二级公路设置仰斜重力式路肩挡土墙计算书.docx

计算书一、1、设计资料西安至咸阳的二级公路设置仰斜重力式路肩挡土墙，如图1所示，有关截面尺寸列于图中其中，墙高H=4.90m,墙面和墙背的坡度均为1：0.25（=14.04）;基底倾斜度tan0=1:1.5（0=11.31）墙身和基础由M5砂浆砌筑片石MU30;墙背填料为砂性土基础顶面距天然地面0.93m。有关墙背填土、地基土、砌体物力参数列于表中墙背填料、地基和砌体物理力学参数填料重度（KN/m3）18砌体（KN/m3）22内摩擦角35M5浆砌片石MU30砌体容许压应力为600墙背摩擦角/2容许剪应力100地基重度（KN/m3）21容许拉应力60容许承载力450地基土摩擦系数h0.8基地摩擦系数为0.452、土力学计算按公路路基设计规范JTG D30-2004规定q车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2m取20KN/m2,墙高大于10m取10KN/m2，两者之间，直线法内差计算。 墙高墙身高度4.90m的附加荷载强度为 q=20-20-1010-24.9-2=16.38 KN/m2则等代均布土层厚度为： h0=q=16.3818=0.91(m)采用库伦土压力理论计算墙后填土和车辆荷载引起的主动土压力，计算图式如下：可确定边界系数（破裂面交会于荷载中部）为：A0=12a+H+2h0a+H=124.90+20.914.90=16.46 B0=12ab+b+dh0-12HH+2a+2h0tan =-124.904.90+20.91-0.25=4.17其中：a=0,d=0,b=0破裂面倾角为：tan=-tan+cot+tantan+B0/A0 =-tan38.48+cot35+tan38.46tan38.46+4.17/16.46 =0.7291 =36.10其中：=+= 35-14.04+17.5=38.46主动土压力系数为：K=cos+sin+tan+tan=cos36.10+35sin36.10+38.46tan36.10-0.25=0.161作为于墙背的主动土压力为：Ea= 12KHH+2h0=12190.1616.306.3+20.77=75.55(kN)土压力水平分力和竖直分力分别为： Ex=E a cos+=75.55 cos-14.04+17.5=75.41kN Ey=E a sin+=75.55 sin-14.04+17.5=4.56kN水平土压力作用点至墙趾的力臂： Zx=HH+3h03H+2h0=6.36.3+30.7736.3+20.77=2.31m Zy=B4- Zxtan=1.52-2.31-0.25=2.10(m)3.挡土墙自重及力臂计算将挡土墙分为三部分，如图虚线所示，截面各部分对应的墙体重力及墙趾（O1） G1=KB1H1=231.35.5=164.45kN Z1=0.3+0.50.25+5.50.25+1.32=1.76(m) G2=231.60.5=18.4kN Z2=0.50.252+1.62=1.76m G3=231.60.30.5=18.4kN Z3=2/31.6+1.52=2.08(m)墙体总重及墙趾（O1）的力臂： G= G1+ G2+ G3=164.45+18.40+5.52=188.37(kN)ZG=( G1Z1+ G2Z2+ G3Z3)/G=(164.451.76+18.40.86+5.522.08)/188.37=1.68(m)4.抗滑稳定性验算沿基地平面滑动的稳定性验算 抗滑稳定方案滑动稳定应满足下式要求:1.1G+Q1(Ey+Extan0)+（1.1G+Q1Ey）tan0-+Q1Ex0由于土压力的作用效应增大对挡土墙结构起不利左右，故Q1=1.4，则有：1.1188.37+1.4(4.56+75.410.2)0.4+(1.1188.37+1.44.56) 0.2-1.475.41=32.30(kN)0抗滑稳定系数N= G + Ey = 188.37+4.56 = 192.93（kN）KC=(N+Extan0)Ex-Ntan0=（192.93+75.410.2）0.475.41-792.930.2=2.261.3抗滑稳定性满足要求沿过墙踵水平面滑动的稳定性验算（图330）计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力G:G=121.520.3021=4.79(kN)滑动稳定方程（1.1G+Q1Ey）n-Q1Ex=1.1188.37+4.79+1.44.560.8-1.475.41=69.51(kN)0抗滑稳定系数KC=N+GnEx=192.93+4.790.875.41=2.101.3沿过墙踵水平面的抗滑稳定性满足要求。5.倾覆稳定验算倾覆稳定验算倾覆稳定应满足下式要求：0.8GZG+Q1(EyZy-ExZx)0即 0.8188.371.68+1.4（4.562.10-75.412.31）=22.70（kNm）0抗倾覆稳定系数K0=GZG+EyZyExZx=188.371.68+4.562.1075.412.31=1.871.5抗倾覆稳定性满足要求6.偏心距及地基承承载力验算荷载效应标准组合按表34取荷载综合效应组合系数ZL=1.0作用于基底中心处的力矩组合：Md=G(ZG-B42)+Ey(Zy-B42)-Ex(Zx+0.302)=188.371.68-0.76+4.562.10-0.76-75.412.31+0.15=-6.10(kNm)作用于倾斜基地的轴向组合：Nd=（G+Ey）cos0+Exsin0=(188.37+4.56)cos11.31+75.41sin11.31=203.97(kN)合力偏心距验算对于倾斜基底，其合力偏心距为：e0=MdNd=-6.10203.97=0.03(m)1.0(m)因hD3.0m、基础宽度B52.0m, 所以不对地基承载力特征值进行修正，即fa=fa。对于荷载组合，地基承载力特征值提高细数 K=1.0,因此，fa=fa=400（kPa）。基底应力计算图示如图 所示。基地应力由式 求得：max=NdB5(1+6e0B5)=203.971.551+60.031.55=146.88(kPa)0基地应力满足要求计算书一、1、设计资料某二级公路设置仰斜重力式路堤挡土墙，如图1所示，有关截面尺寸列于图中其中，墙高H=5.40m,墙面和墙背的坡度均为1：0.25（=14.04）;基底倾斜度tan0=1:5（0=11.31）墙身和基础由M5砂浆砌筑片石MU30;墙背填料为砂性土基础，顶面距天然地面1.02m。有关墙背填土、地基土、砌体物力参数列于表中墙背填料、地基和砌体物理力学参数填料重度（KN/m3）18砌体（KN/m3）22内摩擦角35M5浆砌片石MU30砌体容许压应力为600墙背摩擦角/2容许剪应力100地基重度（KN/m3）21容许拉应力60容许承载力450地基土摩擦系数h0.8基地摩擦系数为0.452、土力学计算按公路路基设计规范JTG D30-2004规定q车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2m取20KN/m2,墙高大于10m取10KN/m2，两者之间，直线内差法计算。 墙高墙身高度5.40m的附加荷载强度为 q=20-20-1010-25.4-2=15.75 KN/m2则等代均布土层厚度为： h0=q=15.7518=0.875(m)采用库伦土压力理论计算墙后填土和车辆荷载引起的主动土压力，计算图式如下：可确定边界系数（破裂面交会于荷载中部）为：A0=12a+H+2h0a+H=124.90+20.914.90=16.46 B0=12ab+b+dh0-12HH+2a+2h0tan =-124.904.90+20.91-0.25=4.17其中：a=0,d=0,b=0破裂面倾角为：tan=-tan+cot+tantan+B0/A0 =-tan38.48+cot35+tan38.46tan38.46+4.17/16.46 =0.7291 =36.10其中：=+= 35-14.04+17.5=38.46主动土压力系数为：K=cos+sin+tan+tan=cos36.10+35sin36.10+38.46tan36.10-0.25=0.161作为于墙背的主动土压力为：Ea= 12KHH+2h0=12190.1616.306.3+20.77=75.55(kN)土压力水平分力和竖直分力分别为： Ex=E a cos+=75.55 cos-14.04+17.5=75.41kN Ey=E a sin+=75.55 sin-14.04+17.5=4.56kN水平土压力作用点至墙趾的力臂： Zx=HH+3h03H+2h0=6.36.3+30.7736.3+20.77=2.31m Zy=B4- Zxtan=1.52-2.31-0.25=2.10(m)3.挡土墙自重及力臂计算将挡土墙分为三部分，如图虚线所示，截面各部分对应的墙体重力及墙趾（O1） G1=KB1H1=231.35.5=164.45kN Z1=0.3+0.50.25+5.50.25+1.32=1.76(m) G2=231.60.5=18.4kN Z2=0.50.252+1.62=1.76m G3=231.60.30.5=18.4kN Z3=2/31.6+1.52=2.08(m)墙体总重及墙趾（O1）的力臂： G= G1+ G2+ G3=164.45+18.40+5.52=188.37(kN)ZG=( G1Z1+ G2Z2+ G3Z3)/G=(164.451.76+18.40.86+5.522.08)/188.37=1.68(m)4.抗滑稳定性验算沿基地平面滑动的稳定性验算 抗滑稳定方案滑动稳定应满足下式要求:1.1G+Q1(Ey+Extan0)+（1.1G+Q1Ey）tan0-+Q1Ex0由于土压力的作用效应增大对挡土墙结构起不利左右，故Q1=1.4，则有：1.1188.37+1.4(4.56+75.410.2)0.4+(1.1188.37+1.44.56) 0.2-1.475.41=32.30(kN)0抗滑稳定系数N= G + Ey = 188.37+4.56 = 192.93（kN）KC=(N+Extan0)Ex-Ntan0=（192.93+75.410.2）0.475.41-792.930.2=2.261.3抗滑稳定性满足要求沿过墙踵水平面滑动的稳定性验算（图330）计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力G:G=121.520.3021=4.79(kN)滑动稳定方程（1.1G+Q1Ey）n-Q1Ex=1.1188.37+4.79+1.44.560.8-1.475.41=69.51(kN)0抗滑稳定系数KC=N+GnEx=192.93+4.790.875.41=2.101.3沿过墙踵水平面的抗滑稳定性满足要求。5.倾覆稳定验算倾覆稳定验算倾覆稳定应满足下式要求：0.8GZG+Q1(EyZy-ExZx)0即 0.8188.371.68+1.4（4.562.10-75.412.31）=22.70（kNm）0抗倾覆稳定系数K0=GZG+EyZyExZx=188.371.68+4.562.1075.412.31=1.871.5抗倾覆稳定性满足要求6.偏心距及地基承承载力验算荷载效应标准组合按表34取荷载综合效应组合系数ZL=1.0作用于基底中心处的力矩组合：Md=G(ZG-B42)+Ey(Zy-B42)-Ex(Zx+0.302)=188.371.68-0.76+4.562.10-0.76-75.412.31+0.15=-6.10(kNm)作用于倾斜基地的轴向组合：Nd=（G+Ey）cos0+Exsin0=(188.37+4.56)cos11.31+75.41sin11.31=203.97(kN)合力偏心距验算对于倾斜基底，其合力偏心距为：e0=MdNd=-6.10203.97=0.03(m)1.0(m)因hD3.0m、基础宽度B52.0m, 所以不对地基承载力特征值进行修正，即fa=fa。对于荷载组合，地基承载力特征值提高细数 K=1.0,因此，fa=fa=400（kPa）。基底应力计算图示如图 所示。基地应力由式 求得：max=NdB5(1+6e0B5)=203.971.551+60.031.55=146.88(kPa)0基地应力满足要求7.强身截面验算取基顶截面（即I-I）为验算截面，如图3-32所示（1） 土压力计算由前面的主动土土压力计算结果可知：K=0、161，h=0、77（m）。I-I截面宽度BS=B2=1.30（m），I-I截面处的计算墙高H1=5、5（m）。土压力为E1=12KH1H1+2h0=12190.1615.55.5+20.77=59.22（KN)土压力的水平分力和竖向分力分别为：E1X=E1cos+=59.22cos-14.04+17.5=59.11kNE1y=E1sin+=59.22sin-14.4+17.5=3.57kN 水平土压力的作用点至I-I截面趾点（O）的力臂：Z1x=H1H1+3h03H1+2h0=5.55.5+30.7735.5+20.77=2.03竖向土压力的作用点至I-I截面趾点（O）的力臂：Z1y=BS-Zxtan=1.3-tan(14.04)=1.81(m)(2)合力偏心距验算作用于I-I截面的轴向力的合力：Nk=G1+E1y=164.45+3.57=168.02kN墙身自重G1对I-I截面趾点（O）的力臂：ZS=BS-H1tan2=1.3+5.50.252=1.34作用于I-I截面形心的总力矩：Mk=G1ZS-0.3-BS2+E1yZ1y-Bs2-E1xZ1x =164.45（1.34-1.3/2）+3.571.81-1.32-59.112.03=-2.38kN.M截面上的轴向力合力偏心距： e0=MkNk=-2.3