重力式挡土墙设计任务书

1、重力式挡土墙设计任务书目的本课程设计任务是路基工程重要内容，通过系统地完成挡土墙的课程设计 掌握工程设计的基本方法、步骤，巩固和深化所学知识，为进一步掌握本 课程打下基础。二、涉及内容（一）题目：重力式挡土墙设计（二）设计资料：某新建公路K2+310 K2+420路段拟采用浆砌片石重力式路肩墙，具 体设计资料列于下：路线技术标准：一般三级公路，设计速度 40Km/h;路基宽8.5m;横断面原地面实测值及路基设计标高如表 1所示；表1实测横断面左侧桩号右侧中桩标高路基设计标高-0.8、-1.086K2+3101.6.、 2.06623.45630.57-1.0、-1.686K2+33018、16

2、68624.08630.62-1、-2086K2+35004、08410624.62630.68-1.0、-0.8104K2+37008、1068624.51630.73-1.0、-2.086K2+39010、空59624.30630.79-1.0、-1.277K2+400U、_06 8625.08630.85-0.4、-1.286K2+4200.4、0.2212625.03630.91K2+370挡土墙横断面布置及挡土墙形式如图 1所示（参考）；填料为砂性土，其密度=18KN/m3,计算内摩擦角=35 ,填料与墙背间的摩擦角 =/2；地基为密实的砂砾石地基，其容许承载力 =450Kpa,基底

3、摩擦系数W =0.45墙身材料采用5号片石，砌体密度 =22 KN/m3,砌体容许压应力=600 Kpa ,容许剪应力予=100 Kpa;具体要求：挡土墙设计包括挡土墙的平面、立面、横断面设计，其中挡土墙横断面设计以K2+370横断面为例。大致步骤如下：挡土墙平面、立面布置；挡土墙横断面布置，并拟定断面尺寸；计算主动土压力；验算挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性；验算基底应力及偏心距；挡土墙的伸缩缝与沉降缝，以及排水设计；绘制挡土墙立面、横断面；编制设计说明书。设计完成后应提交的文件：、 挡土墙平面、立面与横断面图；设计计算说明书；写出设计小结。五、要求文字整洁，全部完成设计图表后，应按一定顺序装订成册

4、，所有图表格式应符合工程设计要求；学生应独立完成设计，发挥独立思考能力，主动查找有关资料。主要参考资料、 俞高明，金仲秋编著.公路工程.北京：人民交通出版社出版 .2005年 10月。姚祖康编著.道路路基和路面工程.上海：同济大学出版社 .1994年 7月。夏连学，赵卫平编著.路基路面工程.北京：人民交通出版社出版 .1997年 9月。 TOC o 1-5 h z 邓学钧主编路基路面工程 . 北京： 人民交通出版社出版.2002年 2 月。中华人民共和国行业标准公路工程技术标准( JTGB01-2003) ，北京：人民交通出版社出版.中华人民共和国行业标准公路路基设计规范( JTGD30-20

5、04) ，北京：人民交通出版社出版.(执笔：郑丹燕)方案一拟定挡土墙尺寸如图所示.坏棱体长度L,由设计资料知=35= 2; &= 11.30993247滑动面与水平面的夹角为口,设3=+ +因为墙顶水平，所以由公式Ctg %=-tg( 3 )+ Ctg tg tgtg 一代入数据后得 Ctg% =0.028755709 即 =88.35287314。，由公式L=H(tg & +ctg %)可计算得 L=2.058711381mi (因为 H=9m.求挡土墙的计算长度B,由设计资料知该路是一般三级公路，计算荷载为 汽车一20,挂一100。本设计取挡土墙的分段长度为15ml公路桥涵通用设计规范(J

6、TG D60-2004)规定挡土墙的计算长度按公式B=13+Htg30但不超过挡土墙得分段长度，经计算取计算长度B=15rm则破裂面宽度方向上可布置一列车的半轴重，在分段长度方向上只能布置一辆重车，如图所示：E G= (60+120+12。/2=150KN换算成等代均布土层厚度 he=G/BL。=0.269857m%.求主动土压力E A由公式E A= H(H+2)Ka/2,由课本土质学与土力学P153表7-2查值内插求得Ka=0.334,则把有关数据带入上式得 E A=258.0874226KN,因为 E A与水平面间的夹角 8 = +e =17.5+11.30993247=28.809932

7、47 0, EAx = EAcos 0 =226.1421751KN, E Ay = E Asin 0 =124.3737687KZ.挡土墙抗滑验算挡土墙自重 G=22X (0.8 +2.6) X 9/2=336.6 KN 则抗滑 稳定系数Kc=p(G+EAy)/ E Ax代入数据得Kc=0.917291.3,所以该挡土墙稳定性不足，需要重新设 计。方案二拟定挡土墙尺寸如图所示.求破坏棱体长度L,由设计资料知=35= /2 ; e= 16.7。滑动面与水平面的夹角为,设3= + +e因为墙顶水平，所以由公式ctg %=-tg( 3)+ c ctg tg tg代入数据后得ctg % =0.445

8、06519 即 =66.00781834o ,由公式 L=H(tg e+ctg %)可计算得 L=6.70571611m (因为 H=9rmo.求挡土墙的计算长度B,由设计资料知该路是一般三级公路，计算荷载为汽车20,挂一100。本设计取挡土墙的分段长度 为15m公路桥涵通用设计规范(JTGD60-2004)规定挡土墙的计算长度按公式B=13+Htg30但不超过挡土墙得分段长度，经计算取计算长度B=15m则破裂面宽度方向上可布置两列汽-20重车，在分段长度方向上只能布置一辆 重车，如图所示，所以在BX L面积内布置的汽车轴重工G=2X (60+120+12。 =600KNft 算成等代均布土层

9、厚度 h e=G/BL0 =0.3668752053ni.求主动土压力E A由公式E A= H(H+2he)Ka/2 ,由课本土质学与土力学 P153表7-2查值内插求得Ka=0.4003，则把有关数据带入上式得E A=315.61KN,因为E A与水平面间的夹角8 = + =17.5o+16.7o=34.2o, E Ax = E Acos 0 =261.0349KN,E Ay = E Asin 0 =177.399KNo.挡土墙抗滑验算挡土墙自重 G=22X (1+4.6) x9/2=554.4KN则抗滑稳定系数Kc= p (G+E Ay)/ E Ax代入数据得Kc = 1。261.3,所以

10、该挡土墙稳定性 满足要求。1.验算抗倾覆能力由公式K0 =E My /Mx计算要求抗倾覆系数K0 A 1.5 (主要荷载组合)2My=0.5X0.9X9X 1 x 22X0.9X2/3+1.1X9X22X (0.9+1O/2)+0.5X 3.15X9X22X (2 + 3.15/3) + 213.4843899X (5.151.092)=2186.732154N mEMx=285.5436042X 3.121697223=891.3806763KN m所以K0 =2186.732154/891.3806763=2.4531967221.5 即该挡土墙的抗倾覆能力满 足要求。1.验算基底应力求图

11、的形心位置，对y轴求面积矩SF1M.9X 2/3 + SFX (0.9+1.1/2) +SF22+3.15/3)=S x解得x=2.134m则基底合力的发向分力对0点的力臂Zn= (EMy -EMx) /N=G x+E Ay X(5.15 -Cy) -E AxXCx/( G+ EAy),代入数据得 Zn =1.556895848m贝U偏心距 e=|B/2-Zn|=5.15/2 -1.557=1.018mB/6=5.15/6=0.8583 e,基底将出现拉应力，现采取展宽墙趾的措施如图所示B=6.15m则e=|B/2 Zn|=1.018m, B/6=6.15/6=1.025m ,eB/6情况下应

12、力重分布基底最大压应力max =2 N/3Z n =4N/3 (B- 2e) =356.341Kpa,也满足 maxB/6,该截面出现拉应力l，l =( 536.60475+180.7066) (1 6e/B)/4.813=13.4389Kpa 小于容许拉应力1 =80Kpa该截面强度符合要求。因为 eB/6,压应力重分 布，则该截面最大压应力为=2 (G+E Ay) /3Zn=312.0644523Kpa,该截面的剪应力 P 1=EAX (G+E Ay) Xf/B=-9.3959Kpa p =100Kpa (取摩 擦系数 f=0.4) 各项应力均符合要求。课程设计小结、 根据设计资料确定路面和原地面的高差，并考虑挡土墙有一定的埋置深度。 初步拟定路肩挡土墙的断面尺寸，即顶宽为0.8 米， 底宽为 2.6米墙背采用1： 0.2 的坡度，墙面竖直，经计算该挡土墙的抗滑稳定性不足，Kc=0.917。重新设计挡土墙的断面尺寸顶宽为1 米，底宽为4.6 米墙背采用1：0.3 的坡度，墙面采用1： 0.1 的坡度，进一步增大挡土墙的自重，经计算抗滑稳定性抗滑稳定性系数Kc =1.26 仍达不到要求的1.3，还需重新设计断面。断面顶宽设为1.1 米，墙背坡度为1： 0.35，墙面坡度仍为1： 0.1 ，底宽为 5.15 米，经计算抗滑和抗稳定性满足要求，但基底一侧会出现拉应力，为改