挡土墙课程设计

1、 路基工程课程设计任务书（指导教师：谭波）一、设计任务与内容： 1、路基标准横断面设计；根据要求绘制路基标准横断面图2、挡土墙设计与计算； 1）主动土压力的计算 2）挡土墙的验算二、设计主要技术指标：公路等级 三级公路设计车速 60Km/h路基宽度 8.5M行车道宽度 2×3.5M硬路肩宽度 0.50M土路肩宽度 0.25M土路肩宽度 0.50M三、设计要求： 设计文件分两部分装订成册：设计图表、设计计算书。设计图表按A3图纸绘制；设计计算书采用A4纸书写。四、设计资料：1、挡土墙设计资料1）墙身构造 拟采用浆砌片石重力式路堤墙，墙高8米，填土髙4米，填土边坡1：1.5，墙背俯斜，1

2、：0.25（=19o），墙身分段长度10米。2）土壤地质情况墙背填土容重=18.5KN/m3,计算内摩擦角=38o，填土与墙背间的摩擦角=/2粘性土地基，容许承载力o=250kpa,基地摩擦系数f=0.45;3)墙身材料 2.5号浆砌片石，砌体容重k=22kN/m3；砌体容许压应力a=600kpa,容许剪应力=100kpa,容许拉应力wL=60kpa。挡土墙设计计算内容一、车辆荷载换算(1) 按墙高确定的附加荷载强度进行换算附加荷载强度q墙高H（m）q(kPa)2.02010.010注：H=2.010.0m时，q由线性内插法确定.墙高8米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附

3、加荷载强度：q12.5kN/m2 二、土压力计算 1、破裂棱体位置确定：a=4m, d =0.5m , H= 8 m ,= 19º （1） 破裂角的计算 假设破裂面交于荷载范围内，则有： = + + = 38º+19º+19º =76º A0 = (a+H+2h0)(a+H) = ×(4+8+2×0.676)×(4+8) = 80.112 =×4×6 +(6 + 0.5)×0.676 - ×8×(8 + 2×4 +2×0.676) tan =12

4、 + 4.394 - 69.408tan19º=-7.505根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式： tan= - tan =-tan76º =-4.011 0.542 tan= -8.563 (负值舍去)取 ：=28º27´（2） 验算破裂面是否交于荷载范围内： 堤顶破裂面距墙踵 （H+a） tan+Htan-(b+d)=2.754m 荷载内边缘距墙踵 d=0.5 m 荷载外边缘距墙踵 d+l0=8 m因0.5 < 2.754 < 8,故破裂面交于荷载内，所以假设符合。（3） 主动土压力计算 主动土压力系数K =(0.634+0

5、.344) = 0.354×0.978 = 0.403 = =0.511 m = = 3.918m h4= H - h1 -h3 = 8 - 0.511 - 3.54 =3.571m K1= 1 + = = 1+0.755+0.075 = 1.83主动土压力E E = H2KK1 = ×18.5×82×0.403×1.83 =437.433 KN/mEx = Ecos(+) = 437.433×cos(19º+19º) = 344.702KN/mEy = Esin(+) = 437.433×sin(19&

6、#186;+19º) =269.316 KN/m土压力作用点位置ZyZy = = = =2.82 m3、 挡土墙稳定性验算 拟墙顶宽B1=2.5m,基底倾角0=7º 埋深h' =1 mB = B1 + Htan =B1+8tan19º = 2.5+2.755 = 5.255Zx = B - Zytan = B - 2.932tan19º = B - 0.971= B1 + 1.784= 2.5 + 1.771= 4.284 m 1、挡土墙自重GG = = 22 ×29.368=646.118 KN/m由挡土墙图形可求得ZG = 2.03

7、5 m2、抗滑稳定性验算： 为了保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，一般有：（0.9G + Q1Ey） + 0.9Gtan0 Q1Ex , (Q1=1.4, =0.5)（0.9G + Q1Ey） + 0.9Gtan0=(0.9×666.798+1.4×269.316)×0.45+0.9×666.798tan7º= 502.742 KN/m Q1Ex = 1.4×344.702 =482.583 KN/m 所以，满足抗滑稳定性要求。3、抗倾覆稳定性验算：为了保证挡土墙抗倾覆稳定性，须验算

8、它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，有：0.9GZG + Q1(Ey Zx - Ex Zy) > 0= 0.9×666.798×2.035+1.4×269.316×4.284 -344.702×(2.2-0.628)= 1183.365 +856.629=2039.994 KN/m > 0 所以，满足抗倾覆稳定性要求。四、基地应力及合力偏心距验算1、 基础地面的压应力1) 轴心荷载作用时 基底平均压应力p 192.237Kpa (其中A=B×1.0) 基底有倾斜： N1=(GG+Q1Ey-W)cos0+Q1Exsin0 (

9、G=0.9,Q1=1.4.W=0) =( 666.798×0.9 + 1.4×269.316 - 0)×cos7º + 1.4×344.702sin7º=969.871 + 58.812=1028.683 KN2）偏心荷载作用时作用于基地的合力偏心距e为 - = - = 2.6275 - 2.1048 = 0.5227 = = 2.1048因为： ，所以：2基底合力偏心距e=0.5227 m < m , 满足基底容许偏心距要求.3.地基承载力抗力值（1）地基承载力抗力值的规定 ( 取k1=0.3 , k2=1.6 ) =277.

10、315（2）轴向荷载作用时 ，满足要求。（3）偏心荷载作用 ，满足要求。（4） 加宽墙趾虽然，但是为了增加挡墙的稳定性现将墙趾加宽成宽1m，高1m的台阶后再进行验算。 =3.032 - 0.404基底合力偏心距e0m < m 满足基底容许偏心距要求因为 ，偏心荷载作用时： ，满足要求。五、墙身截面强度验算： 因为墙面为俯墙，截面的最大应力可能出现在墙高处或者加宽墙趾处，若墙高处和者加宽墙趾处截面强度满足要求，墙身截面应力也能满足墙身材料的要求，现将墙高处和加宽墙趾处截面强度验算如下： 1） 强度计算： 按每延米墙长计算： 因为：e0=0.404 m < m 满足圬工结构容许偏心距要

11、求 = 0.93378墙高处： = 1.0×0.9×280.588+1.4× = 1.0×(252.529+67.329) = 319.858 KN KN加宽墙趾处： = 1.0×(0.9×532.73 + 1.4×269.316) = 856.5 KN 1138.484 KN2） 稳定性计算： 因为H/B = 8 / 5.225 = 1.531 < 10 ,故属于矮墙,则取 ，即不考虑纵向稳定性。3） 正截面抗剪强度验算 1 墙高处：KNKN因为 ，故在墙高处满足抗剪要求2 加宽墙趾处： KN KN ，故在加宽墙趾处满足抗剪要求。6、 墙身排水、沉降缝、伸缩缝和变形缝的设置(1)为防止地表水渗入墙背填料或地基，因此设立地面排水沟。排水沟的横断面为矩形，底宽为0.4m,沟深为0.4m，边坡坡度为1:1.75，沟底纵坡为1%。(2)为了迅速排除墙后积水，通常在非干砌的挡土墙身的适当高度处设置3排排水孔。排水孔采用的直径为10cm圆孔。上下交错设置，间距为2m。(3)泄水孔的进水侧设反滤层，一共三层，第一层0.2m,第二层0.15m，第三层0.15m，