题目一：重力式挡土墙

1 1 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计 1 11 1 设计资料设计资料 1 浆砌片石重力式仰斜路堤墙 墙顶填土边坡 1 1 5 墙身纵 向分段长度为 路基宽度 路肩宽度 m10m26m0 3 2 基底倾斜角 取汽车荷载边缘距路肩边缘190 0 tan 00 md5 0 3 设计车辆荷载标准值按公路 I 级汽车荷载采用 即相当于 汽车 超 20 级 挂车 120 验算荷载 4 墙后填料砂性土容重 填料与墙背的外摩擦角 3 18mkN 粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数 地基容许 5 0 30 0 承载力 kPa250 0 5 墙身采用 2 5 号砂浆砌 25 号片石 圬工容重 3 22mkN k 容许压应力 容许剪应力 容许拉应力 aa kP 600 aj kP 100 aL kP 60 1 21 2 设计任务设计任务 1 车辆荷载换算 2 计算墙后主动土压力及其作用点位置 a E 3 设计挡土墙截面 墙顶宽度和基础埋置深度应符合规范要求 进行抗滑动稳定性验算及抗倾覆稳定性验算 4 基础稳定性验算与地基承载力验算 5 挡土墙正截面强度及抗剪强度验算 1 31 3 设计参数设计参数 1 3 1 几何参数 墙高 取基础埋深 墙身总想分段长度 墙7 HmD5 1 mL10 背仰斜坡度 1 0 25 墙底倾斜度 倾斜角 04 14 190 0 tan 0 墙顶填土高度 填土边坡坡度 76 10 0 ma2 1 1 5 汽车荷载边缘距路肩边缘 69 33 md5 0 1 3 2 力学参数 墙后砂性土填料内摩擦角 填料与墙背外摩擦角 34 2 填土容重 墙身采用 2 5 号砂浆砌 25 号片石 墙身砌体 3 18mkN 容重 砌体容许压应力 砌体容许剪应力 3 22mkN k kPa a 600 砌体容许拉应力 地基容许承载力kPa100 kPa L 60 kPa250 0 1 41 4 车辆荷载换算车辆荷载换算 按车带宽均摊的方法 1 4 1 计算荷载 汽车 超 20 级 换算土层厚度 内数值大于分段长度 aH h 2577 0 0 13 00 200 0 取从而求得 车辆荷载作用宽度 m10m10mh11 1 0 mb50 5 0 1 4 2 验算荷载 挂车 120 挂车 120 布置在路基全宽上 车辆荷载作用宽度mh96 0 0 mb20 3 0 1 51 5 主动土压力计算主动土压力计算 1 5 1 计算荷载 汽车 超 20 级 1 计算破裂角 假设破裂面交于荷载中部 则 365 0 11 122727 25 011 1222775 0311 1232 2 tan222 0 00 haHaH haHHdbhab A 96 361704 1434 848 0 tantancottantan A 0 30 40 堤顶破裂面至墙踵 maH63 7tan 荷载内缘至墙踵 mdHb25 5tan 荷载外缘至墙踵 mbdHb75 1050 525 5tan 0 因 故破裂面交与荷载中部 假设正确 75 1063 725 5 2 计算主动土压力 a E 166 0 25 0 848 0 96 3630 40sin 3430 40cos tantan sin cos K m ab h18 2 tantan tan 1 m d h84 0 25 0 848 0 5 0 tantan 2 mhhHh98 3 213 641 1 2 2 1 2 1 2 301 1 H hh H h H a K kNKKHEa13 120641 1166 0718 2 1 2 1 2 1 2 水平分量 kNEE ax 97 1191704 14cos13 120cos 竖直分量 kNEE ay 20 61704 14sin13 120sin 3 主动土压力作用点位置 m KH HhhhhHaH Z x 47 2 641 173 7298 3398 311 118 272 3 7 3 23 3 2 2 1 2 330 2 1 因墙底倾斜 故取修正值 mbZZ xx 185 2190 050 147 2tan 011 mZbZ xy 046 225 0185 250 1tan 111 1 5 2 验算荷载 挂车 120 计算方法和公式同计算荷载 在式中取 计算mh96 0 0 0 d 结果如下 1 计算破裂角 假设破裂面交于荷载中部 则 350 0 96 022727 25 096 0222770396 0232 2 tan222 0 00 haHaH haHHdbhab A 96 361704 1434 834 0 tantancottantan A 0 83 39 堤顶破裂面至墙踵 maH51 7tan 荷载内缘至墙踵 mdHb75 4tan 荷载外缘至墙踵 mbdHb95 720 375 4tan 0 因 故破裂面交与荷载中部 假设正确 95 751 775 4 2 计算主动土压力 a E 167 0 25 0 834 0 96 3683 39sin 3483 39cos tantan sin cos K m ab h18 2 tantan tan 1 0 25 0 834 0 0 tantan 2 d h mhhHh82 4 213 671 1 2 2 1 2 1 2 301 1 H hh H h H a K kNKKHEa06 123671 1167 0718 2 1 2 1 2 1 2 水平分量 kNEE ax 90 1221704 14cos06 123cos 竖直分量 kNEE ay 35 61704 14sin06 123sin 3 主动土压力作用点位置 m KH HhhhhHaH Z x 53 2 671 173 7282 4382 496 018 272 3 7 3 23 3 2 2 1 2 330 2 1 因墙底倾斜 故取修正值 mbZZ xx 15 2190 000 253 2tan 011 mZbZ xy 54 225 015 200 2tan 111 1 61 6 挡土墙计算挡土墙计算 比较计算荷载与验算荷载 发现验算荷载的土压力较大 由于 基底摩擦系数较小 估计为滑动控制 故先采用验算荷载即挂车 120 的土压力计算 这里只对荷载组合 进行计算 经试算 取挡 土墙顶宽 mb00 2 1 1 6 1 墙身自重计算 墙身体积 3 0111 24 13190 00 2 700 2 tan mbHbV 3 0 2 12 38 0tan5 0mbV 3 21 62 13mVVV 墙身自重 1 GKNV k 28 2912224 13 1 2 GKNV k 36 8 2 KNGGG64 299 21 墙身自重力臂 mbbHZG83 1 25 0 tan 5 0 1011 mbZG37 1 tantan2 1 3 12 1 102 作用于墙底 即基底 的竖向力 kNEGGN y 99 30535 636 828 291 21 至墙趾 A 的距离 N m N ZEZEZGZG Z xxyyGG N 97 0 112211 墙底斜宽 mbbB90 1tantan 011 1 6 2 抗滑稳定性与抗倾覆稳定性验算 作用于墙底 即基底 的竖向力 kNEGGN y 99 30535 636 828 291 21 抗滑稳定系数 满足抗滑要3 152 1 tan tan 0 0 NE EN K x x C 求 墙身自重力臂 mbbHZG83 1 25 0 tan 5 0 1011 mbZG37 1 tantan2 1 3 12 1 102 抗倾覆稳定系数 满足抗倾覆要求 3 112 2 1 12211 0 xx yyGG ZE ZEZGZG K 验算结果表明 断面尺寸由滑动控制 故不必采用汽车 超 20 级的土压力计算 1 6 4 基底应力及合力偏心距验算 竖向力至墙趾 A 的距离 N m N ZEZEZGZG Z xxyyGG N 97 0 112211 墙底斜宽mbbB90 1tanta