挡土墙设计计算说明

挡土墙设计计算说明尺寸，系数值说明：挡墙位置K2+240，分段长10米，墙高12米，顶宽1.0m，仰斜式，墙背与竖直线间的夹角为4º，墙胸坡度1:0.30，墙底仰角=10º，采用片石砌体结构，砌体抗压强度1.22MPa，砌体容重，挡墙材料极限抗压强度，砌体的极限抗剪强度，地基为中等风化的软质岩土，软质岩土摩擦系数；填土内摩擦角，粘质填土的容重，挡土墙墙背摩擦角取，一、墙后土压力分析计算根据Coulomb土压力理论，当填土表面为仰斜平面时，挡土墙对墙后可能滑动土楔的作用力的表达式为：（１）式中除了滑动面的倾角外都是常数，随滑动面的倾角而变化，当时，墙后土楔的重力为零，则，当时，土体作用在滑动面上的反力与重合，则；因此在和之间变化时，将有一个极大值。这个极大值就是所求的主动土压力。要计算，可令将解得的带入式（1）便得（2）（3）沿墙高的土应力，可以通过对求导而得到：（4）可见主动土压力沿墙高成三角形分布，土压力的作用点离墙踵的高度为H/3，方向与墙背的发现成角。若填土表面是水平的，即且墙背仰斜时，滑动面的倾角可按下式计算：（4）Coulomb土压力理论用于砂性土填料，当墙后填料为粘性土时，由于粘聚力的存在，对土压力值由很大的影响，因此，在计算土压力时，应考虑粘聚力。本设计采用等效内摩擦角法来处理粘性土的土压力问题。具体的做法就是把内摩擦角增大8º，则换算后的内摩擦角所以：再考虑汽车荷载的作用：求破坏棱体长度。当土墙墙背仰斜，2）计算挡土墙的计算长度。按相关规定对于黄河JN-150时，取挡土墙的分段长。已知挡土墙的分段长（即伸缩缝间距）为10m，小于15m，故取。3）求汽车荷载的等效均布土层厚度横向考虑到车辆外侧车轮中线距路面、安全带边缘的距离为0.5m，同一车辆的左右侧轮心距1.8m，车与车之间最小轮心距为1.3m，在破坏棱体长度范围内可以布置一辆整车，所以按1倍车重计算。纵向在挡土墙的计算长度范围内可以布置一辆整车和另一辆车的后轴。所以在面积可布置的汽车重为：等效土层高度为：4）求主动土压力由于汽车荷载的等效土层高度将式（2）可转化为所以：再将分解为竖向和水平向两分力：的作用点距墙角的竖直距离为：的作用点距墙角的竖直距离为：，其中，二、挡土墙稳定性验算抗滑稳定性验算已知，，挡土墙墙底仰角，软质岩土摩擦系数，根据墙胸坡度1:0.30，墙背与竖直线间的夹角为4º等几何条件及，可得每沿米挡墙的重量为，主动土压力分项系数满足抗滑要求。抗倾覆稳定性验算式中：，，分别为墙身重心，土压力垂直分力，距墙趾的水平距离及土压力水平分力距墙趾垂直距离。，根据几何关系得，，满足抗倾覆稳定性要求。三、基底应力及合力偏心距验算1）基础地面的压应力挡墙自身重心距墙趾的水平距离，土压力垂直分力距墙趾的水平距离，土压力水平分力距墙趾垂直距离。所以合力作用点距墙趾的水平距离为而倾斜基底中心距墙趾的水平距离为所以是种偏心作用，沿基底方向的偏心距e为：显然，，满足给定荷载组合情况及地基条件的合力偏心距要求。此时：当基底倾斜时：按照相关条件查表得：，2）地基承载抗力值中等风化的软质岩石，其承载力标准值f在550~1200KPa之间。当偏心荷载作用时要求：显然，基础地面的最大压应力。满足地基承载抗力要求。四、墙省截面强度验算为了保证墙身具有足够的强度要求，对1/2墙高和凸形交界处进行强度验算。强度计算要求：按每沿米墙长计算：根据相关资料查表可得重要性系数，，，不考虑被动土压力，水浮力，静水压力，动水压力等引起的竖向力，则，抗力安全系数，材料极限抗压强度，计算竖向偏心影响系数。1/2墙高处：挡墙构件的计算面积，根据几何关系和墙体容重可得设计竖向力。对于主动土压力引起的竖向力，我们考虑到其应力分布图形是一梯形（汽车荷载换算成土柱高后的效果），短边长（即墙背顶部的竖向压力，kPa）短边长（即墙背底部的竖向压力，kPa），高为墙体的高度乘以等于0.839，其面积就是主动土压力的竖向分力。显然，1/2墙高后的土体竖向土压力既是矩形短边半部分的面积15.00，即。∴可见远大于，所以满足要求，1/2墙高处是安全的。同样的方法检验凸形交界处也是安全的。稳定计算要求：式中：----弯曲平面的纵向翘曲系数，，H为墙的有效高度，为墙的宽度（这里只得是所选截面的上部分墙体，同理）---砌体标号系数。1/2墙高处：经计算，，查表取由第一步的强度计算已知，，则显然大于。满足要求。同样的方法检验凸形交界处也是安全的。正截面直接受剪时验算式中：---正截面剪力，kN；---受剪面积，m2；---砌体的极限抗剪强度；---摩擦系数，取0.42。