重力式挡土墙设计

1 1 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计 1.11.1 设计依据设计依据 (1).(1).墙身构造墙身构造 某二级公路路基宽度 B=12m，土路肩宽 0.75m，某段路基拟采用浆砌片石重力式路堤墙 支挡（见图 1），填土边坡坡度为 1:1.5 墙身分段长度 10m。 (2).(2).车辆荷载车辆荷载 公路Ⅱ级 (3).(3).土壤与地基土壤与地基 墙背填土为砂性土，容重γ=18kN/m3填土与墙背间的摩擦角取δ=/2 地基土性指标与 填土相同 (4).(4).墙身材料墙身材料 5 号砂浆砌 30 号片石，砌体容重  k =24kN/m3；砌体容许压应力[   ]= 800kPa 许剪 应力[τ]=160kPa，容许拉应力[ 1]=80kPa。 (5).(5).计算参数计算参数 墙背坡度1:0.2（俯斜）（11.31） ， 墙 面 坡 度 为 1:0.05 (=2.86° ),填土高 a=2m， 挡土墙高度 H=7m， 内摩擦角=33°， 基底摩擦系数f 0.35， 地基容许承载力[σ0] =300kPa 1.21.2 车辆荷载换算车辆荷载换算 当  2m时，q  20.0kPa；当H 10m时，q 10kPa 试算拟定顶宽 b 1 1.00m ， 根据几何关系可计算得，挡土墙实际高度 H1=7.89m，墙底宽 B1=2.86m， q  1.25H 1 22.5 ）得：由线性内插法（ H 1  7.55m时，q  1.257.5022.5 13.125kPa 注意：以下所有 H 值代表 H1值 q13.125 h  换算均布土层厚度： 0   18  0.702m 1.31.3 主动土压力计算主动土压力计算 1.3.11.3.1 破裂棱体位置确定破裂棱体位置确定 (1).破裂角（θ ）的计算 假设破裂面交于荷载范围内，则有： 11.31 16.533  60.81 A 0  B 0  11 a  H 2h 0 (a  H)  27.8920.70227.89 55.84 22 11 abb  dh 0 HH  2a  2h 0 tan 22 11 22.52.50.701-7.897.892220.7010.2 22 -6.235 其中b  21.510.5 2.5m,tan 0.2 tan  tan(cot tan)( B 0 tan) A 0  -tan60.81  0.57 -6.24 tan60.81  cot30tan60.81  ） 55.84  故 arctan0.57  29.68 （2).验算破裂面是否交于荷载范围内 H=7.89m，d=0m，tan 0.2，b=2.5m,b0 B2d 1220.75 10.5m 堤顶破裂面至墙踵的距离：H atan5.64m 荷载内缘至墙踵的距离：bH tan -2.0m 荷载外缘至墙踵的距离：bHtan B 10m -2.0m5.64mm1.3 因此抗滑稳定性满足规范要求。 1.4.31.4.3 抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 （JTG D30-2015） ，需要满足： E p =0，依据《公路路基设计规范》 0.8GZ G  Q1Ey Z y  Q1Ex Z x  Q2 E p Z p  0 代入数据得： 0.8302.61.561.0146.913.89-1.4278.532.030 0 抗倾覆稳定性系数： K 0  GZ G  E y Z x  E p Z p E x Z y =0.71k 0=1.5 不满足抗倾覆稳定性要求。为了提高挡土墙的稳定性增设墙趾 b1 1: m 1 1: m 2 H 0 G 1 G 3 b 1: m4 G 4 1：m 3 B 1 G 2 H  H 0 综合考虑该路段的挡土墙设计形式为重力式， 初步拟定尺寸如下图，具体数 据通过几何关系计算如下： b 1=1.0m ，H=7.89m,b  2.25，H 0 =7mB 1  4.57换算均布土层 h0 q  13.125  0.702m 18 墙背坡度墙背坡度1:0.2（俯斜）（俯斜）（（11.31）） ，， 墙墙 面面 坡坡厚度：  度度 为为 1:0.05 (=2.86 1:0.05 (=2.86°° ) )设结构设结构1: m 4 =1：0.05 1.51.5 稳定性验算稳定性验算 1.5.11.5.1 计算挡土墙墙身重量计算挡土墙墙身重量 G G 及其力臂及其力臂 Z ZG G 表表 1 1- -1 1 每延米挡土墙墙身重每延米挡土墙墙身重 G G 及其力臂及其力臂 Z ZG G计算结果计算结果 体积V i (m3) V 1  b 1H0 1 重量G i (kN) G 1 V 1  k 力臂Z Gi (m) 1.07  7  724 168 V 2   B 1 H H 0  1 2 G 2 V 2k b 1 m 1H0 22 10.057  22  0.675 2B 1 m 2 H H 0  Z G2  3 Z G1  22.720.27.89-7 3 1.87  2.727.897 1.2124 1 2  29.04 1.21 V 3  B 1 b 1 H 0 2 G 3 V 3k Z G3  B 1 2b 1 m 1H0 3 =4.38=105=2.9 G V k Z G V=V 1 +V 2 V 3 G 1ZG1 G 2ZG2 G 3ZG3 G 12.59302.161.56 备注： （1） 墙趾水平截面宽度：B 1 b 1 H 0 m 2 m 1 170.25 2.75m B 1  b 1 m 2 H m 1H0 1+0.27.890.027  2.72m（2） 基地水平投影宽度： m 1 和m 2 应遵循“左负右正”原则，在公式中带入正负号