重力式挡土墙

1、 目录 1.设计资料3 2.墙型选择3 3.挡土墙布置4 3.1基础埋置深度4 4.挡土墙的构造和尺寸初拟5 5.挡土墙的主动土压力6 5.1车辆荷载作用下的土压力6 5.2复杂边界条件下的主动土压力6 5.3土压力作用位置8 6.挡土墙的验算9 6.1抗滑移验算9 6.2抗倾覆验算10 6.3 地基应力及偏心距验算10 6.4 基础强度验算11 6.5 墙底截面强度验算11 6.6极限状态验算法11 7.改进措施15 重力式挡土墙设计 1.设计资料 （1）高速公路，双向四车道路基宽度为路基宽度26米，即：3.50(中间带)+43.75(行车道) +23.00( 硬路肩)+20.75(土路肩)

2、。边坡坡度为1：1.5，高填方路堤段，中心填筑高度为10m，地面坡度平均为5%。 （2）基本可变荷载只考虑正常使用情况下的行车荷载。 （3）挡土墙墙身材料，石料为MU30，砂浆为M7.5，其容许压应力为,容许剪应力为 。 （4）地基为土质地基，以砂性土为主要，挡土墙基底的摩擦系数为0.36，地基的承载能力特征值为350kPa。 （5）墙后填料为砂类土，填土重度取19，内摩擦角为，粘聚力近似为0kPa。 （6）墙背与填土间的摩擦角为。 （7）季节性冰冻地区，当地最大冻深为1.8m。 （8）挡土墙设计荷载组合取组合。 （9）其他需要的建筑供应充足，自行选择，相关资料参照规范选取。 2.墙型选择 常

3、见的挡土墙形式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式及桩板式等。重力式挡土墙主要依靠墙身自重保持稳定，取材容易，形式简单，施工简便，适用范围广泛。重力式挡土墙墙身截面大，圬工数量也大，在软弱地基上修建往往受到地基承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，则不经济。由于该路段填筑高度为10m，一般情况下挡土墙小于12m，挡土墙高度较小，而且当地有石料，所以在此设计中选择重力式挡土墙。 重力式挡土墙的墙背可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式五种。 仰斜墙背所受的土压力较小，用于路堑墙时，墙背与开挖面边坡较贴合，因而开挖量和回填量均较小，但墙后填土不易压实，不便施工。当墙趾处地

4、面横坡较陡时，采用仰斜墙背将使墙身增高，断面增大，所以仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。 俯斜墙背所受土压力较大，其墙身断面较仰斜为大，通常在地面横坡陡峻时，借陡直的墙面以减小墙高。垂直墙背的特点，介于仰斜和俯斜墙背之间。 凸形折线墙背系由仰斜墙背演变而来，上部俯斜、下部仰斜，以减小上部断面尺寸，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。 衡重式墙背在上下墙间设有衡重台，利用衡重台上填土的重力使全墙重心后移，增加了墙身的稳定。因采用陡直的墙面，且下墙采用仰斜墙背，故可以减小墙身高度，减少开挖工作量。衡重式墙背适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。 由于地面平均坡度为5%

5、，坡度较缓，墙背选择仰斜式，土压力较小，从而提高挡土墙的抗滑和抗倾覆能力，对地基的承载能力要求也比较低，减小圬工量。同时考虑到路堤较高会有较高的土压力，应当适当增加墙顶高度，增加自重来抵抗倾覆与滑移，要是仍然不满足，坡脚做为倾斜。 3.挡土墙布置 3.1基础埋置深度 挡土墙基础置于土质地基时，其基础深度应符合下面的要求：基础埋置深度不应小于1m，当有冻结时，应在冻结线下不小于25cm。 当地的最大冻深为1.8m，则基础埋置深度可取2.05m。 3.2墙趾和墙高的选定 仰斜式挡土墙墙高适用范围为不大于10m，而该路段的填筑高度为10m，考虑埋深和地面横坡，路肩墙的高度是大于10m的，所以此设计不

6、宜采用路肩墙，只能选择路堤墙。 墙的高度受很多因素的影响，一般来说，墙的高度增加时，墙所受的土压力就会增大，进而增加墙的圬工量，施工难度也会提高，但是墙后填土量就会减小，挡土墙收缩坡脚的效果也就越明显，从而节约土地资源，减少征地的费用。 由平均坡度和最大冻深，大致判断该路段处于平原区，平原区往往土地肥沃，人口密集，土地资源非常宝贵，而且高速公路的施工条件比较好，所以尽量提高墙高。因此确定地面线以上墙高为8m。 4.挡土墙的构造和尺寸初拟 重力式挡土墙断面的构造要求如下： （1） 重力式挡土墙的墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于0.4；当为浆砌圬工时，不应小于0.5m；当为干砌圬工时，不应

7、小于0.6m。 （2） 仰斜式挡土墙墙背仰斜坡度不宜缓于1：0.25，墙面坡度不宜陡于墙背坡度，地面横披平缓时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.30。 建筑材料选择浆砌圬工，根据挡土墙验算程序，顶墙顶宽度为为3.25m，墙背仰斜坡度为1：0.2，墙面仰斜坡度为1：0.25，基底水平，宽度为3.425m。 设计挡土墙如图一所示 图一：挡土墙布置图 5.挡土墙的主动土压力 采用库伦土压力理论来计算墙后填土对挡土墙的主动土压力。 5.1车辆荷载作用下的土压力 将作用于墙背后填土表面的车辆荷载近似的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土相同均布土层。挡土墙高度为10m，则附加荷载强度取10kP

8、a。换算均布土层厚度为 式中，填土的重度，。 5.2复杂边界条件下的主动土压力 5.2.1破裂角计算 由于挡土墙后的填土表面不是平面，而且在路基表面有行车荷载的作用，所以边界条件比较复杂。按破裂面交会与路基面的位置不同，可分为下列几种图式。大部分情况下，破裂面会处在荷载作用的位置，下面进行破裂面角度的计算。（公式来自公路路基设计手册第二版570页）。 。 图2破裂角 -一个角度参数，便于计算 A 形状系数 5.2.2验算破裂面是否与假设一致 堤顶破裂面距墙踵距离： 荷载内边缘距墙踵距离： 荷载外边缘距墙踵距离： 因为:8.6811.83 1.500，安全 6.3 地基应力及偏心距验算 基础为天

9、然地基，验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于斜基础底的法向力 = 793.94(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1236(kN-m) 基础底面宽度 偏心距 基底压应力: 趾部=281.5 Kpa 踵部=183.3 Kpa，均小于350 Kpa，合格 最大应力与最小应力之比 = 281.5 / 183.3= 1.53 6.4 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算 6.5 墙底截面强度验算 6.5.1 过墙趾的水平截面法向应力和偏心距验算 验算截面以上，墙身截面积 = 34.97(m2) 重量 = 804.31kN 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=2.

10、97(m) 相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=3.57(m) 相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=4.13(m) 6.5.2 过墙趾的水平截面剪应力验算 ，满足。 6.6极限状态验算法 6.6.1极限状态法的设计准则 挡土墙承载能力极限状态的基本条件为 式中，结构重要系数； 荷载效应的组合设计值； 抗力材料的强度标准值； 抗力材料的强度设计值； 结构材料、岩土性能的分项系数； 结构或构件几何参数的设计值。 当采用荷载效应组合时，荷载效应的组合设计值按下式计算： 式中，荷载标准值的效应； 在荷载组合起控制作用的一个可变荷载标准值的效应； 第i个可变荷载标准值的效应； 第i个可变荷载组合值系数，当计算地基应

11、力时，可取1.0。 6.6.2抗滑稳定性验算 沿墙踵处地基土水平面滑动的稳定性验算 抗滑稳定性满足要求。 6.6.3抗倾覆稳定性验算 加了倾斜基底之后土压力的增量产生的弯矩对结构有利，而且产生的弯矩较小，所以倾覆力矩仍按没加倾斜基底时来算。 抗倾覆稳定性满足要求。 6.6.4基底应力及合力偏心距验算 荷载效应标准组合，重力增大对挡土墙有利作用，分项系数取0.9，墙后主动土压力增大对挡土墙起不利作用，分项系数取1.3，作用于基底形心的弯矩和垂直力为 基底合力偏心距为 基底两边缘的压应力为 基底最大压应力有 满足要求。 6.6.5墙身截面验算 在某一类荷载效应组合下，荷载效应的组合设计值按下式计算： 式中， S荷载效应的组合设计值； 、荷载的分项系数； 第i个垂直永久荷载的标准值效应； 土侧压力、水浮力、静水压力、其他可变荷载的标准值效应； 荷载的综合效应组合系数。 -截面为最危险截面，只须验算此截面即可。如图三所示 图4 1-1截面 6.6.5.1合力偏心距验算 在荷载组合下，荷载对计算截面形心的总力矩设计值为 挡土墙墙身或基础为圬工构件时，偏心受压构件计算截面上的轴向力偏心距 计算得 受压合格。 抗剪承载力验算： 抗