对外连接道路改造工程-边坡支护工程施工设计图计算书

PAGE1对外连接道路改造工程边坡支护工程施工设计图计算书目录TOC\o"1-3"\h\z\u26767一、工程概况 318871二、设计依据 320936三、设计参数 330956四、计算工况 416293五、支挡结构承荷计算及边坡破坏模式 42169六、挡土墙计算 48879七、锚杆挡墙计算 721222八、锚喷支护计算 728392九、肋柱计算 722880十、临时开挖稳定性计算 7PAGE2一、工程概况受有限公司委托，由我院承担天生城文旅街区对外连接道路改造工程边坡支护设计。天生城文旅街区对外连接道路改造工程，道路等级为城市支路，全长为392.234m，红线宽度16～24m，道路两侧含人行道，根据道路设计方案及现场踏勘，本次道路为改建，改建为向两侧进行拓宽，里程桩号为K0+000～K+392.234，按设计方案拓宽改造后将在道路沿线两侧形成路基边坡，各段边坡情况如下：K0+220～K0+270道路右侧：长约54.9m，高约3.5～7.0m，均为填方土质边坡，拟采用挡土墙支挡。K0+270~K0+310道路左侧：长约36.0m，高约5.0～8.9m，均为挖方岩质边坡，拟采用锚杆挡墙支挡。K0+260~K0+340道路右侧：长约7.3m，高约3.1～10m，均为挖方岩质边坡，拟采用锚喷支护。边坡安全等级均为二级。支护设计使用有效年限均为50年。结构重要性系数为1.0。二、设计依据1、《设计合同》2、重庆大有工程设计研究院集团有限公司编制的《天生城文旅街区对外连接道路改造工程工程地质勘察报告》文本及电子文件3、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-20134、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）5、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)6、《建筑地基基础设计规范》GB50007-20117、《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016年版)8、《建筑边坡检测工程检测技术规范》DBJ50/T-137-20129、边坡方案可行性评估报告10、《混凝土结构通用规范》（GB55008-2021）11、《工程结构通用规范》（GB55001-2021）12、《建筑与市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）13、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）三、设计参数裂隙（L1）：产状235°∠66°，裂隙间距1.20～3.00m，张开度1～3mm，可见延伸长度2.00～4.50m，表面平直，无充填物，贯通性差，结合很差，属软弱结构面。裂隙（L2）：产状350°∠70°，裂隙间距0.80～2.40m，张开度2～3mm，可见延伸长度1.50～3.00m，表面平直，贯通性差，结合很差，属软弱结构面。岩层（L3）：产状150°∠6°，层间未见软弱夹层及其它充填物，结合程度差，属硬性结构面。根据勘察报告，设计参数按下表取值：1、后期压实填土的压实系数λc≥0.93，地基承载力特征值建议取130kPa，填土的地基承载力特征值最终以现场实测压实系数及静载试验确定；填土的负摩阻力系数取0.25。2、潜在滑面（人工填土界面）饱和抗剪强度值：粘聚力C=2.4kPa、内摩擦角φ=17.6°；3、潜在滑面（粉质粘土界面）饱和抗剪强度值：粘聚力C=13.8kPa、内摩擦角φ=7.2°。4、场地砂质泥岩、砂岩岩体强度破裂角分别取值为60°、62°。强风化岩体为Ⅳ类岩质边坡：等效内摩擦角取42°。中风化岩体为Ⅲ类岩质边坡：等效内摩擦角取55°。四、计算工况1）自重+附加荷载+长时间暴雨（饱和状态）2）计算软件及版本：理正岩土工程计算分析软件6.5版。五、支挡结构承荷计算及边坡破坏模式根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中公式对各边坡进行计算，道路超载按30kPa取值，普通地面超载按5kPa取值。滑动稳定安全等级二级，安全系数为1.3，土压力分项系数为1.35。本次设计岩质边坡经放坡后均无外倾结构面，破坏模式为圆弧滑动破坏模式。挡土墙计算K0+220～K0+270道路右侧采用直立式挡土墙支挡，挡土墙墙顶荷载为30kPa，回填料内摩擦角为30°。基础以素填土为持力层，地基承载力特征值≥130kPa，地基摩擦系数≥0.30，均采用扩展基础并设置防滑凸榫，并按0.5m高度差分别使用理正岩土软件进行了计算复核。H=7.5m挡土墙计算：重力式挡土墙验算[执行标准：通用]计算项目：重力式挡土墙原始条件:墙身尺寸:墙身高:7.500(m)墙顶宽:1.965(m)面坡倾斜坡度:1:0.200背坡倾斜坡度:1:0.000采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1:1.248(m)墙趾台阶h1:0.250(m)墙趾台阶面坡坡度为:1:0.000设防滑凸榫:防滑凸榫尺寸BT1:1.519(m)防滑凸榫尺寸BT:0.650(m)防滑凸榫尺寸HT:0.580(m)防滑凸榫被动土压力修正系数:1.000防滑凸榫容许弯曲拉应力:0.500(MPa)防滑凸榫容许剪应力:0.990(MPa)物理参数:圬工砌体容重:23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.400地基土摩擦系数:0.200墙身砌体容许压应力:2100.000(kPa)墙身砌体容许剪应力:110.000(kPa)墙身砌体容许拉应力:150.000(kPa)墙身砌体容许弯曲拉应力:280.000(kPa)场地环境:一般地区墙后填土内摩擦角:30.000(度)墙后填土粘聚力:0.000(kPa)墙后填土容重:19.300(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:17.500(度)地基土容重:19.300(kN/m3)修正后地基承载力特征值:130.000(kPa)地基承载力特征值提高系数:墙趾值提高系数:1.200墙踵值提高系数:1.300平均值提高系数:1.000墙底摩擦系数:0.300地基土类型:土质地基地基土内摩擦角:22.000(度)土压力计算方法:库仑坡线土柱:坡面线段数:1折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数116.0000.0001第1个:距离3.000(m),宽度16.000(m),高度1.500(m)坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:0.000(度)填土对横坡面的摩擦角:35.000(度)墙顶标高:0.000(m)=====================================================================第1种情况:一般情况[土压力计算]计算高度为7.500(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：37.008(度)Ea=190.697(kN)Ex=181.871(kN)Ey=57.344(kN)作用点高度Zy=2.383(m)墙身截面积=21.045(m2)重量=484.041(kN)(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.300采用防滑凸榫增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基础底面宽度B=4.663(m)墙身重力的力臂Zw=3.207(m)Ey的力臂Zx=4.663(m)Ex的力臂Zy=2.383(m)作用于基础底的总竖向力=541.384(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1386.196(kN-m)基础底面合力作用点距离墙趾点的距离Zn=2.560(m)基础底压应力:墙趾=81.897凸榫前沿=104.182墙踵=150.308(kPa)凸榫前沿被动土压应力=204.499(kPa)凸榫抗弯强度验算:凸榫抗弯强度验算满足:弯曲拉应力=488.474<=500.000(kPa)凸榫抗剪强度验算:凸榫抗剪强度验算满足:剪应力=182.476<=990.000(kPa)滑移力=181.871(kN)抗滑力=238.627(kN)滑移验算满足:Kc=1.312>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=3.207(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=4.663(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=2.383(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=433.405(kN-m)抗倾覆力矩=1819.601(kN-m)倾覆验算满足:K0=4.198>1.500(三)地基应力及偏心距验算基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力=541.384(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1386.196(kN-m)基础底面宽度B=4.663(m)偏心距e=|-0.229|(m)=0.229(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=2.560(m)基底压应力:趾部=81.897踵部=150.308(kPa)最大应力与最小应力之比=150.308/81.897=1.835作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.229<=0.250*4.663=1.166(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=81.897<=156.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=150.308<=169.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=116.102<=130.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=20.668(m2)重量=475.370(kN)相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=3.232(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=4.663(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=2.383(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=532.713(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1370.207(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.572(m)截面宽度B=4.663(m)偏心距e1=|-0.241|(m)=0.241(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.241<=0.300*4.663=1.399(m)截面上压应力:面坡=78.871背坡=149.615(kPa)压应力验算满足:计算值=149.615<=2100.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-6.694<=110.000(kPa)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为7.250(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：37.188(度)Ea=178.038(kN)Ex=169.798(kN)Ey=53.537(kN)作用点高度Zy=2.295(m)[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=19.503(m2)重量=448.558(kN)相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=2.037(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=3.415(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=2.295(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=502.095(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=707.056(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.408(m)截面宽度B=3.415(m)偏心距e1=0.299(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.299<=0.300*3.415=1.025(m)截面上压应力:面坡=224.338背坡=69.715(kPa)压应力验算满足:计算值=224.338<=2100.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-9.089<=110.000(kPa)=================================================各组合最不利结果=================================================(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)抗滑力=238.627(kN),滑移力=181.871(kN)。滑移验算满足:Kc=1.312>1.300(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(一般情况)抗倾覆力矩=1819.601(kN-M),倾覆力矩=433.405(kN-m)。倾覆验算满足:K0=4.198>1.500(三)地基验算作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.229<=0.250*4.663=1.166(m)墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=81.897<=156.000(kPa)墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=150.308<=169.000(kPa) 地基平均承载力验算最不利为：组合1(一般情况)地基平均承载力验算满足:压应力=116.102<=130.000(kPa)(四)基础验算不做强度计算。(五)墙底截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)截面上偏心距验算满足:e1=-0.241<=0.300*4.663=1.399(m)压应力验算最不利为：组合1(一般情况)压应力验算满足:计算值=149.615<=2100.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)拉应力验算满足:计算值=0.000<=280.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合1(一般情况)剪应力验算满足:计算值=-6.694<=110.000(kPa)(六)台顶截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)截面上偏心距验算满足:e1=0.299<=0.300*3.415=1.025(m)压应力验算最不利为：组合1(一般情况)压应力验算满足:计算值=224.338<=2100.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)拉应力验算满足:计算值=0.000<=280.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合1(一般情况)剪应力验算满足:计算值=-9.089<=110.000(kPa)============================================================================锚杆挡墙计算按照最最大高度计算如下：侧向土压力计算输入岩土体参数α墙背夹角96β地表夹角0δ墙背摩擦角20ψ土体内摩擦角55H墙高9q地表荷载5γ土体重度26c粘聚力0结果Kq=1.04倾角15横向竖向锚杆受力面积η=0frbk=1200锚杆间距2.525Ka=0.07直径=0.1Eak=74.06Htk=42.96Kb=2Eah=69.59Nak=44.47K=2.4Eav=25.33As=247.08ehk=8.59L=0.28β=1.0ehk’=8.59锚杆采用1根25（491）三级钢，锚固长度为3米。锚喷支护计算按照最最大高度计算如下：侧向土压力计算输入岩土体参数：α墙背夹角92β地表夹角5δ墙背摩擦角20ψ土体内摩擦角55H墙高10q地表荷载5γ土体重度26c粘聚力0结果Kq=1.04倾角15横向竖向锚杆受力面积η=0frbk=1200锚杆间距224Ka=0.09直径=0.1Eak=118.61Kb=2Eah=111.46Htk=49.54K=2.4Eav=40.57Nak=51.29ehk=12.38As=284.92β=1.0L=0.33ehk’=12.38锚杆采用1根25（491）三级钢，锚固长度为3米。肋柱计算按照最大边坡高度，根据上面计算可知，锚杆挡墙竖向分量为25.33kN/m，每根肋柱竖向力为25.33*2=50.66kN，肋柱自重为0.3*0.4*9*25=27kN，肋柱底部竖向荷载为77.66kN，作用在基底的压应力为77.66/0.3/0.4=647.27kPa，中风化泥岩承载力为4190kPa，肋柱满足承载力要求。临时开挖稳定性计算临时开挖边坡稳定性计算以坡顶向下开挖2.5米：计算项目：复杂土层土坡稳定计算1[计算简图][控制参数]:采用规范: 通用方法计算目标: 安全系数计算滑裂面形状:圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数4坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)超载数10.3863.860022.0000.000030.2502.500046.3600.0000[土层信息]坡面节点数5编号X(m)Y(m)00.0000.000-10.3863.860-22.3863.860-32.6366.360-48.9966.360附加节点数6编号X(m)Y(m)12.5805.80022.6106.09738.9976.36048.9975.76058.9975.06068.9970.000不同土性区域数3区号重度饱和重度粘结强度孔隙水压节点(kN/m3)(kN/m3)(kpa)力系数编号119.30040.000(2,4,-4,-3,)223.500120.000(1,5,4,2,)326.0001200.000(0,6,5,1,-2,-1,)区号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩(kPa)(度)力(kPa)擦角(度)13.00022.00020.00042.00030.00055.000区号十字板τ强度增十字板τ水强度增长系(kPa)长系数下值(kPa)数水下值123不考虑水的作用[计算条件]圆弧稳定分析方法:Bishop法土条重切向分力与滑动方向反向时:当下滑力对待稳定计算目标:自动搜索最危险滑裂面条分法的土条宽度:0.500(m)搜索时的圆心步长:0.500(m)搜索时的半径步长:0.500(m)计算结果:[计算结果图]最不利滑动面:滑动圆心=(1.128,6.309)(m)滑动半径=2.754(m)滑动安全系数=2.063起始x终止xαliCiΦi条实重浮力地震力渗透力附加力X附加力Y下滑力抗滑力mθi超载竖向地震力地震力(m)(m)(度)(m)(kPa)(度)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)(kN)0.3660.386-15.8470.0210.00055.000.050.000.000.000.000.00-0.010.100.772960.000.000.3860.886-10.3390.5090.00055.003.230.000.000.000.000.00-0.585.370.85953