挡土墙计算书

1、省道S206重力式挡士墙设计专业土木工程班级姓名子"二零一七年六月XXXXXX双学建筑工程学院土木系道桥方向目录1、设计资料11.1 基础资料11.2 设计依据22、初拟挡土墙结构形式和尺寸33、确定车辆荷载44、破裂棱体位置确定57.1 破裂角6的计算57.2 验算破裂面是否交于荷载范围内55、土压力计算61 土压力计算66、稳定性验算71 受力分析71 抗滑稳定性验算71.9 抗滑稳定性验算81.9 抗滑动稳定性系数81 抗倾覆稳定性验算91.10 抗倾覆稳定性方程91.10 抗倾覆稳定性系数91 基底应力和合力偏心矩验算91.11 合力偏心矩计算91.11 基底应力计算101

2、墙身截面应力计算107、改善措施13改善措施13工程数量表138、附属设施的设计14泄水孔设计14沉降缝与伸缩缝14墙厚排水层15结构大样图159、立面设计16整体布局16挡土墙总体方案布置图1610、参考文献171、设计资料1.1基础资料省道S313,路基宽12米，路面宽9米，两侧路肩宽各1.5米。在桩号K5+100-K5+200路段为填方路段，填方边坡坡度1:1.5。为了保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，故设置路堤挡土墙，拟采用重力式挡土墙。最大墙高见表1。表1挡土墙相关设计参数墙背形式墙背斜度挡墙图度（m挡墙以上边坡高度俯斜无扩大基础前墙垂直1:0.256a=0墙高、墙背仰斜坡度等初始拟定的

3、尺寸详见表1所示，挡土墙顶宽1米,基底水平。挡土墙分段长度为12-20米不等，初始拟定的挡墙断面形式如图1所示。Jm图1初始拟定的路肩式挡土墙断面示意图1.土质情况详见表2所示表2墙背填土及地基设计参数重度丫(kN/m3)内摩擦角小(°)填土与墙背间的内摩擦角6(°)地基容许承*川基底摩擦系数f19.840.5205100.552.墙身材料:详见表3所示。表3墙身材料设计参数砌体重度丫(kN/m3)砌体容许压应力【砌体容许剪应力r21340903.参数1、挡土墙前的被动土压力不计算；挡土墙上暂不考虑栏杆作用。2、车辆荷载换算，按照墙高确定附加荷载强度进行换算，墙高小于2米时

4、,取20kN/%墙高大于10米时，取10kN/%墙高在2-10米之间时，附加荷载强度用直线内插法计算。3、按照最小墙高1.5米，最大墙高如表1所示，顶面高度相同，挡墙设置长度100米，挡土墙分段长度可以取1220米不等，绘制挡土墙立面布置示意图，并标明泄水孔、沉降缝等设施。1.2设计依据.挡土墙课程设计任务书.公路路基设计规范JTGD30-2015.路基路面工程(第四版)黄晓明，人民交通出版社股份有限公司，20142、初拟挡土墙结构形式和尺寸表1挡土墙相关设计参数墙背形式墙背斜度挡墙图度（m挡墙以上边坡高度俯斜无扩大基础前墙垂直1:0.256a=0墙高、墙背仰斜坡度等初始拟定的尺寸详见表1所示

5、，初拟才3土墙顶宽1米,基底水平。挡土墙分段长度为12-20米不等，初始拟定的挡墙断面形式如图1所示。3、确定车辆荷载1.可按表3-1确定车辆荷载，当墙高H=2-10米时，q由线性内插法确定。3-1附加荷载强度墙图H(mj)q(kN/m2)墙图H(m)q(kN/m2)<2.020.0>10.010.044r20-102故q=20-4=15kN/m282.荷载当量土柱高度计算墙高6ml按墙高确定附加荷载强度进行计算q15h0=-=0.76m19.8式中：了一墙后填土重度q一附加荷载强度4、破裂棱体位置确定4.1破裂角日的计算45tarr=0.756二-arctan0.75=36.87

6、4.2验算破裂面是否交于荷载范围内破裂棱体长度：L0=H(tane-tana)=6父(0.75-0.25)=3m车辆荷载分布宽度：L=9m所以L0<L,即破裂面交于荷载范围内，符合假设125、土压力计算土压力计算根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式:1A0(aH2h0)(2aH)(0620.76)(06)=22.562c1一c、1cc、BoH(H2a2ho)tan：=-6(620.76)0.25=5.64,=:、：=14.042040.5=74.54Eacos(u:)cos(36.8740.5)=(A0tan，B0)()=18.9(22.560.75-5.64)(-)=50.

7、07kNsin(：；“)sin(36.8774.54)Ex=Eacos(二、)=50.07cos34.04、:41.43kNEy=Easin(：)=50.07sin34.04、'=28.03kN土压力作用点位置计算Zx1934.5294.5=2.67mZxi-表示土压力作用点到墙踵的垂直距离土压力对墙趾力臂计算基底水平，土压力对墙趾的力臂：Zx=Zx1=2.67mZy=3-2.670.25=2.33m6、稳定性验算受力分析图6-1受力分析图抗滑稳定性验算挡土墙按单位长度计算，为方便计算，从墙趾处沿竖直方向把挡土墙分为俩部分，右部分为三角形，左部分为矩形。2Vi=biH=1.56=9mG

8、-T21=189kNZgi=0.75m112V2(b-bi)H=-1.56=4.5mG2=V2-=4.521=94.5kN1ZG2=1.51.52m36.2.1抗滑稳定性验算基底水平（=。二），验算公式：GQi（EyExtan:。）-Q2Eptan：0h（1.1GQiEy）tan0-QiEx-Q2Ep0式中：GL挡土墙自重力Ex、Ey墙背主动土压力的水平与垂直分力Ep墙前被动土压力的水平与垂直分力，当浸水挡土墙时，Ep=0；«o基底倾斜角；基底摩擦系数，可通过现场试验确定；=0.5541、¥q2主动土压力和墙前被动土压力分项系数；1.1GQ1(EyExtan：o)-q?Ep

9、tan10L(1.1GQ1Ey)tan：0-qExQ?Ep01.1283.51.028.0310.550-1.441.43=128.9306.2.2抗滑动稳定性系数KcN(Ex-Ep)tan：°LEpEx-Ntan：0式中：N作用于基底上合力的竖向力（KN）,浸水挡土墙应计浸水部分的浮力E；墙前被动土压力水平分量的0.3倍。KcN七一宇./%=0_:4.141.3Ex-Ntan：041.43所以抗滑稳定性满足要求抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性方程0.9GZgQi(EyZx-ExZy)QiEpZp0式中：Zg墙身、基础及其上的士重力重心及作用于墙顶的其他荷载的竖向力合力重心到墙趾的水平距

10、离。Zx墙后主动土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离；Zy墙后主动土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离；Zp墙前被动土压力的水平分量到墙趾的距离。0.9GZgQl(EyZx-ExZy)QiEpZp00.9(1890.7594.52)(1.028.032.33-1.441.432.67)=208.120抗倾覆稳定性系数GZgEyZxEPZp1890.7594.5228.032.33,Ko二二二3.58.1.5ExZy41.432.67所以满足抗倾覆稳定性要求。基底应力和合力偏心矩验算合力偏心矩计算M1.4Me1.2Mge=二Ni(GgQiEy-W)cos：0QiExSinz上式中，弯矩为作用与基

11、底形心的弯矩，所以计算时，先计算对形心的力臂:根据前面计算的对墙趾的力臂，可以计算对形心的力臂。rB)3Zgi=-Zgi=-0.75=0.75m22Zg2=Zg2B3一一二2-=0.5m22Zx=zB3-=2.33=0.83m22Zy=Zy=2.67mM1.4Me1.2Mge=Ni(GgQiEy-W)cos：0QiExSin：01.4(ExZy-EyZx)1.2(GiZgi-GzZg2)(GG-QiEy-W)cos：0QiExsin：01.4(41.432.67-28.030.83)1.2(1890.75-94.50.5)283.51.21.428.03=0.62:二B1=0.75m4所以基底

12、合力偏心矩满足规范规定6.4.2基底应力计算N1-(GGQ1Ey)cos：0=(283.51.21.428.03)1=379.442kNBe6M379.442p1=126.481kPa：510kPaA3ipmax2Ni3C2379.4423(1.5-0.62)=287.456kPa：二1.25i0kPapmin-0所以基底应力满足要求。墙身截面应力计算根据经验取1/2墙高处进行强度验算，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。1、强度计算RkNj<:kAK按每延米墙长计算：KNj=o（gNgqiNqi八qJciNQi）式中：Nj

13、设计轴向力（KN）%重要性系数，取=1.0CCi荷载组合系数，取中Ci=1.0（KN口相应的分地震力引起的轴Ng、Rg分别为恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力项系数。Nqi主动土压力引起的轴向力（KN）Nq0=26）被动土压力、水浮力、静水压力、动水压力、向力。；Qi（i=16）以上各项轴向力的分项系数。兀一一抗力分项系数Rk材料极限抗压强度（KPa）A挡土墙构件的计算截面面积。外一一轴向力偏心系数，按下式计算：1-256（包）81-256父（062）8二，=0.9991+12（曳）21+12X（些）8B3所以,Nj=Yo('gNg+VQ1NQ1+£"LWciN

14、Qi)=1.0M(1.2m283.5+1.4M28.03)=379.442kpaNj三-kARk340=0.9993=441.12kpa2.31Nj<二kARk满足，故强度满足要求。2、稳定计算H6因为一=6=2父10,故为矮墙。可取k=1B3441.12kPa,所以Nj=379.442kPa小，人皿=1.00.9993必0k2.31满足稳定性要求。7、改善措施改善措施进行稳定性验算时全部满足要求，故不需要再做改善。确定挡墙高6米，墙背仰斜坡度1:0.25,顶宽1.5m；墙背填土重度19.8kN/m3,内摩擦角40.5°,填土与墙背间摩擦角20°地基为岩石，地基容许承

15、载力510KPa基底摩擦系数f=0.55,砌体重度21kN/m3,砌体容许压应力340kPa,容许剪应力90kPa。挡土墙尺寸如图7-1所示：图7-1改善后的挡土墙尺寸图进行稳定性验算时满足要求，具体在第6章已经验算，故不需要再做改善工程数量表表7-1工程数量表墙局（m）断面尺寸（项M7.5浆砌片石(m3/m)HBb6631.54.848、附属设施的设计泄水孔设计通常在非干砌挡土墙身的适当高度处设置一排或数排泄水孔，如图8-1所示泄水孔尺寸可根据泄水量大小分别采取5cm10cm10cm10cm15cm20cm的方孔，或直径为510cm的圆孔。对重力式挡土墙应沿墙高和墙长设置泄水孔，泄水孔应具有

16、向墙外倾斜的坡度，其间距一般为2.0-3.0m,上下交错设置。最下排泄水孔的底部应高出地面0.3m,泄水孔的进水侧应设反滤层，厚度不应小于0.3m。在最下排泄水孔的底部，应设置隔水层。当墙背料为非渗水性土时，应在最底排泄水孔的底部至墙顶以下0.5m高度内，填筑厚度不小于0.3m的砂砾石竖向反滤层，反滤层的顶部应以0.3-0.5m厚的不渗水材料做封闭。故泄水孔尺寸为10cmM10cm,每3m布置一个，泄水孔高出地面30cm）如下图所示：图8-1排水设施示意图沉降缝与伸缩缝重力式挡土墙，一般沿墙长1015m或与其他建筑物连接处应设置伸缩缝。挡土墙高度突变或基底地质、水文情况变化处，应设置沉降缝伸缩缝与沉降缝可全高设置，其宽度宜取0.020.03m,缝内沿墙内外顶三边填塞沥青麻筋或沥青木板，塞入深度不应小于0.15m。当墙背为填石且冻害不严重时