路基路面课程设计挡土墙设计与验算

1、3 挡土墙设计与验算3.1 设计资料 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

2、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

3、面交于荷载中部，则: Ao=a+H+2×h0×a+H2 = (2+8+2×0.694) ×(2+8)/2 =56.94 =2×3/2+(3+0.75)×0.694+0.5×8×(8+2×2.0+2×0.694) ×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)×tg38°36=7.99m荷载内缘至墙踵-H tg+b+d=8×0.249+3+0=4.99m荷载外缘至墙踵-H tg+b+d

4、+lo=8×0.249+3+0+7.5=12.492m4.99<7.99<12.49 假设满足要求。3.2.3 主动土压力计算 3.2.4 土压力作用点位置确定 3.3 墙身截面性质计算截面面积 A1 =2×8=16mA2 =2.295×0.55=1.26mA3 =2.295×0.45/2=0.516 mA=A1+A2+A3 =17.776m3.3.2 各截面重心到墙趾的水平距离:X1=2.255+9×0.25-2 /2-8×0.25/2=2.5 mX2=(2.25+2.25/5×0.25)/2+0.55/2&#

5、215;0.25=1.25mX3=(0.0+2.25+(2.25+2.25/5×0.25)/3=1.5m 墙身重心到墙趾的水平距离 = (10.8×2.28+0.72×0.77+1.81×1.59)/17.776 =2.382墙身重力:G=k Ai=23×17.776=408.848kN3.4 墙身稳定性验算3.4.1 抗滑稳定性验算验算采用“极限状态分项系数法”。滑动稳定方程： =1.1×408.848+1.40×(7.88+151.36×0.2)-0.5×0×0.38+(1.1×4

6、08.848+1.40×7.88) ×0.2-1.40×151.36+0.3×0=71.438>0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：=0.8×408.848×2.382 +1.3×(7.88×2.67-151.36×2.14)+0.5×0 = 385.37>0 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

7、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： = (408.848×1.2+1.4×7.88) ×cos+1.4×151.36×sin=533kN所以=533÷(2.29×1)=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 =408.848×2.382+7.88××151.36/408.848+7.88=1.36故偏心距与基础地面压应力

8、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+0.3×18×（3-2.25）+1.6×18×（2.1-0.5）=400.85轴心荷载作用时， =232.75400.85当偏心荷载作用时， =319.71400.85×1.2=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： =1.05×1.2×408.848+1.4×16.06=538.748kN=0.69×2.29×900÷2.31=615.62kN 所以 <,故强度满足要求。(2)稳定计算 : 要求： 其中 = =1÷1+0.002×6.98×(6.98-3)×1+16×(0.215/2.29=0.942 =0.769×589.792=579.91k