衡重式挡土墙设计

1.1挡土墙设计1.1.1挡土墙的类型挡土墙具有阻挡墙后土体坍滑，保护与收缩边坡等功能。在路基工程中，挡土墙常用来防止路基填土或挖方坡体变形失稳，克服地形限制或地物干扰，减少土方量或拆迁和占地面积，避免填方侵占河床和水流冲淘岸坡，整治滑坡等病害。按照墙的设置位置，路基挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和路堑墙等。挡土墙按结构形式与特点的不同可划分为重力式、薄壁式、锚固式、垛式和加筋土式等。重力式挡土墙验算现拟定采用俯斜衡重式路堤墙。墙高H=15.9m，上墙H1=6.4m，墙背俯斜1:0.33(a1=18°15'),衡重台宽d=1.0m,下墙H2=9.5m，墙背仰斜1:0.25(a2=—14°02')，七二0.5质墙面坡度1:0.05,墙身分段长度按沉降伸缩缝的要求进行。取此处挡土墙为例，验算拟定尺寸是否满足强度、稳定性等要求。山坡基础为砂、页岩，查得摩阻系数f=0.6，地基容许承载力L0]=800kPa。填土边坡为1：m=1：1.5，路基宽度为12米。墙背填料为就地开挖砾石土，容重为Y=18.6KN/m3，内摩阻角中=35。墙体用50号砂浆砌片石，容重为y=22.5KN/m3，容许压应力"]=600kPa,容许剪应力'L500kPa,外摩阻角6=中/2=17.5°.稳定系数：滑动稳定系数[Kc]=1.3,[Ko]=1.5.。计算图示见图4。

图7.2衡重式挡土墙计算图示一、上墙土压力计算设计荷载采用公路II级，采用双车道布置，选取分段长度L=12m,车辆荷载换算等代土层高度为h=一=——20°*4一=0.651,分布宽度取5.5m。同。〃叩18.6x5.5x12理，验算荷载用挂车车辆荷载换算等代土层高度为h°=0.75m,分布宽度为5.5m。1、计算破裂角，判断是否出现第二破裂面假象墙背倾角为：,H,Htana+d1H"ia：=2930，6.4x0.33+1.0—c=0.5686.4假设破裂面交于荷载内，按《道路工程》中表5-28第一类公式:a=6=45。—。/2=45。—35。/2=27.5。1tan0=0.5211验算破裂面位置:第一破裂面距墙顶内缘：H(tan0+tanar)>b=5.5m,破裂面交于荷载

1110外，与假设不相符，需要另外采用公式。由于破裂面交于荷载外而a<a，，故11出现弟一破裂面。2、计算第二破裂面上的主动土压力cos(0+<p)cK=i(tan9+tanoc)—0.604sin(0+oc+2cp)，，“A2hhi2x0.75x3.8K=]+—=1+=1.14iH26.42i主动土压力:E1E1.VEIX对上墙的力臂:=-yHKK=1x18.6x6.42x0.604x1.14=262.29W2ii2=Esin(a+cp)=262.29xsin(27.5。+35。)=232.65伽'1i=Ecos(oc+cp)=262.29xcos(27.5。+35。)=121.11W-1iZ=nH+b+d-Ztana)1Y221iri=0.05X9.5+3.43+E1E1.VEIX对上墙的力臂:rHhh(4H-3h)6.40.75x3.8(4x6.4-3x3.8)°—Z=—+一i己=——+=2.35mlx33H2K33x6.42x1.14ii上墙实际墙背上的土压力矿：1E，=E=121.113IXIXE9=E-tana=121.11x0.33=39.91kNlyIX1对上墙O的力臂：11Z'=—H=2.13mix31二、下墙土压力计算米用力多边形法(1)对于汽车设计荷载求破裂角02假设破裂角交于荷载外，则:①=。+8+气=35。+17.5。—14.03。=38.47。tan3=0.794A0=2(H2+H1)2=126.41TOC\o"1-5"\h\zB=—H(H+2H)tan以+—H2tann0—H+d一H(tan以+tan0)]h=12,2002221221101110=263.28R=、=⑵」=263.28cos(里+0)cos(35。+27.5。)B、Rsin(w+0)tan0=—tan①+寸(cot。+tan®)(tan①+,)-〒~31=0.669'000=33.80。2验算破裂面位置Htan02—H2tan气+H1tan气=15.9x0.699—9.5x0.25+6.4x0.642=12.54>b0=5.5m破裂面交于荷载之外，与原假定相符，故采用公式正确。计算土压力E2E=y。。、(气+Q)(atan0一B)一R侦％一叩sin(0+B)0201sin(0+b)=18.6x0362(126.41x0.642—12.20)一263.280109=458.99STOC\o"1-5"\h\z0.9520.952E=Ecos(a+8)=458.99xcos(—14.03。+17.5。)=458.153/mE2=E2sin(a2+82)=458.99xsin(—14.03。+17.5。)=27.78kN/mH[l+d—H(tana’+tan0)]、广(H+H*)tan0—Htana—Htan0~"1222211rH3+3HH2+3hh(2H-h)Z=21201112X3Lh(H+2H)+2hh」0.74.m_9.53+3%9.5x6.42+3x0.75x5.54(2x9.5「-5.54)=3b.5(9.5+2x6.4)+2x0.75x5.54」Z2=B+Z2xtana2=3+5.62x0.25=4.41m三、墙身截面计算0.74.m经试算后，取墙顶宽b=1m,则上墙底宽b=3.43m,下墙底宽B=1.54m。1,墙身自重及对墙趾的力臂每延米上墙重及对墙趾力臂TOC\o"1-5"\h\z1〃，、1W=—yH(b+b)=x22.5x6.4x4.43=318.963/m12k1122b2+bb+b2+(2b+b)nH「“Z=nH+212=1.82m3(8]+«)每延米下墙及对墙趾的力臂11W=—yH(d+b+B)=x22.5x9.5x(1+3.43+1.54)=638.04kN/m2K2122B2+B(b+d)+(b+d)2+b(b+d)+B」_=212121nH=1.04m3(B+b2+dj2第二破裂面与墙背之间的土重及力臂对于汽车设计荷载d2=H1(tan气-tan气)=6.4x(0.642-0.521)=0.77mW=写H(d+d)=1x18.6x6.4x(1+0.77)=105.35kN/m2112，2其中，对墙趾的力臂:d2+dd+d2-(2d+d)HtanaZ=n(H+H)+b+Htana+112111W3121113(d+d)0.772+1x0.77+12-(2x0.77+1)6.4x0.33=0.05x15.9+1+6.4x0.33+x1.77=0.795+1+1.98-0.57=3.21miv土楔上的荷载重及力臂对于设计荷载汽一20

=0.651TOC\o"1-5"\h\zZG_800ybL-18.6x12x5.50W4=00d2=18.6x0.651x0.77=9.32kN/mZ=n(H+H)+b+121.11x(2.35+9.5)+458.15x0.74=1.54>1.5满足抗倾覆稳定性要求。偏心距及基底应力验算_Em-Zm_2732.44T774.31n—Z(W+E/798.76.Y由道路工程表5-33知，当地基为石质较差的砂页互岩地基时，e=--Z=3-1.19=0.31m<1.2xB(=0.6m)d=0.05x15.9+1+0.77x1=0.651121.11x(2.35+9.5)+458.15x0.74=1.54>1.5满足抗倾覆稳定性要求。偏心距及基底应力验算_Em-Zm_2732.44T774.31n—Z(W+E/798.76.Y由道路工程表5-33知，当地基为石质较差的砂页互岩地基时，e=--Z=3-1.19=0.31m<1.2xB(=0.6m)n26因此基地应力按偏心荷载作用下应力计算:ZNZmW+E6eCmax=A+~WF^(+万)798.76“3x0.56、=(1+)=415.36回<ln0=800回］=x0.6=1.38>1.3121.11+458.15满足抗滑稳定性要求。2）抗倾覆稳定性验算WZ+WZ+WZ+WZ+EZ+EZK=—1_W12_W23—W34_W41Y—1Y2Y—2Y-0E1X(Z1X+H2)+E2W2Xe0<1.2p，即:_318.96x1.82+638.04x1.04+105.35x3.21+9.32x2.18+232.65e0<1.2p，即:满足要求。截面应力验算已知作用于上墙墙后土体第二破裂面上的土压力E及水平分力E，上墙实11x际墙背上的土压力E]'为:E，=E=121.11kNE；=.宫-tana1=121.11x0.33=39.97kN对上墙O]的力臂：TOC\o"1-5"\h\zZ'=-H=2.13m1x31选上墙墙底水平截面验算：Z'=b-Z'tana=4.5-2.13x0.33=3.79m1y21x1bbW(Z-nH)+E'Z-E'Z'

e=—2—Z=—^——1—W121^_1x1x_1^11y=0.96m<0.3b(=1.03m)2b>0.75亏(=0.43m)bmax_W+E"H+竺)—318.96+39.97+6x0.96。max=1人”-侦)343-3.43)_j+280.36<b}=600kPa)=[-71.16<ba1=60kPa)t=—1-^='2'.''=35.31kPa<L]=500kPa)1b23.43j2、对于验算挂车荷载按上述相同的方法与步骤，以挂车验算荷载计算。结果如下:E1=340.65kN;E2=1008.31kN;K=