五種常見擋土墻的設計計算實例

./擋土墻設計實例擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構造物。在擋土墻橫斷面中,與被支承土體直接接觸的部位稱為墻背；與墻背相對的、臨空的部位稱為墻面；與地基直接接觸的部位稱為基地；與基底相對的、墻的頂面稱為墻頂；基底的前端稱為墻趾；基底的后端稱為墻踵。根據(jù)擋土墻的設置位置不同,分為路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻等。設置于路堤邊坡的擋土墻稱為路堤墻；墻頂位于路肩的擋土墻稱為路肩墻；設置于路塹邊坡的擋土墻稱為路塹墻；設置于山坡上,支承山坡上可能坍塌的覆蓋層土體或破碎巖層的擋土墻稱為山坡墻。本實例中主要講述了5種常見擋土墻的設計計算實例。重力式擋土墻原始條件:墻身尺寸:墻身高:6.500<m>墻頂寬:0.660<m>面坡傾斜坡度:1:0.250背坡傾斜坡度:1:0.200采用1個擴展墻址臺階:墻趾臺階b1:0.300<m>墻趾臺階h1:0.500<m>墻趾臺階與墻面坡坡度相同墻底傾斜坡率:0.200:1物理參數(shù):圬工砌體容重:23.000<kN/m3>圬工之間摩擦系數(shù):0.400地基土摩擦系數(shù):0.500砌體種類:片石砌體砂漿標號:5石料強度<MPa>:30擋土墻類型:一般擋土墻墻后填土內(nèi)摩擦角:35.000<度>墻后填土粘聚力:0.000<kPa>墻后填土容重:19.000<kN/m3>墻背與墻后填土摩擦角:17.500<度>地基土容重:18.000<kN/m3>修正后地基土容許承載力:500.000<kPa>地基土容許承載力提高系數(shù):墻趾值提高系數(shù):1.200墻踵值提高系數(shù):1.300平均值提高系數(shù):1.000墻底摩擦系數(shù):0.500地基土類型:土質(zhì)地基地基土內(nèi)摩擦角:30.000<度>土壓力計算方法:庫侖坡線土柱:坡面線段數(shù):2折線序號水平投影長<m>豎向投影長<m>換算土柱數(shù)13.0002.000025.0000.0000坡面起始距離:0.000<m>地面橫坡角度:20.000<度>墻頂標高:0.000<m>擋墻分段長度:10.000<m>=====================================================================組合1〔僅取一種組合計算=============================================組合系數(shù):1.0001.擋土墻結構重力分項系數(shù)=1.000√2.墻頂上的有效永久荷載分項系數(shù)=1.000√3.墻頂與第二破裂面間有效荷載分項系數(shù)=1.000√4.填土側(cè)壓力分項系數(shù)=1.000√5.車輛荷載引起的土側(cè)壓力分項系數(shù)=1.000√=============================================[土壓力計算]計算高度為7.309<m>處的庫侖主動土壓力無荷載時的破裂角=28.320<度>按實際墻背計算得到:第1破裂角：28.320<度>Ea=244.312Ex=214.072Ey=117.736<kN>作用點高度Zy=2.627<m>因為俯斜墻背,需判斷第二破裂面是否存在,計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在墻身截面積=15.518<m2>重量=356.925kN<一>滑動穩(wěn)定性驗算基底摩擦系數(shù)=0.500采用傾斜基底增強抗滑動穩(wěn)定性,計算過程如下:基底傾斜角度=11.310<度>Wn=349.993<kN>En=157.432<kN>Wt=69.999<kN>Et=186.825<kN>滑移力=116.827<kN>抗滑力=253.713<kN>滑移驗算滿足:Kc=2.172>1.300滑動穩(wěn)定方程驗算：滑動穩(wěn)定方程滿足:方程值=164.582<kN>>0.0地基土摩擦系數(shù)=0.500地基土層水平向:滑移力=214.072<kN>抗滑力=252.070<kN>地基土層水平向:滑移驗算不滿足:Kc2=1.177<=1.300<二>傾覆穩(wěn)定性驗算相對于墻趾點,墻身重力的力臂Zw=2.186<m>相對于墻趾點,Ey的力臂Zx=3.521<m>相對于墻趾點,Ex的力臂Zy=1.818<m>驗算擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定性傾覆力矩=389.149<kN-m>抗傾覆力矩=1194.778<kN-m>傾覆驗算滿足:K0=3.070>1.500傾覆穩(wěn)定方程驗算：傾覆穩(wěn)定方程滿足:方程值=649.592<kN-m>>0.0<三>地基應力及偏心距驗算基礎為天然地基,驗算墻底偏心距及壓應力取傾斜基底的傾斜寬度驗算地基承載力和偏心距作用于基礎底的總豎向力=507.426<kN>作用于墻趾下點的總彎矩=805.628<kN-m>基礎底面寬度B=4.127<m>偏心距e=0.476<m>基礎底面合力作用點距離基礎趾點的距離Zn=1.588<m>基底壓應力:趾部=208.008踵部=37.896<kPa>最大應力與最小應力之比=208.008/37.896=5.489作用于基底的合力偏心距驗算滿足:e=0.476<=0.167*4.127=0.688<m>墻趾處地基承載力驗算滿足:壓應力=208.008<=600.000<kPa>墻踵處地基承載力驗算滿足:壓應力=37.896<=650.000<kPa>地基平均承載力驗算滿足:壓應力=122.952<=500.000<kPa><四>基礎強度驗算基礎為天然地基,不作強度驗算<五>墻底截面強度驗算驗算截面以上,墻身截面積=13.946<m2>重量=320.764kN相對于驗算截面外邊緣,墻身重力的力臂Zw=2.134<m>相對于驗算截面外邊緣,Ey的力臂Zx=3.521<m>相對于驗算截面外邊緣,Ex的力臂Zy=1.818<m>[容許應力法]:法向應力檢算:作用于驗算截面的總豎向力=438.499<kN>作用于墻趾下點的總彎矩=710.021<kN-m>相對于驗算截面外邊緣,合力作用力臂Zn=1.619<m>截面寬度B=3.885<m>偏心距e1=0.323<m>截面上偏心距驗算滿足:e1=0.323<=0.250*3.885=0.971<m>截面上壓應力:面坡=169.225背坡=56.514<kPa>壓應力驗算滿足:計算值=169.225<=800.000<kPa>切向應力檢算:剪應力驗算滿足:計算值=9.954<=80.000<kPa>[極限狀態(tài)法]:重要性系數(shù)