漿砌片石重力式擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、目錄第一部分 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書第二部分 路基工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料 2.二、斷面尺寸 2.三、墻頂以上填土壓力的計(jì)算 3.1、車輛荷載 3.2、墻背土壓力計(jì)算 3.2.1 求破裂角 4.2.2 求主動(dòng)土壓力 5.3、墻身截面性質(zhì)計(jì)算 6.3.2 作用于基底以上的重力 6.4、墻身穩(wěn)定性驗(yàn)算 7.4.1 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 7.4.2 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 8.5、基底應(yīng)力驗(yàn)算 8.6、截面應(yīng)力驗(yàn)算 9.6.1對(duì)于1/ 2墻高處9.6.2對(duì)于墻身底部 117、擋土墻排水和變形縫設(shè)置 1.4第三部分 路基工程課程設(shè)計(jì)圖紙路基工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)計(jì)資料某新建公路K2+345- K2+379路段采用漿

2、砌片石重力式擋土墻，具體設(shè)計(jì)資 料如下：1. 山區(qū)重丘一般二級(jí)公路，路基寬 8.5m，路面寬7.0m。2. 設(shè)計(jì)荷載為汽車一15，驗(yàn)算荷載為掛一803. 山坡基礎(chǔ)為中密礫石土，容許承載力為520kPa,基底摩擦系數(shù)為0.4。4. 填土邊坡為1:1.55. 墻背填料的重度為 18.6kN m，計(jì)算內(nèi)摩擦角35°。6. 墻體采用50號(hào)漿砌片石，重度為 22.5 kN m，容許壓應(yīng)力02450kPa，容許剪應(yīng)力。862.4kPa，填料與墻背之間的摩擦角217.5o。7. 擋土墻橫斷面形式應(yīng)米用墻背俯式、基底為傾斜、有墻趾（墻踵可根據(jù)具 體情況設(shè)置）的結(jié)構(gòu)形式。8. 初步擬定擋土墻高為48m

3、 墻背傾斜角為16°20° b=0.81.2m。二、斷面尺寸綜合考慮該路段的擋土墻設(shè)計(jì)形式為重力式， 初步擬定尺寸如下圖，具體數(shù) 據(jù)通過幾何關(guān)系計(jì)算如下：8 5 7 0bi =1.0m， H=6.0m， DH=0.76m，DL=0.4m， b=0.9m，d=0.75m，2a=0.6m， B=3.1m， H =7.38m圖1擋土墻截面示意圖三、墻頂以上填土壓力的計(jì)算1車輛荷載車輛荷載作用在擋土墻墻背填土所引起的附加土體側(cè)壓力，換算成等代均布 土層厚度計(jì)算。根據(jù)資料，設(shè)計(jì)荷載為汽車-15級(jí)。所以汽車荷載的換算柱高h(yuǎn)o為:hoQB0L兩輛車-15級(jí)的橫向分布寬度B0=7.00m。

4、 取一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車的擴(kuò)散長(zhǎng)度：L Lo (H2a) tan 3014.0 (5.36 2 0.6)tan 3017.79在IB。范圍內(nèi)可能布置的最大車輪重力為：Q 2(200 150)700kN700h。0.50m18.6 7.0 17.79其中：丫為墻后填土重度B°為不計(jì)車輛荷載作用是破裂棱體的寬度。對(duì)于路堤墻，指破裂棱 體范圍內(nèi)的路基寬度L為擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度刀Q為布置在B0L范圍的車輪總重驗(yàn)算荷載為掛車-80級(jí)：對(duì)于掛車-80，按在路面寬度內(nèi)居中行駛考慮h°B0L80018.6 3.5 17.790.69m2. 墻背土壓力計(jì)算在擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下，擋土墻前的被動(dòng)土

5、壓力可不計(jì)，只計(jì)墻 背填土的主動(dòng)土壓力2.1求破裂角假設(shè)破裂面交于荷載中部，則:3516 4217 3069 121Ao -(a H2ho) (a H )21-(0.6 5.362 0.50) (0.6 5.36)220.7411B。 a b (b d) h0 H (H 2a h°)tan22110.6 0.9 (0.9 0.75) 0.5- 5.36 (5.36 2 0.6 0.5) tan 16.7224.58tan tantan )(tan-tan6912.(tan69 12 cot35 ) (tan69 12 0.221)0.497破裂角=arcta n0.49726o25驗(yàn)

6、算假定：破裂面距墻背頂點(diǎn)H a tanH tan5.36 0.6tan 26.41o 5.36 tan 16.7o 4.57 m荷載內(nèi)邊緣距墻冃頂點(diǎn)bd 0.9 0.751.65 m荷載外邊緣距墻背頂點(diǎn)b dl00.9 0.757 8.65 m因1.65 4.57 8.65，故破裂面交于荷載中部，假設(shè)滿足要求在掛車荷載時(shí)：h00.69mAo-(a H22ho ) (a H )丄(0.6 5.362 0.69) (0.6 5.36)221.873Bo(b d) h01 H (H2a ho ) tan0.60.9(0.9 0.75) 0.69-125.36 (5.36 2 0.6 0.69) ta

7、n16.74.96tantan(cot tan )(tan 電)A-tan 69 12(tan69 12 cot35 ) (tan69 12 0.227)0.492破裂角二arcta n0.49226o13故可近似認(rèn)為計(jì)算圖示破裂面與原假定破裂面相符。取262.2求主動(dòng)土壓力可知Eacos(sin()Gcoscos 26 25 35Ka0.481sinsin 26 2569 12B020.74 tan 26.414.58 14.88Ea(A。tanB0)警sin(ExEaCOS(EyEaSi n(18.6 14.88 0.481133.12kN /m則土壓力的水平和垂直分力分別為:)133.1

8、2 cos34.2110.10kN/m)133.12 sin 34.274.82kN /m作用位置:Zy -H =- 5.36=1.787m y 33Ex Ea COS(Zx B Zyta n =3.01-1.787ta n-6.7° 2.474m對(duì)于掛車荷載：KaCOScos 26 13350 484sinsin 26 13 69 12SA tanB021.873 ta n26 134.9615.73Ea(A0tanB0 ) COs() si n()18.615.730.484 141.61kN/m則土壓力的水平和垂直分力分別為:)141.61 COS34.2117.12kN /m

9、EyEa sin() 141.61 sin34.279.60kN/m作用位置：Zy1H =1 5.36=1.787my33Zx B Zy tan =3.01-1.787tan16.7°2.474m3. 墻身截面性質(zhì)計(jì)算3.1截面面積A 9.31m23.2作用于基底以上的重力A 22.5 9.31 209.475 kN/mGi合力重心到墻趾的垂直距離為:Zg0.304 0.2 4.76 0.5 3.4 1.587 0.476 2.01+0.06 2.949.310.963 m4. 墻身穩(wěn)定性驗(yàn)算4.1抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算圖2 擋土墻的抗滑動(dòng)穩(wěn)定為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)滿足下式：（0.9G

10、QiEy ） 0.9Gtan 。qE式中：Q1為主動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)組合為I、U時(shí)，Q1 1.4 ;當(dāng)組合為川時(shí)，Q1 1.3。常用荷載組合見下表：常用作用（含荷載）組合表4-1組合作用（或荷載）名稱I擋土墻結(jié)構(gòu)重力、墻頂上的有效永久荷載、填土重力、填土側(cè)壓力及其他永久何載組合n組合I與基本可變何載相結(jié)合組合n與其他可變何載、偶然何載相結(jié)合因?yàn)?G 209.475 kN/m則有(0.9G Q1 Ey )0.9G tan 0(0.9 209.475 1.4 79.60) 0.5 0.9 209.475 0.2191.032kN/mQ1Ex1.4 117.12 163.968kN/m (滿足要求

11、)4.2抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算圖3 擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定為保證擋土墻傾覆穩(wěn)定性，應(yīng)滿足下式：0.9GZg qi(Ey ZxExZy) 0可知：ZG 0.963 m則：0.9 209.475 0.963 1.4 (79.60 2.474 117.12 1.787)164.244kN/m 0 (滿足要求)5、基底應(yīng)力驗(yàn)算每延米擋土墻總豎向力設(shè)計(jì)值：N1 (G GQ1 Ey W)COS 0Q1 Ex sin 0(209.745 1.2 1.4 79.60) cos11.31.4 117.12 sin11.3388.223kN平均壓應(yīng)力：p叫 388.223 128.98kPaA 3.01 1.0基底彎矩：M

12、 1.4M e 1.2Mg1.4 117.12 (1.787 0.601/ 2) 79.60 (2.4743.01/ 2)1.2 209.475 (3.01/ 2 0.963)271.996 kN m0.70-60.502 且 eB基底合力偏心矩:M 271.996 eNi 388.223可不考慮地基拉應(yīng)力，壓應(yīng)力重新分布如下:Pmax2Ni3C2 388.2233 (3.01/2 0.69)317.565kPa ；pmin 0地基能載力抗力值：f fk 1 1(b 3)2 2(h 0.5)520 0 4.4 18.6 (1.3 0.5)601.84kPa因?yàn)椋簆 128.98 f =601.

13、84kPaPmax 317.565kPa1.2 f 1.2 601.84722.208kPa故基底應(yīng)力滿足要求6、截面應(yīng)力驗(yàn)算為保證墻身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇12個(gè)控制性截面進(jìn)行驗(yàn)算。 驗(yàn)算截面，一般可選擇在距墻身底部二分之一墻高和截面急劇變化處6.1對(duì)于1/ 2墻高處選取1/2墻高處截面進(jìn)行驗(yàn)算。如下圖所示：圖4 1/2擋土墻截面示意圖(1)強(qiáng)度計(jì)算：墻身截面強(qiáng)度應(yīng)滿足下式：A11(a H122h。) (a H1)5.174B11a b (b21d) h0-H21( H1 2a h0) tan0.172Ea1(A1 tanr、COs()B1 )si n()N jk ARk / k假設(shè)

14、該1/2擋土墻的破裂面交于內(nèi)邊坡，均不變,18.6(5.174tan 26 130.172) 0.48421.388kN /m所以Ex1Ea1 COS(21.388cos34.217.69kN /mEy1Ea1Si n(21.388sin 34.212.02kN /m土壓力作用點(diǎn):Zy13已Zx1B1Zy1tan1.6-tan 16.71.40m3該1/2擋土墻的截面積:2A 2.60m2ZG1gA 22.5A1 ZGi2.6058.5kN12.0 1.0 0.5 0.622.62.0 0.20.43 m每延米擋土墻總豎向力設(shè)計(jì)值:N1 (G1 G Q1 Ey1 W ) COS 0 Q1 Ex

15、1 Sin 0(58.5 1.2 1.4 12.02) cos11.31.4 17.69 sin11.390.19kN故合力偏心矩為：M1N11.4Me 1.2MgN10.36m所以e0 80.36 81 256(-°)8 1 256()8B2.0e0 20.36 212(旦)21 12()2B2.00.72按每延米墻長(zhǎng)計(jì)算:N j 0 ( G NG Q1 NQ10.95 (1.2 58.5 1.4Qi Ci N qJ12.02)82.68kN因此kARJ k 0.72 2.60 2450/2.31 1985.45kN Nj(滿足要求)(2)穩(wěn)定計(jì)算墻身截面強(qiáng)度應(yīng)滿足下式：因?yàn)閟砌體

16、砂漿強(qiáng)度等級(jí)為所以縱向翹曲系數(shù)：N jk k ARk / k2h /B 2 5.36/3.013.56M2.5時(shí)，查表有s 0.00251k21 s s( s 3)116(e/B)1 0.0025 3.56 (3.56 3)0.994121 16 (0.36/3.01)k kARk/ k 0.994 0.72 2.602450/2.311973.54kN Nj(滿足要求)(3)正截面直接受剪時(shí)驗(yàn)算正截面受剪應(yīng)滿足下式正截面剪力 受剪截面面積 抗剪截面強(qiáng)度 摩擦系數(shù)故QjAj Rj /Qj Ex 17.69kNA 1.60 1 1.60m2Rj 862.4kPafm 0.42kfm N1k fm

17、Ni 1.60 862.4/2.310.42 58.5621.90kNAjRj/Qj =17.69 kN (滿足要求)6.2對(duì)于墻身底部選取墻身底部處截面進(jìn)行驗(yàn)算。其各部分尺寸如下圖所示:圖5墻身底部擋土墻截面示意圖(1)強(qiáng)度計(jì)算墻身截面強(qiáng)度應(yīng)滿足下式：N jk ARk / k假設(shè)該墻身底部擋土墻的破裂面交于內(nèi)邊坡，均不變,1A2 一(a H2 2h0) (a H2) 13.754211B2 a b (b d) h0H2(H2 2a h0)tan2.12622Ea2(Aztan18.6 (13.754 tan 26 132.126) 0.48480.11kN/m所以 Ex2Ea2 cos(2.

18、2 4 tan 16.71.80m3)80.11 cos 34.266.26kN/mEy2Ea2 sin()80.11 si n34.2土壓力作用點(diǎn)：1 ,4Zy2H 2m3345.03kN / m乙2B2 Zy2 tan該墻身底部擋土墻的截面積：A2 6.4m2G2= gA222.5 6.4144.0kNZG2A2 ZGi4.0 1.0 0.5 - 1.2 4.0 0.420.46 mA26.4每延米擋土墻總豎向力設(shè)計(jì)值:N 2(G2 G Q1Ey2 W)COS 0Q1 Ex2 sin 0(144.0 1.2 1.4 45.03) cos11.31.4 66.26 sin11.3249.45

19、kN故合力偏心矩為:M2e2N21 如旦0.67mN2所以1 256輕)8B12(e0)2B1 256(°)84.01 12(四)24.00.75按每延米墻長(zhǎng)計(jì)算:N j 0 ( G NGQ1 NQ10.95 (1.2 144.0 1.4 因此kARk/ k 0.75 6.40 2450/2.31(2)穩(wěn)定計(jì)算墻身截面強(qiáng)度應(yīng)滿足下式：Qi Ci NQi)45.03)235.842kN5090.91kN Nj(滿足要求)因?yàn)閟砌體砂漿強(qiáng)度等級(jí)為所以縱向翹曲系數(shù)：N j k k ARk / k3.56M2.5時(shí)，查表有s 0.002512s s( s 3)116(e/B)11 0.0025 3.56 (3.56 3) 1