路基路面工程课程设计之一挡土墙验算

课程名称：路基路面工程设计题目：重力式挡土墙验算院系：土木工程专业：工程造价年级：姓名：学号：指导教师：成绩指导教师(签章)年月日西南交通大学峨眉校区目录第1章任务书和指导书 1第2章理正软件验算挡土墙稳定性 2参考文献 3第1章任务书和指导书某浆砌片石重力式路堤挡土墙，断面尺寸如图1所示，填料容重γ＝18kN/m3，内摩擦角φ＝35°；砌体容重γ＝23kN/m3，墙背摩擦角δ＝φ/2；地基土容重γ0＝19kN/m3，内摩擦系数f0＝0.80，基底摩挠系数f＝0.50，地基承载力[σ]＝800kPa，挡土墙分段长度10m；路基宽8.5m，踏肩宽0.75m。图1浆砌片石重力式路堤挡土墙车辆荷载为公路Ⅰ级荷载。挡土墙的墙高H2变化（见表1），其它几何参数保持不变。试按重要组合荷载，运用理正软件验算挡土墙的稳定性。表1挡土墙的墙高H2变化学号末尾2位数k0-1516-3031-4546-6061-7576-99墙高H2（m）3.03.54.04.55.05.5请参考理正软件中的学习资料，练习使用该软件。将最后的结果粘贴在设计文本中。第2章理正软件验算挡土墙稳定性重力式挡土墙验算[执行标准：公路]计算项目：重力式挡土墙1计算时间：2023-11-0422:52:42星期二原始条件:墙身尺寸:墙身高:4.350(m)墙顶宽:1.150(m)面坡倾斜坡度:1:0.250背坡倾斜坡度:1:-0.250采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1:0.200(m)墙趾台阶h1:0.500(m)墙趾台阶与墙面坡坡度相同墙底倾斜坡率:0.100:1物理参数:圬工砌体容重:23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.400地基土摩擦系数:0.500砌体种类:片石砌体砂浆标号:5石料强度(MPa):30挡土墙类型:一般挡土墙墙后填土内摩擦角:35.000(度)墙后填土粘聚力:0.000(kPa)墙后填土容重:18.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:17.500(度)地基土容重:19.000(kN/m3)修正后地基土允许承载力:800.000(kPa)地基土允许承载力提高系数:墙趾值提高系数:1.200墙踵值提高系数:1.300平均值提高系数:1.000墙底摩擦系数:0.500地基土类型:土质地基地基土内摩擦角:30.000(度)土压力计算方法:库仑坡线土柱:坡面线段数:2折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数13.0002.000028.5000.0000坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:20.000(度)墙顶标高:0.000(m)挡墙分段长度:10.000(m)=====================================================================第1种情况:组合1=============================================组合系数:1.0001.挡土墙结构重力分项系数=1.000√2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√4.填土侧压力分项系数=1.000√5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√=============================================[土压力计算]计算高度为4.482(m)处的库仑积极土压力无荷载时的破裂角=39.132(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.132(度)Ea=47.063Ex=46.977Ey=2.843(kN)作用点高度Zy=1.578(m)墙身截面积=5.191(m2)重量=119.402kN(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=5.711(度)Wn=118.810(kN)En=7.504(kN)Wt=11.881(kN)Et=46.461(kN)滑移力=34.580(kN)抗滑力=63.157(kN)滑移验算满足:Kc=1.826>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=35.884(kN)>0.0 地基土摩擦系数=0.500地基土层水平向:滑移力=46.977(kN)抗滑力=61.947(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.289(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.712(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.446(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=67.947(kN-m)抗倾覆力矩=158.790(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.337>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=60.059(kN-m)>0.0(三)地基应力及偏心距验算基础为天然地基，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基础底的总竖向力=126.313(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m)基础底面宽度B=1.324(m)偏心距e=-0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.719(m)基底压应力:趾部=70.612踵部=120.245(kPa)最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.057<=0.167*1.324=0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=70.612<=960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=120.245<=1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=95.429<=800.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=5.102(m2)重量=117.357kN相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂Zw=1.296(m)相对于验算截面外边沿，Ey的力臂Zx=1.712(m)相对于验算截面外边沿，Ex的力臂Zy=1.446(m)[允许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=120.201(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=0.741(m)截面宽度B=1.350(m)偏心距e1=-0.066(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.066<=0.250*1.350=0.338(m)截面上压应力:面坡=63.062背坡=115.013(kPa)压应力验算满足:计算值=115.013<=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-0.818<=80.000(kPa)[极限状态法]: 重要性系数γ0=1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd=120.201(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350(m2) 材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.956 计算强度时: 强度验算满足:计算值=120.201<=909.269(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足:计算值=120.201<=869.221(kN)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为3.850(m)处的库仑积极土压力无荷载时的破裂角=39.765(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.765(度)Ea=36.049Ex=35.983Ey=2.178(kN)作用点高度Zy=1.346(m)墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832kN[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832kN相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂Zw=1.056(m)相对于验算截面外边沿，Ey的力臂Zx=1.487(m)相对于验算截面外边沿，Ex的力臂Zy=1.346(m)[允许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=104.010(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=0.600(m)截面宽度B=1.150(m)偏心距e1=-0.025(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.025<=0.250*1.150=0.287(m)截面上压应力:面坡=78.876背坡=102.012(kPa)压应力验算满足:计算值=102.012<=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-4.888<=80.000(kPa)[极限状态法]: 重要性系数γ0=1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd=104.010(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150(m2) 材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.953 计算强度时: 强度验算满足:计算值=104.010<=792.217(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足:计算值=104.010<=754.600(kN)=====================================================================第2种情况:组合2=============================================组合系数:1.0001.挡土墙结构重力分项系数=1.000√2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√4.填土侧压力分项系数=1.000√5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√=============================================[土压力计算]计算高度为4.482(m)处的库仑积极土压力无荷载时的破裂角=39.132(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.132(度)Ea=47.063Ex=46.977Ey=2.843(kN)作用点高度Zy=1.578(m)墙身截面积=5.191(m2)重量=119.402kN(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=5.711(度)Wn=118.810(kN)En=7.504(kN)Wt=11.881(kN)Et=46.461(kN)滑移力=34.580(kN)抗滑力=63.157(kN)滑移验算满足:Kc=1.826>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=35.884(kN)>0.0 地基土摩擦系数=0.500地基土层水平向:滑移力=46.977(kN)抗滑力=61.947(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.289(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.712(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.446(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=67.947(kN-m)抗倾覆力矩=158.790(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.337>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=60.059(kN-m)>0.0(三)地基应力及偏心距验算基础为天然地基，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基础底的总竖向力=126.313(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m)基础底面宽度B=1.324(m)偏心距e=-0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.719(m)基底压应力:趾部=70.612踵部=120.245(kPa)最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.057<=0.167*1.324=0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=70.612<=960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=120.245<=1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=95.429<=800.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=5.102(m2)重量=117.357kN相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂Zw=1.296(m)相对于验算截面外边沿，Ey的力臂Zx=1.712(m)相对于验算截面外边沿，Ex的力臂Zy=1.446(m)[允许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=120.201(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=0.741(m)截面宽度B=1.350(m)偏心距e1=-0.066(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.066<=0.250*1.350=0.338(m)截面上压应力:面坡=63.062背坡=115.013(kPa)压应力验算满足:计算值=115.013<=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-0.818<=80.000(kPa)[极限状态法]: 重要性系数γ0=1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd=120.201(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350(m2) 材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.956 计算强度时: 强度验算满足:计算值=120.201<=909.269(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足:计算值=120.201<=869.221(kN)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为3.850(m)处的库仑积极土压力无荷载时的破裂角=39.765(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.765(度)Ea=36.049Ex=35.983Ey=2.178(kN)作用点高度Zy=1.346(m)墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832kN[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832kN相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂Zw=1.056(m)相对于验算截面外边沿，Ey的力臂Zx=1.487(m)相对于验算截面外边沿，Ex的力臂Zy=1.346(m)[允许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=104.010(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=0.600(m)截面宽度B=1.150(m)偏心距e1=-0.025(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.025<=0.250*1.150=0.287(m)截面上压应力:面坡=78.876背坡=102.012(kPa)压应力验算满足:计算值=102.012<=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-4.888<=80.000(kPa)[极限状态法]: 重要性系数γ0=1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd=104.010(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150(m2) 材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.953 计算强度时: 强度验算满足:计算值=104.010<=792.217(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足:计算值=104.010<=754.600(kN)=====================================================================第3种情况:组合3=============================================组合系数:1.0001.挡土墙结构重力分项系数=1.000√2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√4.填土侧压力分项系数=1.000√5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√=============================================[土压力计算]计算高度为4.482(m)处的库仑积极土压力无荷载时的破裂角=39.132(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.132(度)Ea=47.063Ex=46.977Ey=2.843(kN)作用点高度Zy=1.578(m)墙身截面积=5.191(m2)重量=119.402kN(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.500采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=5.711(度)Wn=118.810(kN)En=7.504(kN)Wt=11.881(kN)Et=46.461(kN)滑移力=34.580(kN)抗滑力=63.157(kN)滑移验算满足:Kc=1.826>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=35.884(kN)>0.0 地基土摩擦系数=0.500地基土层水平向:滑移力=46.977(kN)抗滑力=61.947(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.289(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.712(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.446(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=67.947(kN-m)抗倾覆力矩=158.790(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.337>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=60.059(kN-m)>0.0(三)地基应力及偏心距验算基础为天然地基，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基础底的总竖向力=126.313(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m)基础底面宽度B=1.324(m)偏心距e=-0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.719(m)基底压应力:趾部=70.612踵部=120.245(kPa)最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.057<=0.167*1.324=0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=70.612<=960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=120.245<=1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=95.429<=800.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=5.102(m2)重量=117.357kN相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂Zw=1.296(m)相对于验算截面外边沿，Ey的力臂Zx=1.712(m)相对于验算截面外边沿，Ex的力臂Zy=1.446(m)[允许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=120.201(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=0.741(m)截面宽度B=1.350(m)偏心距e1=-0.066(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.066<=0.250*1.350=0.338(m)截面上压应力:面坡=63.062背坡=115.013(kPa)压应力验算满足:计算值=115.013<=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-0.818<=80.000(kPa)[极限状态法]: 重要性系数γ0=1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd=120.201(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350(m2) 材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.956 计算强度时: 强度验算满足:计算值=120.201<=909.269(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足:计算值=120.201<=869.221(kN)(六)台顶截面强度验算[土压力计算]计算高度为3.850(m)处的库仑积极土压力无荷载时的破裂角=39.765(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.765(度)Ea=36.049Ex=35.983Ey=2.178(kN)作用点高度Zy=1.346(m)墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832kN[强度验算]验算截面以上，墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832kN相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂Zw=1.056(m)相对于验算截面外边沿，Ey的力臂Zx=1.487(m)相对于验算截面外边沿，Ex的力臂Zy=1.346(m)[允许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=104.010(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m)相对于验算截面外边沿，合力作用力臂Zn=0.600(m)截面宽度B=1.150(m)偏心距e1=-0.025(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.025<=0.250*1.150=0.287(m)截面上压应力:面坡=78.876背坡=102.012(kPa)压应力验算满足:计算值=102.012<=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-4.888<=80.000(kPa)[极限状态法]: 重要性系数γ0=1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd=104.010(kN) 轴心力偏心影响系数αk=0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150(m2) 材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.953 计算强度时: 强度验算满足:计算值=104.010<=792.217(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足:计算值=104.010<=754.600(kN)=================================================各组合最不利结果=================================================(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(组合1)抗滑力=63.157(kN),滑移力=34.580(kN)。滑移验算满足:Kc=1.826>1.300滑动稳定方程验算最不利为：组合1(组合1)滑动稳定方程满足:方程值=35.884(kN)>0.0安全系数最不利为：组合1(组合1)抗滑力=63.157(kN),滑移力=34.580(kN)。地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319>1.300(二)倾覆验算安全系数最不