重力式擋土墻設(shè)計(jì)

目錄1?設(shè)計(jì)資料1擋土墻平面、立面布TOC\o"1-5"\h\z置1擋土墻橫斷面布置2計(jì)算主動(dòng)土壓力2重力式擋土墻計(jì)算要求4擋土墻抗滑驗(yàn)HYPERLINK\l"bookmark16"算4擋土墻抗傾覆驗(yàn)算5HYPERLINK\l"bookmark18"擋土墻偏心距及基底應(yīng)力驗(yàn)算5墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算5擋土墻伸縮沉降縫及排水設(shè)施設(shè)計(jì)8.程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)某新建公路K2+345?K2+379路段采用漿砌片石重力式路堤墻,具體設(shè)計(jì)資料列于下：?路線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),山嶺重丘區(qū)一般二級(jí)公路,路基寬8.5m,路面寬7.0m。?車輛荷載,計(jì)算荷載為汽車-20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛車-100。3.橫斷面原地面實(shí)測(cè)值及路基設(shè)計(jì)標(biāo)高如表1所示。.填料為砂性土,其密度丫二18KN/m3,計(jì)算內(nèi)摩擦角?=35,填料與墻背間的摩擦角§=?/2。附圖:《重力式擋土墻平面圖》、《重力式擋土墻立面圖》、《重力式擋土墻橫斷面圖》.地基為幽本性較好的石灰?guī)r,其允許承載力t]=450Kpa,基地摩擦系數(shù)為0戶）?45。.墻身材料采用5號(hào)砂漿砌30號(hào)片石,砌體丫=22KN/m3,砌彳本容許壓應(yīng)力為b]=600Kpa,容許剪應(yīng)力[t]=100Kpa,容許拉應(yīng)力9]=60Kpaoawl橫斷面原地面實(shí)測(cè)值及路基設(shè)計(jì)標(biāo)高112.擋土墻平面、立面布置2?1擋^^平面彳卩旦樁號(hào)右側(cè)中樁標(biāo)咼（m）路基設(shè)計(jì)標(biāo)咼（m8(-2.6)4(-3.0)K2+3454(2.0)6(4.5)631.45630.576（罕加］綽險(xiǎn)&5m彌瞬H十:m諭鮒汴高的嵩粵?州2m,K2+356白斗11.1q十斤亠630.68亠寸、+i4Hi￡i/n->kzTT7口匸0聲盤）土瞬坡丿止1W喘黔貝內(nèi)盎欝和6?0.73耳（換5^^目聲乞?yàn)闄?再毛"丫屜昴丿芟目瞻土'嗇投詡亦平15，可銅當(dāng)二墻白鋼硒布置Q.o）K2+3734(2.0)6(2.0)629.08630.856(-1.2)6(-1.8)K2+3792(1.0)8(1.0)629.03630.91華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)224?計(jì)算主動(dòng)土壓力對(duì)擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算，墻高最高的擋土墻最不利，故此處只對(duì)墻高最高為5m的截面進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算圖示如下(4?計(jì)算主動(dòng)土壓力對(duì)擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算，墻高最高的擋土墻最不利，故此處只對(duì)墻高最高為5m的截面進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算圖示如下(取中樁左邊部分):4?1計(jì)算汽車荷載換算土柱高h(yuǎn)0按《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)》中車帶寬均攤的方法計(jì)算:①汽車一20109.09,[5.6+0.577(H+2a)]=0.53m車輛荷載作用寬度：b€2?1.8+1.3+0.6€5.5m0載荷邊緣到路邊的寬度:d€(B-b)/2€(8.5-5.5)/2€1.5m0平面布置圖詳見《重力式擋土墻平面圖》。2.2擋土墻立面布置假設(shè)擋土墻為仰斜式，墻身傾斜度為1:0.25。根據(jù)已知的幾個(gè)斷面的已知數(shù)據(jù)，可求出擋土墻外側(cè)與地基土的交點(diǎn)到墻頂?shù)木嚯xh，列表如下：l樁號(hào)K2+345K2+350K2+356K2+361K2+367K2+373K2+379h(m)1.782.443.582.912.153.582.33l繪出路基設(shè)計(jì)標(biāo)高線、擋土墻墻頂線、擋土墻外邊緣與地基土交點(diǎn)線。根據(jù)地形布置擋土墻高度。從圖中分析可知，地形變化點(diǎn)主要有3個(gè)點(diǎn)，故可以考慮分四段布置擋土墻。擋土墻最大高度處應(yīng)設(shè)在K2+356和K2+373處，為了保證最小1m的埋深，此處擋土墻可設(shè)為6m，另外兩塊高度略小，可設(shè)為5m。立面布置圖詳見《重力式擋土墻立面圖》3?擋土墻橫斷面布置先將擋土墻設(shè)計(jì)為頂寬b€1.4m,墻身傾角1:0.25，墻趾長(zhǎng)度l€0.4m,墻趾高度h€0.6m，墻底坡度iI1：5，墻身最大高度設(shè)在K2+356和K2+373處，墻身最大高度為6m。其余樁號(hào)擋土墻高度,可按基底傾角算出,列表如下：樁號(hào)K2+345K2+350K2+356K2+361K2+367K2+373K2+379H(m)3.934.425.004.734.425.004.54擋土墻橫斷面布置詳見《重力式擋土墻橫斷面圖》。華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33==1.40m②掛車一100312.50Y[6.6?0.577(H?2a)]查路基設(shè)計(jì)手冊(cè),b=3.2m0載荷邊緣到路邊的寬度:d=(B-b)/2=(8.5-3.2)/2=2.65m04?2計(jì)算破裂角假設(shè)破裂面交于載荷內(nèi)，按《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)》中相關(guān)公式計(jì)算。①汽車一20中=p?a+<=3828'ab?2h(b?d)-H(H?2a?2h)tana6?4.77?16.59門”…A=0V7v07==0.401m2(H?a)(H?a?h)8x8.530tan€=-tan中?(cotp?tan中)(tan中?A)=—0.794?2.22x1.195=0.8348則破裂角€=4113'下面驗(yàn)算破裂面是否交于載荷內(nèi)：堤頂破裂面距墻踵:(H?a)tan€=6.68m載荷內(nèi)邊緣距墻踵：—Htana+b+d=6.00m載荷外邊纟緣距墻踵：，Htana+b+d+b=11.50m0因?yàn)?.00<6.68<11.50,古攵破裂面交于載荷內(nèi)，假設(shè)成立。②掛車一100y=p?a+<=3828tan€=-tany?(cotp?tany)(tany?A)=—0.794?2.22x1.339=1.0927則破裂角€=4732'下面驗(yàn)算破裂面是否交于載荷內(nèi)：堤頂破裂面距墻踵：(H?a)tan€=8.74m載荷內(nèi)邊緣距墻踵:，Htana+b+d=7.15m載荷外邊緣距墻踵：，Htana+b+d+b=10.35m0因?yàn)?.15<8.74<10.35,故召皮裂面交于載荷內(nèi)，假設(shè)成立。4.3計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)K汽車一20K=C0S(€?P)(tan€?tana)=0.267x0.5848=0.156sin(€?y)掛車一100K=C0S(€?P)(tan€?tana)=0.130x0.8427=0.110sin(€?y)4.4計(jì)算主動(dòng)土壓力E根據(jù)《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)》中相關(guān)公式計(jì)算。①車一20db-atan€h==2.56m；h==2.27m；h=H一h一h=1.17m1tan€?tana3tan€?tana413華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)334ab?2h(b?d)-H(H?2a?2h)tana6?15.82?19.2_A=00==0.545m2(H?a)(H?a?h)8x9.40華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)K，1+2aK，1+2a(1+h3)+2h0h4，1+0.79+0.03，1.82iH2HH2土壓力合力：E，1…h(huán)2K，91.99KN/mK21土壓力水平分力：E,ecos(a+5)，91.82KN/mx土壓力豎直分力：E,esin(a+5)，5.56KN/my土壓力作用點(diǎn)位置：Zy=2.11m要求27.83-5.26196.56Ha(H-h)2+hh(3h-2H)o=+3044=2+3H2K1不產(chǎn)生墻身沿基底滑移破壞不產(chǎn)生墻身繞墻趾傾覆不出現(xiàn)基底過度不均勻沉降引起的墻身傾斜地基不出現(xiàn)過大下沉墻身截面不開裂、破壞指標(biāo)

滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)K>1.3c傾覆穩(wěn)定系數(shù)K>1.50作用于基底的合力偏心距e<B/（土質(zhì)地基）.e<B/5（巖石地基）基底最大壓應(yīng)力小于地基允許應(yīng)力很卩€<[€]

墻身截面上的壓應(yīng)力、剪應(yīng)力、拉應(yīng)力小于材

料的容許應(yīng)力，作用于截面上的合力偏心距

e<0.25B華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)②掛車一100華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)dtan0+dtan0+tana，3.14mib一atan0h，3tan0+tana，0.97m6?擋土墻抗滑驗(yàn)算華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2ah2h2ah2hhK，1+(1+h3)+h04，1+0.72+0.15，1.871H2HH2為了防止地基土的剪切破壞，規(guī)范要求巖石地基基底斜坡不得陡于0.3:1，此處，基底斜坡021（1:5），滿足規(guī)范要求，可不進(jìn)行土體抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)擋土墻受力情況,畫出受力分析圖,如下：華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)土壓力合力：E=1…H2K，66.65KN/mK21土壓力水平分力：E=Ecos(a+5)，66.53KN/mx土壓力豎直分力：E，Esin(a+5)，4.03KN/my土壓力作用點(diǎn)位置:ZyHa(H—h)2+hh(3h—2H)50.6—16.75，+3044=2+=2.17m33H2K201.965?重力式擋土墻計(jì)算要求根據(jù)路基設(shè)計(jì)手冊(cè),將重力式擋土墻計(jì)算要求列表如下:華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用AutoCAD計(jì)算出擋土墻的面積為8.4嘰，則可求出擋土墻重力W:W=8.41?…=8.41?22=185.02KN/ma汽車一20抗滑動(dòng)系數(shù)K=[Wcosao+Esin(a+5+a°)]f=[181.42+23.47]x0.45=1.75>由cEcos(a+5+a)一Wsina52.6400因此，該擋土墻滿足抗滑要求。掛車一100W+E抗傾覆系數(shù)K=Zw七0EZxy

經(jīng)驗(yàn)算，該擋土墻抗傾覆能力滿足要求。297.88+8.50=2.48>1.5123.758?擋土墻偏心距及基底應(yīng)力驗(yàn)算①汽車一20Be=—Zy2x=0.8—144.28=0.04m抗滑動(dòng)系數(shù)K=[Wcosa0+Esin(a+5+a0)]f=[181?42+17?01]?0.45=[加>1.3

cEcos(a+5+a)一Wsina51.3600經(jīng)掛車一100驗(yàn)算，該擋土墻滿足抗滑要求。W+Ey由于e<B/6，故基底只會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力，計(jì)算如下:190.587.擋土墻抗傾覆驗(yàn)算①汽車一20由AutoCAD計(jì)算出Z=1.61m,Z=2.10m,Z=wxy1.80m抗傾覆系數(shù)KW=Zw+Ey0EZxy297.88+11.68165.28=1.87>1.5故，該擋土墻抗傾覆能力滿足要求。②掛車一100由AutoCAD計(jì)算出Z=1.61m,Z=2.11m,Z=1.86mwxy大壓應(yīng)力：a=W+E1B故，基底應(yīng)力滿足要求。②掛車—100BW

Ze=—y2y(1+6e)=118.16x1.15=135.88KPa<450KPa=[a]B0Z+EZ—Ewyxx=0.8—=—0.17m189.05182.64W+Ey由于e<B/6，故基底只會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力，計(jì)算如下:大壓應(yīng)力：a=W+Ey(1—6e)=118.17x1.6375=193.50KPa<450KPa=[a]1BB0經(jīng)驗(yàn)算,基底應(yīng)力滿足要求。9?墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算假設(shè)最危險(xiǎn)破裂面在墻趾的在高處截面，采用容許應(yīng)力法進(jìn)行驗(yàn)算，畫出計(jì)算圖華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66示，如下圖：6aLri主動(dòng)土壓力系數(shù)：K=cos(…,p)示，如下圖：6aLri主動(dòng)土壓力系數(shù)：K=cos(…,p)(tan…,tana)=0.229x0.6135=0.140sin(…+中)dtan…,tana=2.44mb—atan…

tan…,tana=2.07mh=H一h一h=0.58m4132ah2hhK=1,(1,3),04=1,0.95,0.03=1.981H2HH2土壓力合力：E=1yH2K=64.64KN/mK121載荷內(nèi)邊緣距墻踵：—Htana+b+d=5.77m載荷外邊緣距墻踵：—Htana+b+d+b=11.27m0因?yàn)?.77?6.12?11.27,故破裂面交于載荷內(nèi)，假設(shè)成立。華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)669?1主動(dòng)土壓力計(jì)算9?1主動(dòng)土壓力計(jì)算土壓力水平分力：E1x=64.52KN/m土壓力豎直分力：E=esin(a+<)=3.91KN/m1y土壓力作用點(diǎn)位置:華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66y3y3②掛車—1003H2K1153.89假設(shè)破裂面交于載荷內(nèi)h312.50=1.47m0y[6.6,0.577(H,2a)]Z=H,a(H一h3)2+hh(3h一2H)=1.70+18?24一274=1.80m①汽車一20假設(shè)破裂面交于載荷內(nèi)=0.56m=0.56mh=oY[5.6,0.577(H,2a)]車輛荷載作用寬度：b=2x1.8+1.3+0.6=5.5m0載荷邊緣到路邊的寬度:d=(B—b)/2=(8.5—5.5)/2=1.5m0中=p,a+<=3828'華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)666,6,5.04,12.997.09x7.65=0.443m2ab,2h(b,d)一H(H,2a,2h)tanaA=00(H,a)(H,a,h)0tan…=一tan中,(cotp,tan中)(tan中,A)=—0.794,2.22x1.237=0.8635則破裂角…=4049'下面驗(yàn)算召皮裂面是否交于載荷內(nèi)：堤頂破裂面距墻踵：(H,a)tan…=6.12m杳路基設(shè)計(jì)手冊(cè),b=3.2m0載荷邊緣到路邊的寬度:d=(B—b)/2=(8.5—3.2)/2=2.65m0中=p,a+<=3828'ab,2h(b,d)—H(H,2a,2h)tana6,16.61,15.31A=00==0.625m2(H,a)(H,a,h)7.09x8.560tan…=—tan中,(cotp,tan中)(tan中,A)=—0.794,2.22x1.419=0.9812華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)77華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)77則破裂角€=4427'下面驗(yàn)算召皮裂面是否交于載荷內(nèi)：堤頂破裂面距墻踵：（H,a）tan€=6.96m載荷內(nèi)邊緣距墻踵：-Htan?+b+d=6.92m載荷外邊緣距墻踵：-Htan?+b+d+b=10.12m0因?yàn)?.92…6.96…10.12,故召皮裂面交于載荷內(nèi)，假設(shè)成立。主動(dòng)土壓力系數(shù)：K=cos(€+甲)(tan€,tan?)=0.185x0.7312=0.135sin(€+中)dtan€,tan?=3.62mb一atan€

tan€,tan?=1.42mK=1,2a(1,h3)+2h0h4=1,0.90+0.01=1.911H2HH2土壓力合力：E=1yH2K=60.12KN/mK121①汽車一20土壓力水平分力：E=Ecos(?+<)=60.01KN/m1x土壓力豎直分力：E=esin(?+<)=3.64KN/m1y土壓力作用點(diǎn)位置:由AutoCAD計(jì)算出W=156.6KN,B=1.4m,Z=1.34m,Z=1.85m,1w1xZ=H+a(H一h3)2+hh(3h一2H)=1.70+26.94-0.74=1.88my33H2K19?2法向應(yīng)力驗(yàn)算繪出計(jì)算圖示，如下圖：148.45Z=1.80m1y偏心距:eZ,E1W1y-E1xZ1x=0.7-209.9,7.04-119.360.09m160.55由于e<B11大壓應(yīng)力/6,故基底只會(huì)出現(xiàn)壓應(yīng)力,計(jì)算如下:W+E6e11y(1+1)=114.68x1.3857=158.91KPa…600KPa=Q]BBa1故，基底應(yīng)力滿足要求。②掛車一100由AutoCAD計(jì)算出Z=1.87m,Z=1.88m1x1y華中科技大學(xué)道橋?qū)I(yè)路基路面工程課程設(shè)計(jì)重力式擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)華中科技大