毕业论文悬臂式挡土墙设计计算

1、 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙设计计算1.1工程地质资料公路江门段K23+000-K23+110地面标高：150.00m；挡墙顶面标高：155.00m地层顺序：1.种植土含腐殖质约0.4m；2.低液限粘土：可-硬塑，厚度大于1.0m；地基容许承载力200-250KPa;3.泥岩全风化。呈硬塑状，厚度大于2.3m,地基容许承载力250KPa.4. 硅化灰岩：弱风化层，岩质较硬，厚度大于3.2m，地基容许承载力800KPa -1200KPa;1.2设计资料悬臂式路肩挡土墙墙高6m，顶宽b=0.25m，力壁面坡坡度1:m=1:0.05，基础埋深h=1m。墙背填土重度=18kN/m3 ，内摩擦角=30。地

2、基土内摩擦角D=30，摩擦系数f=0.4，容许承载力=250KPa活荷载为公路-级，其等代土层厚度h0=0.7m。抗滑动和抗倾覆安全系数Kc1.3，K01.5。钢筋混凝土结构设计数据(1)混凝土标号C15，R=15MPa，抗压设计强度Ra=8500kPa，弹性模量Eh=2.3107kPa，抗拉设计强度Rl=1.05MPa(2)I级钢筋抗拉设计强度Rg=2.4105kPa，弹性模量Eg=2.1108kPa(3)裂缝容许宽度max=0.2mm。2.土压力计算由朗金公式计算土压力（=0）得全墙土压力E及力臂y为3.墙身尺寸计算3.1底板长度B假设底板厚度h3=0.5m，则当=18kN/m3，f=0.

3、40时，查表得重度修正系数=1.07得踵板长度B3为 得踵板修正长度为 得趾板长度为 取B1=0.4m地板长度3.2力壁厚度力壁根部截面（Hi=H1=5.5m）得该截面的剪力Q1为 根据桥规第条，计算内力为 (1)按配筋要求确定厚度取配筋率=0.7%，有截面有效厚度(2)按斜裂缝限制要求确定厚度截面有效厚度为力壁厚度由配筋率控制，取h0=0.48m，保护层厚度为0.04m，则力壁厚度为0.48+0.04=0.52mB2=0.53m，符合假设。3.3底板厚度作用于挡土墙基底的总反力为底板厚度由踵板控制，并假设地基反力近似地呈三角形分布（2=0），如右图所示（。图未画）踵板根部截面 可得该截面的剪

4、力为（=0，2=0时） 该截面弯矩为 根据桥规第条，计算内力Q3j，M3j (1) 按配筋率要求取配筋率=0.7%，查表可得A0=0.178，有 (2)按斜裂缝限制要求截面的有效厚度为 踵板厚度由配筋率控制，取h0=0.43m，取保护层厚度为0.04m，则踵板厚度为0.43+0.04=0.47m（与原假设的h3=0.5m符合）。4.墙体稳定性和基底应力验算4.1求全墙总竖向力N和抗倾覆力矩My（如图所示.未画）踵板上填土重W及力臂Zw（对趾板端部的力臂，以下同） 墙体自重G及力臂ZG力臂自重WA及力臂ZA 夹块自重WB及力臂ZB 趾板自重WC及力臂ZC踵板自重WD及力臂ZD 趾板上覆土重Wh及

5、力臂Zh 全墙总竖向力及抗倾覆力矩为 4.2验算抗滑动稳定性系数 满足要求4.3验算抗滑稳定系数倾覆力矩M0为 满足要求4.4验算偏心距满足要求4.5验算基底应力 满足要求5.墙身配筋或裂缝开展宽度计算墙身配筋和裂缝开展宽度计算分别按力壁、趾板和踵板进行。为节省钢筋，应根据构件长度大小将构件划分为13段进行计算，以便确定钢筋截断点，本算例挡土墙的分段如下图说所示（.未画）5.1内力计算各计算截面的剪力Qi和弯矩Mi计算值列于下表各截面内力值注：Qij、Mij为按桥规第条换算的截面计算内力。5.2配筋计算按桥规，利用有关公式计算各截面的配筋情况（保护层厚度取0.04m）。以力壁截面a-a-为例该

6、截面有效厚度计算系数配筋率则所需钢筋截面面积为同理，可得到其它截面的配筋情况，考虑工地方便施工，配筋选用弯矩最大截面处来配筋。具体分列于表3-2表3-2 各截面配筋计算表构件截面Mij（Kn*m）h0(m)A0（%）Ag(cm2)选用钢筋力壁a-a19.660.310.0250.0250.092.791616b-b0.410.0850.0890.3212.961616c-c0.4850.1440.1560.5526.751616趾板d-d0.460.0030.0030.010.461516踵板f-f0.460.0330.0340.125.51516e-e0.460.1760.1950.6931

7、.71516裂缝开展宽度计算根据原桥规第条，构件最大裂缝宽度（mm）可按下列公式计算：式中：C1-钢筋表面形状系数，本文用螺纹钢筋C1=1.0； C2-荷载作用系数，本文所有荷载都当作长期荷载，故C2=1.5； C3-构件形式系数，本文构件为板式受弯构件，故C3=1.15； d-纵向受拉钢筋直径（mm）； -含筋率； g-受拉钢筋在使用荷载下的应力。同样，以力壁a-a截面为例。配1616钢筋，此时Ag=32.2cm2。实际配筋率为：受拉钢筋应力为：（满足要求）同理，可得各截面的裂缝宽度计算值如表3-3表3-3 各截面裂缝宽度值构件截面Mi（kN*m）h0（m）（%）d(mm)g(kPa)fma

8、x(mm)力壁a-a19.660.311.041622638.450.08b-b0.410.7916101865.440.47c-c0.4850.6616202844.091.11趾板d-d0.460.66164037.720.02踵板f-f0.460.661647658.290.26e-e0.460.6616250942.411.39由上表可知，各截面最大裂缝开展宽度均小于0.2mm，满足要求。斜截面抗剪强度验算根据桥规第条，如截面受弯构件满足以下要求时，则不需进行斜截面抗剪计算，且仅按构造要求配置钢筋；式中： Qj-按桥规第条，计算的截面最大剪力（kN）； Ri-混凝土抗拉强度（MPa）；

9、 b-截面宽度（cm），取100cm； h0-截面外受弯构件的有效厚度（cm）。各截面满足以上要求的情况如表3-4所示。表3-4 各截面满足抗剪强度情况构件截面h0(cm)0.038R1bh0(kN)Qij(kN)力壁a-a3112369b-b4116359c-c48.519352趾板d-d4618354踵板f-f4618354e-e4618354由上表可知，各截面仅需要按构造要求配置箍筋。 重力式挡土墙重力式挡土墙设计计算1. 设计资料1.1墙身构造：墙高6m，墙背仰斜坡度：1:0.25（=14.02），墙身分段长度10m，其余初始拟采用尺寸如下图所示：1.2土质情况：墙背填土容重，内摩擦角

10、；填土与墙背间的摩擦角；地基为低液限粘土容许承载力，基地摩擦系数f=0.41.3墙身材料：砌体容重，砌体容许压应力，容许剪应力2. 破裂棱体位置确定：2.1破裂角（）的计算假设破裂面交于荷载范围内，则有：因为根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：2.2验算破裂面是否交于荷载范围内：破裂砌体长度：车辆荷载分布宽度：所以L0L，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。2.3土压力计算根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：2.4土压力作用点位置计算：2.5土压力对墙趾力臂计算 基地倾斜，土压力对墙趾力臂：2.6稳定性验算（1） 墙体重量及其作用点位置计算挡墙按单位长度计算，为方便计

11、算从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分，上部分为四边形，下部分为三角形：(2)抗滑稳定性验算：倾斜基地0.2：1（） 验算公式：所以抗滑稳定性验算满足。（2） 抗倾覆稳定性验算：2.7基底应力和合理偏心距验算（1） 合理偏心距计算上式中弯矩为作用与基底形心的弯矩，所以计算时要先计算对形心的力臂，根据前面计算过的对墙趾的力臂，可以计算对形心的力臂。所以基底合力偏心距满足规范的规定要求。（2） 基底应力验算所以基底应力满足规范的要求。2.8截面内力计算 墙面墙背平行，截面最大应力出现在接近基底处，由基底应力验算可知，偏心距及基底应力满足地基承载力，墙身应力也满足，验算内力通过，墙顶顶宽1.6m，墙

12、高8m。5.2 重力式挡土墙施工工艺重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，墙身断面大，圬工数量大，多用浆砌片（块）石砌筑，缺乏石料地区有时可用混凝土预制块作为砌体，也可以直接用混凝土浇筑，一般不配钢筋或只在局部范围内配置少量钢筋，其形式简单，施工方便。可就地取材，适应性强，应用广泛。其主要施工流程有：清理场地基坑放样基坑开挖基底处理砌筑块石基础墙身砌筑监理检验墙背回填监理检验合格浇筑混凝土挡土墙其施工工艺主要分为几个工程：测量放样工程，开挖基坑工程，拌制砂浆工程，砌筑基础工程，脚手架工程，挂线找平，选用建筑材料，砌筑墙身工程，安设泄水管，勾缝养护工程，清理现场5.2.1 测

13、量放样工程（1）根据施工图划分施工段，精确测定挡土墙墙趾处路基中心线及基础主轴线、墙顶轴线、挡土墙起讫点和横断面，每根轴线均应在基线两端延长线上设4个桩点（每端两点），并分别以素混凝土包封保护。（2）路基中轴线应加密桩点，一般在直线段每1520m设一桩，曲线段每510m设一桩，并应根据地形和施工放样的实际需要增补横断面。（3）放桩位时，应测定中心桩及挡土墙的基础地面高程，临时水准点应设置在施工干扰区域之外，施测结果应符合精度要求并与相邻路段水准点相闭合。5.2.2 开挖基坑工程（1）开挖前应在上方做好截、排水设施，坑内积水应及时排干处理。（2）挡土墙应随挖、随下基、随砌筑，及时进行回填。在岩体

14、破碎或土质松软、有水地段，修建挡土墙宜在旱季施工；并应结合结构要求适当分段、集中施工，不应盲目全面展开。（3）开挖基坑时应核查地质情况，挡土墙墙基嵌入岩层应符合设计要求。挖基时遇到地质不符合、承载力不足时，应及时报批处理合格后再施工。1）墙基位于斜坡地面时，其趾部进入深度和距地面水平距离应符合设计要求；墙基高程不能满足施工图要求时，必须通过变更设计后施工。采用倾斜基底时，应准确挖凿成型，不得用填补方法筑成斜面。2）明挖基础基坑，应及时回填夯实，顶面做成不小于4%的排水横坡。对湿陷性黄土地基，应注意采取防止水流下渗的措施。5.2.3 拌制砂浆工程（1）砌体工程所用砂浆的强度等级应符合施工图要求，

15、当施工图未提出要求时，主体工程不得小于M10，一般工程不得小于M5。（2）砂浆应用机械拌制。拌制时，宜先将3/4的用水量和1/2的用砂量与全部胶结材料在一起稍加拌制，然后加入其余的砂和水。拌制时间不少于2.5min，一般为35 min，时间过短或过长均不适宜，以免影响砌筑质量；（3）砂浆按施工配合比配制，应具有适当的流动性和良好的和易性，其稠度宜为1050mm。现场也可用手捏成小团，以指缝不出浆，松手后不松散为宜，每批砂浆均应抽检一组试块；（4）运输一般使用铁桶、斗车等不漏水的容器运送。炎热天气或雨天运送砂浆时，容器应加以覆盖，以防砂浆凝结或受雨淋而失去应有的流动性；（5）冬期（昼夜平均气温低

16、于+5）施工时，砂浆应加保温设施，防止受冻而影响砌体强度；（6）砂浆应随拌随用，应根据砌筑进度决定每次拌制量，宜少拌快用。一般宜在34h内使用完毕，气温超过30时，宜在23h内用完。在运输过程中或在贮存器中发生离析、泌水的砂浆，砌筑前应重新拌制。已凝结的砂浆不得使用。5.2.4 砌筑基础工程（1）砌筑前，应将基底表面风化、松软土石清除。砌筑要分段进行，每隔1020m或在基坑地质变化处设置沉降缝。（2）硬石基坑中的基础，宜紧靠坑壁砌筑，并插浆塞满间隙，使与地层结为一体。（3）雨季在土质或风化软石基坑中砌筑基础，应在基坑挖好后，立即铺砌一层。（4）采用台阶式基础时，台阶转折处不得砌成竖向通缝；砌体

17、与台阶壁的缝隙应插浆塞满。脚手架工程（1）搭脚手架应根据负载要求进行工艺设计，并对作业人员进行技术交底。采用的茅竹、杉木、钢管、跳板等材料都应经质量检验符合有关规定，一般搭设平台高为1.92.0m，宽度0.81.2m。（2）搭脚手架时主杆要垂直，立杆时先立角柱，然后立主柱，主力柱完成后，再开始绑扎大小横杆。脚手架搭至35m高时，就要加十字撑，撑与地面的角度在45以内，撑的交叉点宜绑扎在柱或横杆上，确保脚手架牢固稳定。（3）由于脚手架的侧向刚度差，为了加强稳定性，可与墙体连接，使用中要定期检查，发现问题及时加固处理。5.2.6 挂线找平工程（1）按照墙面坡度、砌体厚度、基底和路肩高程可以设两面立

18、杆挂线或固定样板挂线，对高度超过6m的挡土墙宜分层挂线。（2）所挂外面线应顺直整齐，逐层收坡，内面线应大致适顺，以保证砌体各部尺寸符合施工图要求，并在砌筑过程中经常校正线杆。5.2.7 选用建筑材料（1）石块在砌筑前浇水湿润，表面泥土、水锈应清洗干净。根据铺砌的位置选择合适的块石，并进行试放。（2）砌体外侧定位石与转角石应选择表面平整、尺寸较大的石块，浆砌时，长短相间并与里层石块咬紧，分层砌筑应将大块石料用于下层，每处石块形状及尺寸搭配合适。缝较宽者可塞以小石子，但不能在石块下部用高于砂浆层的小石块支垫。排列时，石块应交错，坐实挤紧，尖锐凸出部分应用手锤敲除不贴合的棱角。5.2.8 砌筑墙身工

19、程 （1）砌筑墙身采用挤浆法分层、分段砌筑。分段位置设在沉降缝或伸缩缝处，每隔1020m设一道，缝中用23cm厚的木板隔开。沉降缝和伸缩缝可合并设置。分段砌筑时，相邻层的高差不宜超过1.2m。（2）片石分层砌筑时以23层砌块组成一个工作层，每一个工作层的水平缝应大致找平，各工作层竖缝相互错开，不得贯通。砌缝应饱满，表层砌缝宽度不得大于4cm，铺砌表面与三块相邻石料相切的内切圆直径不得大于7cm，两层间的错缝不得小于8cm。（3）一般砌石顺序为先砌角石，再砌面石，最后砌腹石。角石应选择比较方正、大小适宜的石块，否则应稍加清凿。角石砌好后即可将线移挂到角石上，再砌筑面石（即定位行列）。面石应留一运

20、送腹石料缺口，砌完腹石后再封砌缺口。腹石宜采取往运送石料方向倒退砌筑的方法，先远处，后近处。腹石应与面石一样按规定层次和灰缝砌筑整齐、砂浆饱满。（4）砌块底面应座浆铺砌，立缝填浆补实，不得有空隙和立缝贯通现象。砌筑工作中断时，可将砌好的砌块层孔隙用砂浆填满。再砌时，表面要仔细清扫干净，洒水湿润。砌体勾凸缝时，墙体外表浆缝需留出12cm深的缝槽，以便砂浆勾缝。（5）砌筑上层砌块时，应避免振动下层砌块；砌筑中断后恢复时，应将砌体表面加以清扫、湿润，再坐浆砌筑。（6）浆砌片石应及时覆盖，并经常洒水保持湿润。砌体在当地昼夜平均气温低于+5时不能洒水养护，应覆盖保温，保湿。并按砌体冬期施工规定执行。5.

21、2.9 安设泄水管工程（1）墙身砌筑过程中应按施工图要求作好墙背防渗、隔水、排水设施。砌筑墙身时应沿墙高和墙长设置泄水孔，按上下左右每隔23m交错布置。折线墙背的易积水处亦应设置。泄水孔的进水侧应设置反滤层，厚度不小于0.3m。在最低排泄水孔的下部，应设置隔水层，不使积水渗入基底。（2）泄水孔一般采用梅花形等间距布置，孔径为100mm，材料采用毛竹或PVC塑料管。挡土墙顶面一般采用砂浆抹面或面石做顶。挡土墙顶面内侧与山体连接处要用黏土夯实，防止渗水。当墙背土为非渗水土时，应在最低排泄水孔至墙顶以下0.5m高度内，填筑不小于0.3m厚的砂砾石等过滤层。（3）挡土墙地段侧沟，采用与挡土墙同标号的水

22、泥砂浆砌筑，并与挡土墙一同砌成整体。当挡土墙较高时，应根据需要设置台阶或检查梯，以利检查、维修、养护。5.2.10 勾缝养护工程（1）砌体勾缝，除设计规定者外，一般采用平缝或平缝压槽。平缝应随砌随用灰刀刮平。勾缝砂浆不得低于砌体砂浆强度，对勾缝砂浆应注意压实和外表美观。（2）勾缝应嵌入砌体内约2cm深，缝槽深度不足时，应凿够深度，勾缝前应清扫和湿润墙面。（3）浆砌片石挡土墙砌筑完后，砌体应及时以浸湿的草帘、麻袋等覆盖，经常保持湿润。一般气温条件下，在砌完后的1012h以内，炎热天气在砌完后23h以内即须洒水养护，洒水养护期不得少于7d。（4）在养护期间，一般砂浆在强度尚未达到施工图标示强度的7

23、0%以前，不可使其受力。已砌好但砂浆尚未凝结的砌体，不可使其承受荷载。如砂浆凝结后砌块有松动现象，应予拆除，刮净砂浆，清洗干净后，重新安砌。5.2.11 清理现场（1）墙背填筑按施工图要求分层回填、夯实。一般情况下，应尽可能采用透水性好、抗剪强度高且稳定、易排水的砂类土或碎（砾）石类土等。严禁使用腐殖质土、盐渍土、淤泥等作为填料，填料中不得含有有机物、冰块、草皮、树根等杂物和生活垃圾。（2）墙背填料的填筑，需待砌体砂浆或混凝土强度达到75%以上方可进行。墙后回填要均匀，摊铺要平整，并设不小于3%的横坡，逐层填筑，逐层碾压夯实，不允许向墙背斜坡填筑。路肩挡土墙顶面高应略低于路肩边缘高程23cm，

24、挡土墙顶面做成与路肩一致的横坡，以排出地表水。（3）墙背回填应由最低处分层填起，若分几个作业段回填，两段交接处不在同一时间填筑，则先填地段应按11的坡度分层留台阶；若两个地段同时填筑，则应分层相互交叠衔接，其搭接长度，不得小于2m。（4）每一压实层均应检验压实度，合格后方可填筑其上一层，否则应检明原因，采取措施进行补充压实，直至满足要求。采用轻型动力触探（N10）每夯填层检查3点，其击数标准经试验确定。 桥梁桩基设计1.工程地质资料及设计资料某桥位于直线上，冲刷线以下的河床上部为厚度很大的中密孵石层，其容重=20kN/m3，内摩擦角=38，地基的基本承载力0=800kPa。冲刷线标高为所给支挡

25、结构原地面标高150m下2m即148m，承台底设计标高与水位线平齐，为路堤墙顶标高155m下3m即152m。采用钻孔桩基础，作用于承台底面的竖向力N=18000kN、水平力H=550kN，力矩M=9000kNm。设计时，桩侧土极限摩阻力f=120kPa，横向地基系数的比例系数m=60MNm-4。基桩混凝土采用C20，其受压弹性模量 Eh=2.6107kPa。1. 设计计算2.1桩的计算宽度b0式中 d-桩径，为1.60m； K-各桩之间的纵向相互影响系数，当L00.6hp时，K值按下式计算其中 C-随位于外力作用平面内的桩数n而异的系数，当n=2时，C=0.6； hp-桩埋入地面或局部冲刷线以下的计算深度，按hp=3（d+1）计算，故hp=3（1.60+1）=7.8m； L0-外力作用平面方向上的桩间净距，L0=3.5-1.6=1.9m。至此可知L0=1.9ml4d，故上面所用计算公式与使用条件相符）再根据下式判断是否属于弹性桩 故属弹性桩，应按弹性基础计算。2.4计算桩顶刚度系数1、2、3、4、1-当承台底面沿桩轴线方向作单位位移时所引起的桩顶处的轴向力；（如图所以.未画）2、3-当承台底面沿桩轴线垂直方向作单位位移时所引起的桩顶处的横向力（剪力）和弯矩；（如图所以.未画）3、4-当承台底面顺图示方向作单位转角时，所引起的桩顶处的横向力（剪力）