某挡土墙施工图设计计算书课程设计

1、昆 明 理 工 大 学 设 计 说 明 书 曹仙祖 学号： 031003094土木工程交建2003级路基路面工程课程设计设计题目： 某挡土墙施工图设计 指导教师： 吴培关 专业： 交通土建方向 学生姓名： 曹仙祖 学 号：031003094 日 期： 2006年12月5 日 目录目录1一、路基路面工程课程设计任务书2二、挡土墙设计计算书41、初拟尺寸42、挡土墙土压力计算53、挡土墙稳定性验算（右侧最高断面处挡土墙）164、挡土墙的构造和布置18参考文献19一、土木工程交建2003级 路基路面工程课程设计任务书一、 课程设计目的使学生进一步熟悉交通土建专业主干课路基路面工程部分内容的设计理论及

2、设计方法。二、 设计时间、地点安排1、设计时间：2006年12月5日2005年12月12日。2、设计地点：白龙生化楼402、407三、设计内容“中甸 白水台旅游公路改建路面设计”、“厦门至漳州高速公路路面设计” “某挡土墙设计”三个题目中任选一题作为设计内容。（选题时请根据各自对路基路面工程知识的掌握情况，以借此机会加强自己的薄弱环节）。四、设计要求1、将计算说明书和设计图纸装订成册：按封面、任务书、计算说明书、设计图纸的顺序装订。2、图纸按a3幅面，即 长420mm297mm。3、字迹清晰，字体工整，符合规范，计算正确，图纸整洁。题三：某挡土墙施工图设计1、设计资料已知三级公路某路段中心线上

3、纵坡为-3%（下坡），纵断面设计资料见下表（表中设计高程为路肩外缘的设计高程）：桩号k4+300+330+370+400+420原地面高程80.3072.0068.8070.5076.60设计高程77.20各横断面左右与中心桩原地面点的高差见下表：桩号k4+300+330+370+400+420左20m+2.0m+2.5m+3.2m+2.4m+1.8m右20m-1.5m-1.8m-2.2m-1.7m-1.4m路基宽度为8.5m，左侧路肩墙，右侧可占地（离路中心线8m）。k4+350之前地基为坚硬砾石，之后为砾石土。采用浆砌石重力式挡土墙，墙面垂直，俯斜式，墙背坡度为1：0.25，也可设计成衡重

4、式挡土墙。墙背填料为路线开挖的砾石土，路基边坡为1：1.5。地基为中密砾石土，基底摩擦系数f=0.45，地基承载力=392kpa。填料容重=18.62kn/，内摩擦角=40；墙身容重 =23kn/，砌体容许压应力为700 kpa，容许拉应力为70 kpa，容许剪应力为150 kpa；墙背与土的外摩擦角=/2；地基土容重 =29kn/，内摩擦系数f =0.80；车辆荷载：汽车20级。 2、设计步骤和成果要求（1） 绘制挡土墙设计图（包括各桩号横断面图，左右墙趾纵断面图，最高断面处大样图，及施工说明等内容。比例自定。）（2） 试作右侧最高断面处挡墙的稳定性验算。二、挡土墙设计计算书 1、初拟尺寸按

5、照已知的设计资料，初步拟定挡土墙的尺寸为三种，均为重力式挡土墙，设计的尺寸如下图所示： 图1 重力式挡土墙类型一（路堑） 图2 重力式挡土墙类型二 （路堤） 其中桩号k4+300, k4+420处的挡土墙横断面为重力式挡土墙类型一（路堑），k4+330，k4+370,k4+400处的挡土墙横断面尺寸为重力式挡土墙类型二 （路堤）。2、挡土墙土压力计算2.1、桩号k4+300处的挡土墙土压力计算桩号k4+300处的挡土墙情况如图4所示： 图42.1.1、主动土压力计算： 路左：ea= = ka =0.518.623.12 =33.66kn/m 路右：ea= = ka =0.518.6222 =

6、12.47 kn/m式中：ka库仑主动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。主动土压应力沿墙高呈三角形分布，土压力作用点为离墙踵高度为h/3，方向与墙背的法线成角，与水平方向成+角。2.1.2、被动土压力计算：路左：ep= = kp =0.518.623.12 =819.56 kn/m路右：ep= = kp =0.518.6222 =195.52 kn/m式中：kp库仑被动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表

7、面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.2、桩号k4+330处的挡土墙土压力计算桩号k4+330处的挡土墙情况如图5所示： 图52.2.1、主动土压力计算：=1 路左：ea= = ka =0.518.627.52 =185.65kn/m 墙前主动土压力：ea=cos = ka =0.518.623.0920.993 =19.61 kn/m 路右：ea= = ka =0.518.627.52 =185.65kn/m 墙前主动土压力：ea=cos = ka =0.518.621.7520.996 =6.25kn/m式中：ka库仑主动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背

8、高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.2.2、被动土压力计算：路左：ep= = kp =0.518.627.52 =825.19kn/m 墙前被动土压力：ep=cos = kp =0.518.623.0920.993 =384.52kn/m路右：ep= = kp =0.518.627.52 =825.19kn/m 墙前被动土压力：ep=cos = kp =0.518.621.7520.996 =128.95kn/m式中：kp库仑被动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背

9、摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.3、桩号k4+370处的挡土墙土压力计算桩号k4+370处的挡土墙情况如图6所示： 图62.3.1、主动土压力计算： 路左：ea= = ka =0.518.6292 =267.33kn/m 墙前主动土压力：ea=cos = ka =0.518.622.8120.988 =16.40kn/m 路右：ea= = ka =0.518.62112 =399.35 kn/m 墙前主动土压力：ea=cos = ka =0.518.623.1220.995 =19.92kn/m式中：ka库仑主动土压力系数；填土的容重（kn/m

10、3）；h墙背高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.3.2、被动土压力计算：路左：ep= = kp =0.518.6292 =1188.27 kn/m 墙前被动土压力：ep=cos = kp =0.518.622.8120.988 =321.65 kn/m路右：ep= = kp =0.518.62112 =1775.09 kn/m 墙前被动土压力：ep=cos = kp =0.518.623.1220.995 =408.29 kn/m式中：kp库仑被动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背高度（m）;墙背的内

11、摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.4、桩号k4+400处的挡土墙土压力计算桩号k4+400处的挡土墙情况如图7所示： 图72.4.1、主动土压力计算： 路左：ea= = ka =0.518.626 2 =118.81 kn/m 墙前主动土压力：ea=cos = ka =0.518.622.1620.993 =9.58 kn/m 路右：ea= = ka =0.518.6272 =161.72kn/m 墙前主动土压力：ea=cos = ka =0.518.621.8820.996 =7.21 kn/m 式中：ka库仑主动土压力系数；

12、填土的容重（kn/m3）；h墙背高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.4.3、被动土压力计算：路左：ep= = kp =0.518.626 2 =528.11 kn/m 墙前被动土压力：ep=cos = kp =0.518.622.1620.993 =194.16 kn/m路右：ep= = kp =0.518.6272 =718.83 kn/m 墙前被动土压力：ep=cos = kp =0.518.621.8820.996 =148.91 kn/m式中：kp库仑被动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背高度

13、（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.5、桩号k4+420处的挡土墙土压力计算桩号k4+420处的挡土墙情况如图8所示： 图82.5.1、主动土压力计算： 路左：ea= = ka =0.518.6232 =31.13 kn/m 路右：ea= = ka =0.518.6222 =12.47 kn/m式中：ka库仑主动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。2.5.2、被动土压力计算：路左：ep= =

14、kp =0.518.6232 =693.90 kn/m路右：ep= = kp =0.518.6222 =195.52 kn/m式中：kp库仑被动土压力系数；填土的容重（kn/m3）；h墙背高度（m）;墙背的内摩擦角（。）;墙背摩擦角（。）;填土表面的倾角（。）;墙背倾角（。）墙背俯斜时为正,仰斜时为负。3、挡土墙稳定性验算（右侧最高断面处挡土墙）3.1、用容许应力法进行验算 图8荷载组合:路右: ea=399.35 kn/m； 墙前主动土压力：ea=19.92kn/m路右：ep =1775.06 kn/m；墙前被动土压力：ep=408.29kn/m3.1.1、稳定性验算1）、抗滑稳定性验算=2

15、.051.3所以，抗滑稳定性满足要求。式中：n-作用于基底的竖向力的代数和（kn）: n=g+ey; ex-墙背主动土压力的水平分力；ep-墙前被动土压力；-基底摩擦系数。主要组合时，抗滑稳定系数不应小于1.3；附加组合时，不应小于1.2；考虑偶然组合时，不小于1.1。2）、抗倾覆稳定性验算= =2.201.5所以，抗倾覆稳定性满足要求。式中：my-各力系对墙址的稳定力矩之和（kn.m）,即：my-gzg+eyzy+epzep; m0-exzx;zg,zy,zx,zep-相应各力对墙址的力臂。抗倾覆稳定系数不应小于1.5，考虑附加组合时，不应小于1.3，考虑偶然组合时不应小于1.1。3.1.2

16、、基底应力及合力偏心距验算作用于基底合力的法向分力为n，它对墙踵的力臂为：= = kn.mzn= = =2.60m合力偏心距为：e=b/2- zn =4.58/2-1.75 =0.54mb/6=4.58/6=0.76m所以，偏心距满足要求。基底两边缘点，趾部和踵部的法向应力1，2为： =（1） =392kpa及砌体容许压应力700kpa所以，基底应力满足要求。3.1.3、墙身截面验算（取墙身一半高处进行验算） 1)、法向应力及偏心距e验算 偏心距e验算： ni=gi+eyi; =23（25.5+0.55.51.29）+399.35sin340 =390.42kn/mmyi=gizgi+eyiz

17、yi; =25.5231+0.55.51.292.43+399.35/4sin3402.86 =421.29 kn.m/mmoi= exizxi; =399.35cos3405.5/3 =151.74 kn.m/m zni=; = =0.69m e=bi/2- zni； =3.29/2-0.69 =0.96m0.3 bi=1.05m所以，偏心距e满足要求。 主要组合时，ei0.3bi,附加组合时，ei0.35bi 法向应力验算： =(1 ) =kpa700 kpa并且不出现拉应力,所以，法向应力满足要求。主要组合时，应使最大压应力与最大拉应力不超过圬工的容许应力;附加组合时，容许应力可提高30%。 2)、剪应力验算 水平方向剪切验算： i= = =100.63kpa=150 kpa所以，水平方向剪切应力满足要求。4、挡土墙的构造和布置4.1、挡土墙的构造4.1.1、墙身构造所有的挡土墙均为重力式挡土墙，墙背坡度均为1：0.25 ，墙面垂直；采用浆砌片石；挡土墙墙高高于3米时，墙顶设置人行防护栏；沿路线方向每隔15米，设置伸缩缝一道，缝宽30mm，伸缩缝与沉降缝合并设置，自墙顶做到基底，缝内采用沥青麻筋作为填料，沿内、外、顶