重力挡土墙-俯斜式 - 副本

一.设计基本内容

1、路线基本情况：该路为山岭重丘区一般的二级公路，路基宽9m，路肩宽0.75m。挡土墙采用浆切片石衡重式路堤墙，。地基允许承载力土摩擦系数为f=0.3 5。 2、挡土墙结构的基本设计：

（1）强身：墙高8m，墙上填土高3m，填方边坡1:1.5。顶面宽度设置为1m，墙面为直坡；上墙墙背形式采用俯斜式墙背，坡度为1:0.25,高度3.2m；下墙墙背为仰斜式墙背，坡度为1:0.15，高度4.8m。墙身材料为5号砂浆砌30号片石，砌体a=24KN/m3，砌体容许压应力为a0=400Kpa，基底摩擦系数为0.35，地基

=700Kpa，容许剪应力=85Kpa，容许拉应力wl=60Kpa。

（2）基础：基础采用扩大基础形式，墙趾台阶宽度为0.2m，高度根据浆砌材料的刚性角为35可求得为0.4m。基础埋深为1.2m。

（3）填料：采用砂性土，其密度为=20KN/m3，内摩擦角=35，填料与墙背间的摩擦角δ=/2。

（4）排水设施：山岭重丘区，季节性雨水大，故泄水孔间的间距取小些为宜，设置为间隔2m一个。泄水孔采用直径8cm的圆孔，最下排泄水孔的出水口底部高出地面0.35m。进水口底部铺设0.3m厚的粘土层，泄水孔的进水口周围，采用具有反滤作用的粗颗粒材料覆盖。

（5）沉降伸缩缝：地基为整体性较好的石灰岩，沉降伸缩缝的间距取15m，缝宽设置为3cm，自墙顶做到基底，采用沥青麻筋，沿挡土墙内、外、顶三方填塞，深度不小于15cm。 3、车辆荷载:计算荷载为汽车-20级，其一辆重车的重量查表得G=300KN,纵向分布长度l=5.6m，横向分布宽度B=2.4m。验算荷载为挂车-100。

二、重力式挡土墙横断面草图

三、土压力计算

1、车辆荷载换算

汽车-20级一辆重车的扩散长度，由公式：Ll(H2a)tan30 得：L5.6(823)tan3010.55m15m，所以L10.55m

又，在B范围内布置车轮的宽度B0为

B04.2950.75(0.50.3)3.435mB(2.4m)，即能布置一辆重车的车轮。

所以在BL面积内布置的轮重为一辆重车的重量，即

G故等代均布土层厚 ： h0

200200KN

0.245m

184.29510.55

2、衡重台面以上填土土压力计算 假设破裂面交于路基范围内

AabH(H2a)tan2h2atan1(Ha)(Ha2h2)0.175

3514.0417.566.5490把A、ψ代入公式：tantantan2tan66.54(tantan)(tanA)得：

而

(tan66.54cot35)(tan66.540.175)0.5148

227.24B(71.075)tan27.240.925tan48.2970.250.3534.295m8.5m

与假设相符

根据求得的h0宠幸计算破裂角2： Aab2bh0H(H2a2h0)tan2h2atan1(Ha)(Ha2h22h0)0.1825

tan2tan43.97(tan43.97cot35)(tan43.970.1983)0.5099227.02由公式可求得土压力系数 Kcos(27.0235)sin(27.0266.54)(tan27.020.25)0.357

又 h3batan2tan2tan2aH1.6131.0750.50990.50990.251.401m h4Hh371.4015.599mK112h0h4ah3H2

720.2455.5991.0751.4017212221.597由库伦土压力公式 EaE212212HKK1 得

1870.3571.597251.43KN E2xE2cos()251.43cos(14.0417.5)214.29KN

E2yE2sin()251.43sin(14.0417.5)131.52KN对O点的力臂为： Z2xH3a3K1ah3(2Hh3)h0h4(2H3h4)3HK122.686m

Z2y3.90.22.6860.253.429m墙顶不妨碍第二破裂面的形成，按第二破裂面计算土压力

假设第一破裂面交于路堤边坡上，如上图所示，则由公式

11sin)（90）（arcsin22sin1（9035）112(arcsinsin33.69sin3533.69)48.29得：

211sin33.691（9035）(arcsin33.69)6.7222sin35

验证假设条件是否成立：

4.53.20.250.33.4ma*tan13.37m

所以假设成立

将墙顶以上填料内产生的第二破裂面作为计算墙背，其高度为： H10.351.5tan6.720.216m

由公式：Kacos()2coscos()1sin()sin()cos()cos()22

得Ka10.757

所以主动土压力E1土压力可分解为

12H1Ka1212180.21620.7570.32KN

E1xE1cos(1)0.32cos(6.7235)0.24KNE1yE1sin(1)0.32sin(6.7235)0.21KN

Z1xH13H0.216377.072m对墙趾O的力臂分别为

Z1y0.7570.20.2163

tan6.720.21.99m

3、墙背土压力计算

采用均布超载法，在墙顶内缘按1角作填料表面的平行线，如上图所示

h21tan1tan11tan1tan1H10.925m

aah21.075mb1.5a1.613m

假设破裂面交于路基宽度内，不计车辆荷载的作用：

AabH(H2a)tan2h2atan1(Ha)(Ha2h2)0.175

3514.0417.566.5490把A、ψ代入公式：tantantan2tan66.54(tantan)(tanA)得：

而

(tan66.54cot35)(tan66.540.175)0.5148

227.24B(71.075)tan27.240.925tan48.2970.250.3534.295m8.5m

与假设相符

根据求得的h0宠幸计算破裂角2： Aab2bh0H(H2a2h0)tan2h2atan1(Ha)(Ha2h22h0)0.1825

tan2tan43.97(tan43.97cot35)(tan43.970.1983)0.5099227.02由公式可求得土压力系数 Kcos(27.0235)sin(27.0266.54)(tan27.020.25)0.357

又 h3batan2tan2tan2aH1.6131.0750.50990.50990.251.401m h4Hh371.4015.599mK112h0h4ah3H2

720.2455.5991.0751.4017212221.597由库伦土压力公式 Ea12HKK1 得

E2121870.3571.597251.43KN2 E2xE2cos()251.43cos(14.0417.5)214.29KN

E2yE2sin()251.43sin(14.0417.5)131.52KN对O点的力臂为：

Z2xH3a3K1ah3(2Hh3)h0h4(2H3h4)3HK122.686m

Z2y3.90.22.6860.253.429m 4、墙重计算

墙顶与第二破裂面之间的土重：W10.350.216180.68KN 20.350.2161.52.225m 对O点的力臂为：Z170.20.20.432cH111墙重：W2(0.753.9)70.20.422359.81KN

2对O点的力臂为：Z22.079m

1四、滑动稳定验算

基底合力的法向分力N和切向分力为：

NE1xE2xW1W20.24214.290.68359.81575.02KNTE1yE2y0.21131.52131.73KN

沿基底的抗滑稳定系数，即过O点的地基水平面的抗滑稳定系数为： KcNfT575.020.45131.731.961.3

即该挡土墙的基底抗滑稳定系数满足规范要求

五、倾覆稳定验算

挡土墙上作用的竖直力和水平力对墙趾O点的力矩分别为：

MMyE1yZ1yE2yZ2yW1Z1W2Z21200.93KNmE1xZ1xE2xZ2x577.28KNm

x所以抗倾覆稳定系数：K0MMyx1200.93577.282.081.50

经验算该挡土墙的抗倾覆稳定系数满足规范要求

六、基底应力及偏心距验算

eB2ZN由公式

ZNMyNM

x得 eB2MyNMx4.121200.93577.28575.020.965B4B4(1.025)

——由于地基为整体性较好的石灰岩，查表可知合力偏心距满足e地基容许承载力的提高系数k1.25。 而e0.956B6(0.683)，故地基最大承载力公式为：

时能满足规范要求，

max2N3ZN4N3(B2e)

所以max4575.023(4.120.965)353.31Kpak0(562.5Kpa)

故经验算可知该挡土墙的基底应力及偏心距满足规范要求。

七、墙身截面强度验算

如图：取距强身底部1/2H墙高处的截面作为验算截面，则在此截面以上墙身的自重为： W1120.752.3253.522118.39KN

122.3250.0875131.133m

对O点的力臂为：Z1在此截面以上的主动土压力为：

E1122HKK112183.50.3571.59762.86KN2 E1xE1cos53.57KNE1yE1sin32.88KN对O点的力臂为：

Z1x1.519mZ1y1.945m

所以作用在1/2H的截面上的合力沿x方向的分力N和y方向的分力T分别为：

NE1xE1xW1W10.2453.57118.390.68172.88KN TE1yE1y0.2132.8833.09KN 挡土墙上作用的竖直力和水平力对墙趾O点的力矩分别为：

MMy199.22KNm82.23KNm

x所以偏心距为：eB2MMyxN2.3252199.2282.23172.880.4858

所以可能的拉应力为minN6e172.8860.48581118.86KpaBB2.3252.325wl60Kpa

所以满足砌体满足容许拉应力要求 而eB60.3875，所以法向应力重分布：

max2NB3e22172.882.3253.048582170.32Kpaa600Kpa

满足容许压应力要求

剪应力验算：水平截面剪应力满足截面容许剪应力要求

E1xE1xB53.570.242.32523.14Kpa100Kpa

八、挡土墙的平面、立面、横断面图