《路基路面》课程设计(挡土墙设计与验算)

3 挡土墙设计与验算3.1 设计资料 3.1.1 墙身构造本设计任务段中K67+650K67+670的横断面左侧坡度较陡，为了减少填方量，收缩边坡，增强路基的稳定性，拟在本段设置一段重力式路堤挡土墙，其尺寸见挡土墙设计图。拟采用浆砌片石仰斜式路堤挡土墙，墙高H=8m，墙顶填土高度为，顶宽，底宽，墙背仰斜,坡度为-0.25:1，(=-14.04)，基底倾斜，坡度为，(=11.18)，墙身分段长度为10m。3.1.2 车辆荷载 根据路基设计规范(JTG 2004)，车辆荷载为计算的方便，可简化换算为路基填土的均布土层，并采用全断面布载。 换算土层厚 其中: 根据规范和查表 为墙后填土容重3.1.3 土壤地质情况填土为粘土，土的粘聚力，内摩擦角，墙背与填土间的摩擦角,容重为 粘性土地基，容许承载力为，基底摩擦系数取0.38。3.1.4 墙身材料采用7.5号砂浆，25号片石,砌体容重为3；按规范:砌体容许压应力为，容许剪应力为，容许拉应力为。3.2 墙背土压力计算 对于墙趾前土体的被动土压力Ep，在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，以偏于安全，一般均不计被动土压力,只计算主动土压力。本设计任务段的路堤挡土墙，采用二级台阶,分析方法采用“力多边形法”，按粘性土的公式来计算土压力；边坡坡度为其计算如下：图4.1 挡土墙设计图3.2.1 破裂面计算假设破裂面交于荷载中部，则: Ao=a+H+2h0a+H2 = (2+8+20.694) (2+8)/2 =56.94 =23/2+(3+0.75)0.694+0.58(8+22.0+20.694) 0.249=18.93其中：破裂角： 3.2.2 验算破裂面是否交于荷载内： 破裂面至墙踵(H+a)tg=(8+2)tg3836=7.99m荷载内缘至墙踵-H tg+b+d=80.249+3+0=4.99m荷载外缘至墙踵-H tg+b+d +lo=80.249+3+0+7.5=12.492m4.997.990将数据代入方程后计算，满足要求。 所以抗滑稳定性满足要求。3.4.2 抗倾覆稳定性验算验算采用“极限状态分项系数法”。倾覆稳定方程：=0.8408.8482.382 +1.3(7.882.67-151.362.14)+0.50 = 385.370 将数据代入方程后计算，满足要求，所以抗倾覆稳定性满足要求 所以抗倾覆稳定性满足要求3.4.3 基底应力及合力偏心距验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。基础地面压应力 轴心荷载作用时： = (408.8481.2+1.47.88) cos+1.4151.36sin=533kN所以=533(2.291)=232.75kPa=350kPa故基础地面压应力满足要求。偏心荷载作用时作用于基底的合力偏心距 =408.8482.382+7.882.14-2.785151.36/408.848+7.88=1.36故偏心距与基础地面压应力均满足要求。地基承载力抗力值：地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值要求，即满足以下各式，因为如图一所示挡土墙的基础宽度大于3m且埋置深度大于0.5m，则： =350+0.318（3-2.25）+1.618（2.1-0.5）=400.85轴心荷载作用时， =232.75400.85当偏心荷载作用时， =319.71400.851.2=481.02故地基承载力抗力值符合要求。3.4.4 墙身截面强度计算(1)强度计算，要求： ak=0.69为轴向力偏心影响系数，按每延米长计算： =1.051.2408.848+1.416.06=538.748kN=0.692.299002.31=615.62kN 所以 ,故强度满足要求。(2)稳定计算 : 要求： 其中 = =11+0.0026.98(6.98-3)1+16(0.215/2.29=0.942 =0.769589.792=579.91kN，故稳定性满足要求。3.4.5 正截面直接受剪验算要求： ,其中=