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五种常见挡土墙的设计计算实例.doc

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挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。在挡土墙横断面中,和被支承土体直接接触的部位称为墙背;和墙背相对的、临空的部位称为墙面;和地基直接接触的部位称为基地;和基底相对的、墙的顶面称为墙顶;基底的前端称为墙趾;基底的后端称为墙踵。
根据挡土墙的设置位置不同,分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙;墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙;设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙;设置于山坡上,支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。(精品文档请下载)
本实例中主要讲述了5种常见挡土墙的设计计算实例.
重力式挡土墙
----—-———---—--—--———--——————--—-—-———-————-—-——---—--——--——--———-———-—-(精品文档请下载)
原始条件:
墙身尺寸:
墙身高:(m)
墙顶宽:0。660(m)
面坡倾斜坡度:1:
背坡倾斜坡度:1:
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:0。300(m)
墙趾台阶h1:(m)
墙趾台阶和墙面坡坡度一样
墙底倾斜坡率::1
物理参数:
圬工砌体容重:23。000(kN/m3)
圬工之间摩擦系数:0。400
地基土摩擦系数:
砌体种类:片石砌体
砂浆标号:5
石料强度(MPa):30
挡土墙类型:一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:(度)
墙后填土粘聚力:(kPa)
墙后填土容重:19。000(kN/m3)
墙背和墙后填土摩擦角:(度)
地基土容重:18。000(kN/m3)
修正后地基土容许承载力:(kPa)
地基土容许承载力进步系数:
墙趾值进步系数:1。200
墙踵值进步系数:1。300
平均值进步系数:1。000
墙底摩擦系数:0。500
地基土类型:土质地基
地基土内摩擦角:30。000(度)
土压力计算方法:库仑
坡线土柱:
坡面线段数:2
折线序号程度投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数

25。0000。0000
坡面起始间隔:(m)
地面横坡角度:(度)
墙顶标高:0。000(m)
挡墙分段长度:10。000(m)
=====================================================================(精品文档请下载)
组合1(仅取一种组合计算)
=============================================
组合系数:1。000
1。挡土墙构造重力分项系数=√
2。墙顶上的有效永久荷载分项系数=1。000√
3。墙顶和第二破裂面间有效荷载分项系数=√
=√
5。车辆荷载引起的土侧压力分项系数=√
=============================================
[土压力计算]计算高度为7。309(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=28。320(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:28。320(度)
Ea=244。312Ex==(kN)作用点高度Zy=(m)(精品文档请下载)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面不存在
墙身截面积=15。518(m2)重量=356。925kN
(一)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度=(度)
Wn=(kN)En=(kN)Wt=(kN)Et=(kN)(精品文档请下载)
滑移力=(kN)抗滑力=253。713(kN)
滑移验算满足:Kc=2。172>1。300
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:方程值=164。582(kN)>
地基土摩擦系数=0。500
地基土层程度向:滑移力=214。072(kN)抗滑力=252。070(kN)
地基土层程度向:滑移验算不满足:Kc2=1。177〈=1。300
(二)倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=2。186(m)
相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=3。521(m)
相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=1。818(m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=389。149(kN-m)抗倾覆力矩=1194。778(kN—m)
倾覆验算满足:K0=3。070>1。500
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:方程值=(kN—m)〉
(三)地基应力及偏心距验算
根底为天然地基,验算墙底偏心距及压应力
取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距
作用于根底底的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)(精品文档请下载)
根底底面宽度B=(m)偏心距e=0。476(m)
根底底面合力作用点间隔根底趾点的间隔Zn=1。588(m)
基底压应力:趾部==(kPa)
最大应力和最小应力之比=208。008/=5。489
作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0。476<=0。167*4。127=(m)(精品文档请下载)
墙趾处地基承载力验算满足:压应力=208。008<=(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:压应力=<=650。000(kPa)
地基平均承载力验算满足:压应力=<=500。000(kPa)
(四)根底强度验算
根底为天然地基,不作强度验算
(五)墙底截面强度验算
验算截面以上,墙身截面积=13。946(m2)重量=
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2。134(m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=1。818(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=710。021(kN-m)(精品文档请下载)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)
截面宽度B=3。885(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:e1=〈=0。250*3。885=0。971(m)
截面上压应力:面坡==(kPa)
压应力验算满足:计算值=169。225<=800。000(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:计算值=9。954<=80。000(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数
0=1。000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=438。499(kN)
轴心力偏心影响系数醟=
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3。885(m2)
材料抗压极限强度Ra=(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2。310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=0。997
计算强度时:
强度验算满足:计算值=438。499<=2484。452(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:计算值=〈=(kN)
(六)台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为6。000(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=29。150(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:29。150(度)
Ea=172。939Ex==(kN)作用点高度Zy=(m)(精品文档请下载)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面不存在
墙身截面积=12。060(m2)重量=
[强度验算]
验算截面以上,墙身截面积=12。060(m2)重量=
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=1。738(m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=2。150(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN—m)(精品文档请下载)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)
截面宽度B=3。360(m)偏心距e1=0。569(m)
截面上偏心距验算满足:e1=0。569〈=0。250*=0。840(m)
截面上压应力:面坡=216。516背坡=-(kPa)
压应力验算满足:计算值=〈=(kPa)
拉应力验算满足:计算值=<=80。000(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数
0=
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)