加筋土挡土墙设计

1、加筋土挡土墙设计设计资料如下：（1）路基宽度为7.5m，挡土墙高度为7。44m。（2）荷载标准为公路-20级（3）面板选用2。0mx1.0m矩形混凝土板，板厚12cm，混凝土强度等级C20.（4） 筋带选用聚丙烯土工带,带宽为18mm，厚度为1。0mm，容许拉应力50MPa, 似摩擦系数f = 0.4，筋带要求抗拔稳定系数K L 2.0 o（5）筋带节点的水平间距S广0.5m，垂直间距S,= 0.5m.（6）填料为砂性土，湿密度P = 20kNm3，内摩擦角中=38。.（7）地基的物理参数为，内摩擦角中 = 16。，粘聚力C = 35kPa，天然重度p = 22 kN；m3。图1加筋土挡土墙计

2、算图式（尺寸单位：mm）按荷载组合I进行结构计算：1。计算公路-20级重车作用下的等代土层厚度h（1）计算公路一20级作用时，取重车的扩散长度，已知公路-III级重车的前后轴距L = 1.4m + 4.0m = 5.4m，车轮接地长度 a = 0.2m，则B = 5.4m + 0.2m + 7.366m x tan 30。= 9.06m。（2）计算荷载布置宽度L0该挡土墙为路肩墙，活动区已进入路基宽度，按规定分别用路基宽度和活动区宽度计算 等代土层厚度h，取h较大者对应的L0。车辆横向布置为后轮中线距路面边缘0。5m。破裂面距离加筋体顶部面板的水平距离为 0.3H = 2.21m，进入路面 0

3、.42m.1）按路基全宽布置汽车荷载求h因路面宽为7。5m，横向可布置两台重车, G = 2x300kN = 600kN，L0 = 7.5m，=0.44m”6003h =9.06mx 7.5mx 20kN m32)按活动区宽度布置汽车荷载求h因破裂面进入路面内0。42m ,仅能布置一侧重车车轮的一半，故取 G = 3004 = 75kN, L。= 2.21m，B = 9.06m.=0.187 m75kN h =9.06m x 2.21m x 20kN m3取 h = 0.44m计算各层拉筋的土压力系数Ki静止土压力系数 K = 1 - sin 9 = 1 - sin16。= 0.724 09主

4、动土压力系数K = tan2(45。一 ) = 0.568。2加筋土中侧向土压力系数K随Z的变化规律如下：Z Z当 Z 6.0m时，有K = K以第6层拉筋为例计算K6，其他各层拉筋的土压力系数计算结果列入表1。,2.75、2.75Z6 = 2.75 ,由上述公式K6 = 0.724x(1-一)+ 0.568x = 0.65253。计算各层拉筋所受的拉力Ti一般情况下的加筋挡土墙，筋带所受拉力按下列公式计算；对于路肩式挡土墙T = K (p Z + p h)S Sii1 i1x y对于路堤式挡土墙T = K (p Z +p h+b )S Sii1 i2 aix y式中：T 第i单元筋带所受的拉

5、力，kN。i第6层拉筋所受的拉力为T = K6 p (Z6 + h)S S=0.6525 x 20 kN m3 x (2.75m + 0.44m) x 0.5m x 0.5m=10.4074 kN计算筋带设计断面及每束筋带根数根据每个单元筋带所受的拉力，可按下式计算该单元筋带的设计断面积式中:A 第i单元筋带设断面积，mm 2；i,一拉筋容许应力，MPa ；LK 一筋带容许应力提高系数,参考有关规范确定。已知筋带宽为18mm,厚度为1.0mm,容许拉应力七=50MPa，当荷载组合1时，按规定筋带容许应力提高系数K = 1.0.第6层筋带设计断面积为, T X1031=L=208.1mm210.

6、4074kN X1031.0 x50MPa第6层筋带每束需要的根数为208.1nm 218mm x 1mn11.56 牝 12 根5.计算筋带长度Li计算加筋土简化破裂面尺寸简化破裂面垂直部分距面板背部的水平距离为：七=0.3H = 2.21m简化破裂面上段高度:H2 = bH tan(45 +中/ 2) = 2.93m简化破裂面下段高度:H1 = H - H2 = 4.44m筋带的总长度由活动区长度和锚固区长度两部分组成筋带锚固长度计算不计车辆 荷载引起的抗拔力，锚固长度按下式计算：=对于路肩式挡土墙对于路堤式挡土墙L =f1i 2 fb p 1ZK TLLn2fb(p Z +p h )i

7、1 i 2 1式中：KfL筋带要求抗拔稳定系数，参考有关规范取值;f 一筋带与填料的似摩擦系数;b -第i单元筋带宽度总和，m。第6层筋带锚固区长度L16为K TL = f 6162 也6 PZ6_2.0 X 10.4074 kN-2.0 x 0.4 x12 x 0.018 x 20 kN m3 x 2.75m=2.27 m筋带活动区长度可按一下公式计算:当 0 Z % 时，有L2 = bH当 H Z H时有L = H Z i12itan p第6层筋带活动区长度l26为L26 = bH = 2.21m则筋带长度 L = L. + L2 = 4.48m。表1筋带拉力、根数、长度计算表筋带层号计算

8、值采用值Z / mKiT / kNiA / mm 2的每束 筋带根数L / mL / mL / mn根iLj /根10。250.71752。 475449.5075322o 92.2125.1116520.750。 70454。 191883o 835557o 762.219.9710531.250.69155。 8432116.863565.412.217.6210541。750。 67857。 4296148o 591583.692.215.9010552。250。 66558.9510179o 0195102.762.214o 9710562.750.652510o 4074208o 1

9、475122o 192o 214.4016573.250。 639511o 7988235o 9755131o 943o 115.0516583。750.626513.1252262o 5035151o 622o 734.3516594.250。 613514.3866287.7315161o 472.353o 82165104。750.600515o 5830311o 6595171o 341.973.31205115。250.587516.7144334o 2875191o 171o 602.77205125。750。 574517o 7808355o 6155201o 071.222.2

10、9205136。250.568018o 9996379o 9922110.841o 84245146。750。 568020.4196408.392230o 910o 471o 38245157。250。 568021.8396436o 792240o 840.090.93245确定墙体断面、筋带长度和筋带数量由上表1可以看出，各层筋带长度自上而下逐渐减小，而且第一层筋带长度与最底层筋 带长度相差很大，考虑到施工方便，各层筋带长度应取一致,即墙体采用矩形断面，为此， 各层筋带长度均采用5m。为了保证锚固区有足有的锚固力，每层每束筋带的数量应予以调 整，调整后的筋带数量见表1.外部稳定性验算1、

11、基础底面地基应力验算路堤式挡土墙上的车辆附加荷载的布置范围为路堤全宽度，地基应力验算时的 作用力系（如图2）。地基应力验算时,地基上的作用效应采用正常使用极限状态下的标准组合，地基承载力 采用特征值。图2基础地面地基应力验算图（单位:mm）作用于地基的力系计算如下:（1）基底面上垂直力N由图算出各填土分块的重量:W7.5 x 7.44 x 20 = 1160(3 / m)基底面上垂直力为:N =叫=1160（ kN / m）（2）墙背AB上的水平土压力E路基顶面A处的水平土压力：P = 0基底面B点处水平土压应力：P = 20 x 7.44 x tan2（45 ：）=84.5(kPa)84.5

12、 x 7.44,、水平土压力:E =2= 314.34( kPa)H 一 水平土压力作用点:y r = 2.48（m） 03求各力对基地重心O点的力矩Me = Ey = 324.34 x 2.48 = 779.56(kN - mm)基底合力偏心距及地基应力： TOC o 1-5 h z 779.56B=0.67(m) = 1.25(m)11606八 Nj . 6e、 1160/1 6 x 0.67、P = x (1 +0) =(1 +) = 237.57(kPa)maxBB7.57.5八 Nj 6e、1160 巾 6 x 0.67、P =x (1 - 0) =(1 -) = 7.77(kpa)

13、minBB7.57.5地基承载力特征值的提高系数在组合I时取1.0,故修正后黄土的地基承载力特征值为:f = 1.0 x 400 = 400kPa因为P 0，所以故地基承载力满足要 amax a min求，不必对地基进行特殊处理。2、基底滑动稳定验算荷载组合I时抗滑稳定系数；加筋体与地基的摩擦系数；不计墙前被动土压力。G = W = 1160( kNjm)(1)滑动稳定方程：1.1M 1-1.4Me = 1.1x1160 x 0.4-1.4 x 313.34=70.32(kN. m) 00.4 x1160=1.48 1.3314.34(2)抗滑动稳定系数：K t由上(1)(2)验算结果知：加筋

14、体基底滑动稳定验算满足要求。3、倾覆稳定验算作用于墙体的力系与基底滑动验算时相同。当为荷载组合II时，要求的倾覆稳定系数; 不计墙前被动土压力(如图2)。(1)求各力对墙趾点的力矩M1 =咯气=1160 x 725 = 4350(kN - m/m)M e = E = 314.34 x 2.48 = 779.56(kN mm)(2)倾覆稳定方程：0.8M 1 -1.4 M e = 0.8 x 4350 -1.4 x 779.56=2388.6(kN m m) 0倾覆稳定系数按公式(3-16)计算：K = = E = 4350 = 5.58 1.50 乙 M 0 Me 779.56由上(1)(2)

15、(3)验算结果知：加筋体的抗倾覆稳定性验算满足要求。加筋体整体稳定性验算R=90677777777图3圆弧条分法计算简图(单位：mm)最危险滑动面的位置，由经验得知，设定圆弧滑动面时，最不利圆心位置常位于如图所 示区域内，但比较精确的位置需试算确定。一般采用网格法，逐步逼近最不利圆心位置，求 出其整体稳定系数，即满足整体滑动稳定性。对于本设计，任取一点作为假定最危险滑动面 的圆心如图3。计算结果如表3所示.1011121314表3整体滑动稳定计算表土条重量(kN)7。8120。6129.7636o 9442o 9348.0352o 4456o 2759o 6162.5165o 0367.016

16、8.8429.21土条重心至圆心水平距离(m)9.028。528o 027.527o 026.526.025.525o 024.524.023o 523.022o 6整体滑动稳定系数:( )7767556050454137343027232017M=RMSXiCiXi* ci(m)5.763。652.72o 352o 152.040o 910.692.022o 062.162o 392o 821o 28()(kPa)(kPa)W cosa tan中(kN)W sina(kN)35353535353535353535353535351616161616161616161616161616Z(cl + W cos0 tan甲)i， iii_乙 W sin 0ii201.6127.7594.582.2575o 2571.431.8524.1570.772.175o 683o 6598o 744.81154o