重力式挡土墙设计1

1、重力式挡土墙设计1. 设计参数2. 几何参数：挡土墙墙高H=6.0m，取基础埋置深度D=1.5m（按规范规定，D不小于1.0m，本设计中可取1.25m或1.5m），挡土墙纵向分段长度取L=10m；墙面与墙背平行，墙背仰斜，仰斜坡度1:0.2，=11.31°（注意这个角度是负值），墙底（基底）倾斜度tan0=0.190，倾斜角0=10.76°；墙顶填土高度a=2.5m，填土边坡坡度1:1.5，=arctan（1.5）=33.69°，汽车荷载边缘距路肩边缘d=0.5m；力学参数：墙后填土砂性土内摩擦角=35°，填土与墙背外摩擦角=2=17.5°，填

2、土容重=18kN/m；墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，墙身砌体容重k=22kN/m,砌体容许压应力a=600kPa,砌体容许剪应力=100kPa,砌体容许拉应力wl=60kPa；地基容许承载力0=250kPa。2.车辆荷载换算按墙高确定的附加荷载强度进行换算，有公式h0=q其中，=18kN/m，有教材表6-5，H=6m，则q=15KPa。h0=q=1518=0.833m3. 主动土压力计算（1） 计算破裂角经试算，按破裂角交于荷载中部进行计算由式（6-10）tan=-tan±(cot+tan)(B0A0+tan)其中=+=35-11.31+17.5=41.19°A0=12

3、a+H+2h0a+H=12(2.5+6+2×0.833)×(2.5+6)=43.206B0=12ab+b+dh0-12HH+2a+2h0tan=122.5×3.75+3.75+0.5×0.833-126×(6+5+2×0.833)×(-0.2)=15.828则tan=-tan±(cot+tan)(B0A0+tan)=-tan41.19°±(cot35°+tan41.19°)(15.82843.206+tan41.19°)=0.816则=39.21°>

4、32.67°满足要求。（2）计算主动土压力Ea及其作用点位置由式（6-9）Ea=A0tan-B0cos+sin+=18×43.206×0.816-15.828×cos39.21+3539.21+41.19=96.51KPa则Ex=Eacos+=96.51*cos6.19°=95.95KPaEy=Easin+=96.51*sin6.19°=10.41KPa 由公式Zx=H3+a(H-h1)2+h0h4(3h4-2H)3H21+2aH(1-h1/2a)+2h0h4/H2其中h1=b-atantan+tan=3.75-2.5×ta

5、n39.21°tan39.21°+tan11.31°=2.78mh2=dtan+tan=0.5tan39.21°+tan11.31°=0.81mh4=H-h1-h2=6-2.78-0.81=2.41m则Zx=H3+a(H-h1)2+h0h4(3h4-2H)3H21+2aH(1-h1/2a)+2h0h4/H2=63+2.5(6-2.78)2+0.833×2.41×(3×2.41-2×6)3×621+2×2.56(1-2.78/5)+2×0.833×2.41/62=2.

6、10m（2） 被动土压力墙前的被动土压力忽略不计，偏于安全。4. 挡土墙计算只对荷载组合进行计算。(1) 拟定挡土墙顶宽经试算，取挡土墙顶宽为b1=1.8m。此时有Zy=B-Zxtan=1.73-2.1×-0.2=2.15m因基底倾斜，需把求得的Zx、Zy修正为Zx1、Zy1,即Zx1=Zx-b1tan0=2.1-1.8×0.19=1.758mZy1=b1-Zx1tan=1.8-1.758×-0.2=2.15m（2） 抗滑和抗倾覆稳定性验算墙身体积计算：V1=b1H-b1tan0=1.8×6-1.8×0.19=10.18m3，V2=0.5b12

7、tan0=0.5×1.8×1.8×0.19=0.31m3，V=V1+V2=10.49m3；墙身自重计算：G1=V1k=10.18×22=223.96KN，G2=V2k=0.31×22=6.82KN，G=G1+G2=230.78KN；墙身自重力臂计算：ZG1=0.5H-b1tan0tan-+b1=0.5×6-1.8×0.19×0.2+1.8=1.466mZG2=12+1312-tantan0b1=1.223m作用于墙底的竖向力N=G1+G2+Ey=230.78+10.41=241.19KN 抗滑稳定系数Kc=(N+E

8、xtan0)Ex-Ntan0=(241.19+95.95×0.19)×0.395.95-241.19×0.19=1.55>1.3(荷载组合时指标为1.3)，满足要求。抗倾覆稳定系数K0=G1ZG1+G2ZG2+EyZy1ExZx1=233.96×1.466+6.82×1.233+10.41×2.1595.95×1.758=2.13>1.5(荷载组合时指标为1.5)满足要求。（3） 基底应力及合力偏心距验算N至墙趾A的距离ZN=G1ZG1+G2ZG2+EyZy1-ExZx1N=373.78-168.68241.19

9、=0.85m基底合力偏心距e0=B2-ZN=1.732-0.85=0.015m<B6=0.288m则基底应力1,2=NB1±6e0B1=241.191.73×1.52=211.91KPa<0=250kPa2=241.191.73×0.48=66.92KPa满足要求。（4） 地基承载力验算基底应力1,2=NB1±6e0B1=241.191.73×1.52=211.91KPa<0=250kPa2=241.191.73×0.48=66.92KPa<0=250kPa满足要求。（5） 墙身强度验算因墙面与墙背平行，截面最

10、大应力处接近基底处。故取接近基底处截面进行强度验算。 法向应力验算偏心距e1=B12-G1ZG1+EyZy1-ExZx1G1+Ey=0.9-223.96×1.466+10.41×2.15-95.95×1.758223.96+10.41=0.123<B16=0.3则有max=G1+EyB11+6e1B1=234.371.8×1+0.7381.8=183.59MPa<a=600kPamin=G1+EyB11+6e1B1=234.371.8×1-0.7381.8=76.82MPa<a=600kPa满足要求。 剪应力验算水平截面的剪应

11、力为=ExB1=95.951.8=53.31KPa<=100kPa满足要求。由于地面水平，墙背竖直且光滑，土压力计算选用郎金理论公式计算：地面超载的作用，采用换算土柱高，地面处水平压力：悬臂底点水平压力：地板底点水平压力：土压力合力：9.2重力式挡土墙稳定性验算挡土墙的稳定性验算：挡土墙设置位置的地基条件比较好时，墙的整体稳定性常为控制因素。挡土墙的稳定性包括抗滑稳定性和抗倾覆稳定性两个方面。抗滑稳定性验算挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力和其他外边作用下，基底摩擦阻力抵抗外墙体滑移的能力，用抗滑稳定系数表示。即作用于挡土墙的最大可能抗滑力与实际下滑力之比：挡土墙的墙身体积计算，墙身自重计算

12、：由抗滑稳定性验算的判别公式，所以求得：设定的墙顶宽也满足要求。抗滑稳定系数：(荷载组合时指标为1.3)即挡土墙满足抗滑稳定性要求。抗倾覆稳定性验算1墙身自重力臂计算：2抗倾覆稳定系数(荷载组合时指标为1.5)即挡土墙满足抗倾覆稳定性要求。基底合力偏心距验算基底合力偏心距：即基底合力偏心距满足要求。基底承载力验算即地基承载力满足要求。强身强度验算墙身的强度的验算指标主要是容许压应力、容许剪应力的验算。因墙面与墙背平行，截面最大应力处接近基底处。故取接近基底处截面进行强度验算1 压应力的验算按照最大的偏心距进行计算，即当所以：最大的压应力值都满要求，所以压应力满足要求。2剪应力验算水平截面的剪应

13、力为竖直截面的剪应力为剪应力满足要求总体而言：挡土墙设计的要求满足要求，验算合格。 (9.1)其中： (9.2)将代入得：式中：墙后填土的重度(KN/m)； 填土的内摩擦角(0)；墙背与填土间的摩擦角(0)；墙后填土表面的倾斜角(0)；墙背倾斜角(0)，俯斜墙背为正，仰斜墙背为负；挡土墙高度(m)；主动土压力系数。当参数、固定时，随破裂面的位置而变化，即使破裂角面的函数。为求最大压力，首先要求对应于最大压力时的破裂角。2破裂角的计算（1）根据规定，当墙高为6m时，利用内插法求得附加荷载强度， 即 换算等代均布土层厚度为：其中，（2）经试算，按破裂面交于荷载中部进行计算由公式可知：其中： 根据角度关系公式：求得：3主动土压力计算根据以上的公式，最终可求得最大主动土压力值：公式