路基路面課程設(shè)計擋土墻設(shè)計與驗算

1、3 擋土墻設(shè)計與驗算3.1 設(shè)計資料 墻身構(gòu)造本設(shè)計任務(wù)段中K67+650K67+670的橫斷面左側(cè)坡度較陡，為了減少填方量，收縮邊坡，增強路基的穩(wěn)定性，擬在本段設(shè)置一段重力式路堤擋土墻，其尺寸見擋土墻設(shè)計圖。擬采用漿砌片石仰斜式路堤擋土墻，墻高H=8m，墻頂填土高度為，頂寬，底寬，墻背仰斜,坡度為-0.25:1，(=-14.04°)，基底傾斜，坡度為，(=11.18°)，墻身分段長度為10m。3.1.2 車輛荷載 根據(jù)路基設(shè)計規(guī)范(JTG 2004)，車輛荷載為計算的方便，可簡化換算為路基填土的均布土層，并采用全斷面布載。 換算土層厚 其中: 根據(jù)規(guī)范和查表 為墻后填土容

2、重3.1.3 土壤地質(zhì)情況填土為粘土，土的粘聚力，內(nèi)摩擦角，墻背與填土間的摩擦角,容重為 粘性土地基，容許承載力為，基底摩擦系數(shù)取0.38。3.1.4 墻身材料采用7.5號砂漿，25號片石,砌體容重為3；按規(guī)范:砌體容許壓應(yīng)力為，容許剪應(yīng)力為，容許拉應(yīng)力為。3.2 墻背土壓力計算 對于墻趾前土體的被動土壓力Ep，在擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下，考慮到各種自然力和人畜活動的作用，以偏于安全，一般均不計被動土壓力,只計算主動土壓力。本設(shè)計任務(wù)段的路堤擋土墻，采用二級臺階,分析方法采用“力多邊形法”，按粘性土的公式來計算土壓力；邊坡坡度為其計算如下：圖4.1 擋土墻設(shè)計圖3.2.1 破裂面計算假設(shè)破裂

3、面交于荷載中部，則: 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 驗算破裂面是否交于荷載內(nèi)： 破裂面至墻踵(H+a)tg=(8+2)×tg38°36=7.99m荷載內(nèi)緣至墻踵-H tg+b+d=8×0.249+3+0=4.99m荷載外緣至墻踵-H tg+b+d

4、+lo=8×0.249+3+0+7.5=12.492m4.99<7.99<12.49 假設(shè)滿足要求。3.2.3 主動土壓力計算 3.2.4 土壓力作用點位置確定 3.3 墻身截面性質(zhì)計算截面面積 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 各截面重心到墻趾的水平距離: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 墻身重心到墻趾的水平距離 = (10.8×2.28+0.72×0.77+1.81×1.59)/17.776 =2.382墻身重力:G=k Ai=23×17.776=408.848kN3.4 墻身穩(wěn)定性驗算3.4.1 抗滑穩(wěn)定性驗算驗算采用“極限狀態(tài)分項系數(shù)法”?；瑒臃€(wěn)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將數(shù)據(jù)代入方程后計算，滿足要求。 所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。3.4.2 抗傾覆穩(wěn)定性驗算驗算采用“極限狀態(tài)分項系數(shù)法”。傾覆穩(wěn)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 將數(shù)據(jù)代入方程后計算，滿足要求，所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求 所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求3.4.3 基底應(yīng)力及合力偏心距驗算為了保證擋

7、土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進行基底應(yīng)力驗算；同時，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距?；A(chǔ)地面壓應(yīng)力 軸心荷載作用時： = (408.848×1.2+1.4×7.88) ×cos+1.4×151.36×sin=533kN所以=533÷(2.29×1)=232.75kPa<=350kPa故基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力滿足要求。偏心荷載作用時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故偏心距與基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力

8、均滿足要求。地基承載力抗力值：地基應(yīng)力的設(shè)計值應(yīng)滿足地基承載力的抗力值要求，即滿足以下各式，因為如圖一所示擋土墻的基礎(chǔ)寬度大于3m且埋置深度大于0.5m，則： =350+0.3×18×（3-2.25）+1.6×18×（2.1-0.5）=400.85軸心荷載作用時， =232.75400.85當(dāng)偏心荷載作用時， =319.71400.85×1.2=481.02故地基承載力抗力值符合要求。3.4.4 墻身截面強度計算(1)強度計算，要求： ak=0.69為軸向力偏心影響系數(shù)，按每延米長計算： =1.05×1.2×408.848+1.4×16.06=538.748kN=0.69×2.29×900÷2.31=615.62kN 所以 <,故強度滿足要求。(2)穩(wěn)定計算 : 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