路基路面工程挡土墙设计讲解

1、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、水文地质资料本路段为山岭重丘区二级公路，路基宽 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 .12 米，中桩在原有旧路附近，地表、平曲线要素JD1：(K6+284.77)Lh 35 m R 100 mLL3qLhLh 217.48 m2240R2LRLh110.13 m180hL4h24R2688R30.5098 m43o 02 49 ( 左 )T (R R)Tan q 57.12 m2E (R R)sec R 8.044 m2J 2T L 4.110 mLy L 2Lh 40.

2、13 m桩号 ZH JD T K6 227.65桩号 YH HY Ly K6 302.78桩号 QZ HZ L K6 282.7152JD2 ：(K6+529.04)桩号 HY ZH Lh K6 262.65 桩号 HZ YH Lh K6 337.78 桩号 JD QZ J K6 284.772Lh 35 mR 80 m56o 04 11 (右)LL3LhLhq22240R217.47 mT (R R)Tan q 60.41 m2L R180Lh113.3 mE (R R)sec R 11.36 m2L2L4R h h 3 0.6369 m 24R 2688R3Ly L 2Lh 43.3 m桩

3、号 ZH JD T K6 468.63桩号 YH HY Ly K6 546.93桩号 QZ HZ L K6 525.282J 2T L 7.520 m桩号 HY ZH Lh K6 503.63 桩号 HZ YH Lh K6 581.93 桩号 JD QZ J K6 529.042JD3 ：(K6+734.68)Lh 35 mR 120.6 mLL3LhLhq22 240R217.49 mL R180Lh104.9 mRL2hL4h 3 0.4229 m24R 2688R333o 11 46 (左)T (R R)Tan q 53.56 m2E (R R)sec R 5.685 m2J 2T L

4、2.22 mLy L 2Lh 34.9 m桩号 ZH JD T K6 681.12桩号 YH HY Ly K6 751.02桩号 HZ YH Lh K6 786.02桩号 QZ HZ L K6 733.572桩号 JD QZ J K6 734.68 2桩号 HY ZH Lh K6 716.12四、竖曲线要素421.69 436.73i16.4%1 6620 6385406.87 421.69i24.63%2 6940 6620i2 i1 4.63% 6.4% 1.77%（凹曲线）L R 70.8m T L 35.4m2桩号K6+510K6+525K6+546.92K6+560K6+581.92

5、K6+600K6+620K6+640K6+660地面442.96443.432.428.427.418.40416.94418.44421.标高6160793778设计428.73427.77426.425.424.13423.00421.85420.44419.标高375313填挖-14.23-15.84-6.23-3.26-3.244.604.912.00-2.65高五、加宽超高取 ig 2%ij 3%ic 6% b j 2.0 a 2.25m b 7.5m桩号K6+510K6+525K6+546 .92K6+560K6+581.92K6+600K6+620K6+640K6+660加宽值2

6、221.50.220000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

7、，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

8、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 :

9、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: 1.0001. 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

10、 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

11、) 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

12、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

13、= 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 0.338(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

14、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= 0.638(m) 截面上压应力 : 面坡 =1

15、53.026 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

16、 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

17、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= 0.507(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

18、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

19、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

20、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 0.338(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

21、 : 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

22、 = 0.521(m)截面上偏心距验算满足 : e1= 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

23、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

24、) 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= 0.507(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

25、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

26、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

27、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 0.338(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

28、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

29、，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= 0.638(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

30、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

31、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= 0.507(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

32、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