20级13.0挂车-1006.6履带-504.5挂车-1206.6计算挡土墙时，汽车荷载的计算如下:纵向：当取用挡土墙分段长度时，为分段内可能布置的车轮；当取用一辆重车的扩散长度时，为一辆重车。横向

3、：破坏棱体宽度Bo范围内可能布置的车轮，车辆外侧车轮中线距路面(或硬路肩)、安全带边缘的距离为0.5m。2.1 车辆荷载理论计算2.1.1 求不计车辆荷载作用时的破坏棱体宽度Bo。八abH(H2a)tan()_34.57(723)tan(73)2=-0.362=39.964tantan,(cottan)(tanA)=39.964.(cot360tan)(tan0.362)=38.379B0(Ha)tanHtanb=(73)0.79270.254.5=1.672.1.2 求纵向分布长度LLL0(H2a)tan3020.520有条件可知L的长度取20米。2.1.3 计算车辆荷载总重Q号轮在破坏棱体

4、内的宽度为(1.670.50)0.151.32;其中轮重为Q13096620.30号轮在破坏棱体内的宽度为(1.670.5)0.301.47;其中轮重为Q2Q31.47112020.60147号轮在破坏棱体内的宽度为(1.670.5)0.301.47;其中轮重为Q4Q51140147171.54520.60由此，QQ1Q2Q3Q4Q57032.1.4换算土层厚度为hb703B0L 18 1.67 201.169m。153.破裂面的求解计算挡土墙压力Ea,首先要确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角。但是这事先不知道，必须经行验算。试算时，通常先假定破裂面位置通过荷载中心，按图示公式算出角，与原

5、假定的破裂面相比较，看是否相符。如与假定面不符，应根据计算的角重新假定破裂面，重复以上计算，直到相符为止。路基挡土墙因路基形式和荷载分布的不同，土压力有多种计算图式。以路堤挡土墙为例，可分为5种图示：破裂面交于内边坡，破裂面交于荷载的内侧、中部和外侧，以及破裂面交于外边坡。图3.1破裂面的夹角当滑动面在边坡时1132.0050当滑动面在路面荷载内侧1212当滑动面在荷载中部时123123当滑动面在路面荷载外侧时12331234根据图3.1可以算出极限角度如表3.1表3.1夹角的大小1Z-X.ter.父点位直边坡路面布载内侧路面柿载中部路面布载外侧角度132.005032o244o42o370.

6、870.80472.83.1 破裂面交于内边坡棱体上作用着三个力，即破裂棱体自重G、主动土压力的反力Ea和破裂面上的反力RoEa的方向与墙被法线成角，切偏于阻止棱体下滑的方向；R的取挡土墙长度为1米方向与破裂面的法线成角，且偏于阻止棱体下滑的方向进行计算，作用于棱体上的平衡力三角形abc可得：osin 90 -Easincossin(3-1)式中:因GABBCsin而GABsecBCsin(90osin(90oABcos( H sec- cos(122一 H sec 2cos(cos(sin()(3-2)sin( +cos(sin( )令A 2H22 seccos(则Ea)sin( )cos(

7、 )sin( )当参数固定时，Ea随破裂面的位置而变化，即Ea是破裂面 的函数。为求最大土压力Ea ,首先要求对应于最大土压力时的破裂面。取dEa/d 0 ,得cos( ) cos( )cos( ) sin( )sin( )sin(2/cos ()=sin( )cos( )sin( )sin( ) cos( )cos( )sin2()将式（3-2）代入式（3-1）,得整理后简化得_2_PtanQtan+R0式中:tanQ .Q2 4PR2P(3-4)P cos sin cos()-sin cos cos(-)Q cos( )cos()cos( )cos(R cos sin cos()sin c

8、os( )cos把数据14.03633.6903639.964 代入上式:Pcos14.036sin33.69cos(3.964)-sin36cs39.964cs(-47.726)=0.234Qcos(47.726)cos(75.964)cos(3.964)cos(3.964)0.832Rcos36sin39.964cos(47.726)sin14.0340cos(3.964)cos33.690.551xQ.Q11-(a H 2h0)(a H )tan -ab (b d)h0 H(H 2a 2h0)tan224PR0.8320.42tan:=2P0.468169.503241.35均大于32故

9、不符合要求。3.2破裂面交于路基面当破裂面交于路基面的时候分三种情况，分别为破裂面交于荷载中部、破裂面交于路面荷载外侧、破裂面交于路面荷载内侧。3.2.1 当交于载荷中部时图3.2破裂面交于荷载中部破裂棱体的断面面积S为-1,.、2,、1,.S(aH)(tantan)(batan)a(aH)tanHtanbdh022人1令Ao-(aH2ho)(aH)11B0-ab(bd)h0-H(H+2a2h0)tan则SAtanB0因此，破裂棱体的重力为G(A0tanBo)将G代入式(6-1)得Ea(AotanB0)cn(_)令dEa/d0即sin()sin()cos()cos()Acos()(AotanB

10、0)；-；-0sin()sin()cos经整理化简，得,2B0,tan2tantancottan(cottanA0故tantan(cottan)(於tan)1Ao-(aH2h0)(aH)=61.6921 1B0-ab(bd)h0H(H+2a2h0)tan=29.5222 2tan=-0.838 1.707 tan 1 0.86940.99 tan 22.545268.549 由此可得破裂面不是交于荷载中部。3.2.2破裂面交于荷载外侧图3.3破裂面交于路面荷载外侧S 1(a2i(a1A0(a2c 1 .Bab22,、 1 ,、H) (tantan ) -(b a tan )a l0h021H)

11、1 2tan1 H(H 2 a) tanH)21 l0h0 -H(H 2a)tan1ab 附。2把数据代入上式可以得到A 50 Bo 11.812tantan0.704有tan0.704可知35.146o故与实际不符故舍去3.2.3破裂面交于荷载内侧图3.4破裂面交于路面荷载内侧在式（6-8）或式（6-11）中，令打0SAtanB0式中:A1(aH)22有上式可知A50Bo18.125tantan0.792由此得知38.379o与已知相符，故可以得知破裂面交于路面荷载的内侧4 .墙后主动土压力与挡土墙设计4.1 土压力的计算土压力是挡土墙的主要设计荷载，挡土墙的位移情况不同，可以形成不同性质的

12、土压力。当挡土墙向外移动时，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑增大而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称为主动土压力；当墙体向土体挤压移动时土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为主动土压力。根据破裂面的求解可以得知破裂面交于路面荷载内侧：Ea(AotanBo)COs)sin()=18(500.79218.125)cos(74-379o)106.301sin78.373ExEacos()106.047EyEasin()7.350作用点位置为距地面2.34米4.2 挡土墙的设计查找规范和进行抗滑动验算得出比较经济的挡土墙设计宽度为2.1米。为了保证基底的

13、接触面积增大所以制作挡土墙基底，设计尺寸样式如图4.1所示图4.1挡土墙的设计样图根据表4.1所示，为了经济因素和稳定性。设计挡土墙的埋深为1.4米。表4.1地面基础埋深条件土层类别最小埋入深度h（米）距地表水平距离L（米）较完整的硬质岩石0.250.250.50一硬质岩石0.600.601.50软质岩石1.001.002.00土层1.001.502.505 .挡土墙稳定性验算5.1 挡土墙稳定性验算5.1.1 抗滑性验算为保证挡土墙稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩擦阻力抵挡挡土墙滑移的能力（0.9GqiEy）0.9Gtan0）qiExG挡土墙自重；Ex,Ey墙背主动土压力的水平

14、与垂直分力；0基底倾斜角（o）;基底摩擦系数；Q1主动压力分项系数；有上面的设计方案代入可得：（0.9333.31.47.35）30.9333.30.191.4106.4071.60650故该方案设计符合抗滑稳定性验算5.1.2 抗倾覆稳定性验算为保证挡土墙抗稳定性，需检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗能力。0.9GZgQ1（EyZxExZy）0式中：Zg墙身、基础及其上的士重合力重心到墙趾的水平距离（m）;Zx土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离（m）;Zy土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离（m）;0.9GZgQl(EyZxExZy)0.9333.31.51.4(2.337.35106.04

15、72.61)86.430所以抗倾覆稳定性满足要求在验算挡土墙的稳定性时，一般均未记趾前土层对墙面所产生的被动土压力。验算结果如不满足以上要求，则表明抗滑稳定性或抗倾覆稳定性不够，应重新改变墙身断面尺寸重新核算。5.2 基础稳定性验算与地基承载力演算偏心载荷作用时作用于基底的合力偏心距e为：MeN1式中：M作用于基底形心的弯矩，可以按表6-1采用M每延米作用于基底的总竖向力设计值(kN);表5.1基底弯矩计算表何载结合作用于基底形心的弯矩设计值IM1.4ME1.2MGIIM1.4ME11.2MGIIIM1.3ME1.2MG1.05MW1.1MIMP表中：Me由填土包载土压力所引起的弯矩；Mg由墙

16、身及基础自重和基础上的土重引起的弯矩;Mei由填土及汽车活荷载引起的弯矩；Mw由静水压力引起的弯矩；Mp有地震土压力引起的弯矩；MI由浮力引起的弯矩；N1(GgQ1EyW)cos0Q1ExSin0式中：Ey墙背主动土压力(含附加荷载引起)的垂直分力(kN)；Ex墙背主动土压力(含附加荷载引起)的水平分力(kN);W低水位浮力(kN)(指常年淹没水位)；Ni(GgQiEyW)cosoQiExSin0(0.9333.31.47.35)0.9821.4106.0470.187332.438其中该组合为II号组合，于是：M1.4M曰1.2MG1.4(EyZxExZy)1.2GZg236.420于是:0

17、.71又：Be0.710.56所以：此种情况可以不考虑地基拉应力，而压应力重新分布如下;2NiPmax品Pmin0式中：CBe(eB)22那么C0.79Pmax2N1281.22600a3C因此基础稳定性满足要求。地基承载力验算：N1p1110.81A式中：p基底平均压应力(kPa)；A基础底面每延米的面积，即基础宽度，B1.0(m2);当偏心荷载作用时p1.2f满足地基承载力要求;式中：f地基承载抗压伯：（kPa）;1.2f1.2250300110.81p即满足地基承载力要求.5.3挡土墙正截面强度及抗剪强度验算挡土墙正截面强度：强度计算：Nj-ARKK按每延米墙长计算：Nj0（gNgQ1Q

18、iciNQi）式中：Nj设计横向力一重要性系数Ci荷载组合系数（表5-2）Ng,g一恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力和相应的分项系数（表1-3）;Nq1一主动土压力引起的轴向力NQi（i16）一被动土压力、水浮力、净水压力、动水压力、地震力引起的横向力Qi（i16）一以上各项横向力的分项系数；k一抗力分项系数（表5-3）;RK一材料极限抗压强度A一挡土墙构件的计算截面积K一横向力偏心影响系数：表5-2荷载组合系数荷载组合Ci荷载组合CiI、II1.0施工载荷0.7III0.8表5-3抗力分项系数培工种类受力情况受压受弯、剪、拉石料1.852.31片石砌体、片石混凝土砌体2.312.31块石砌体、粗料石砌体、混凝土预制块砌体1.922.31混凝土1.542.31表5-4疗工结构容许偏心距福裁组营容许偏心距福载组合容许偏心距I、II0.25B施工福栽0.33BIII0.30B强度计算：Nj0(gNgqiQ