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重力式挡土墙设计

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. 可修编- 1重力式挡土墙设计

1.1设计依据

(1).墙身构造

某二级公路路基宽度B=12m，土路肩宽0.75m，某段路基拟采用浆砌片石重力式路堤墙支挡（见图1），填土边坡坡度为1:1.5墙身分段长度10m。

(2).车辆荷载

公路Ⅱ级

(3).土壤与地基

墙背填土为砂性土，容重γ=18kN/3m填土与墙背间的摩擦角取δ=/2地基土性指标与填土相同

(4).墙身材料

5号砂浆砌30号片石，砌体容重k=24kN/3m；砌体容许压应力[]= 800kPa 许剪应力[τ]=160kPa，容许拉应力[1]=80kPa。

(5).计算参数

墙背坡度1:0.2（俯斜）（11.31），墙面坡度为 1:0.05 (=2.86°),填土高 a=2m，挡土墙高度H=7m，摩擦角=33°，基底摩擦系数f0.35，地基容许承载力[σ0 ] =300kPa

1.2车辆荷载换算

当m2时，20.0qkPa；当mH10时，10qkPa

试算拟定顶宽1b1.00m，

根据几何关系可计算得，挡土墙实际高度H1=7.89m，墙底宽B1=2.86m，

由线性插法（5.2225.11Hq）得：

17.55Hm时，1.257.5022.513.125qkPa

注意：以下所有H值代表H1值

换算均布土层厚度：013.1250.70218qhm

1.3 主动土压力计算

1.3.1破裂棱体位置确定

(1).破裂角（θ）的计算 .

-

. 可修编-

假设破裂面交于荷载围，则有：

11.3116.53360.81

0011a2(a)27.8920.70227.8955.8422AHhH

tan222121000haHHhdbabB

1122.52.50.701-7.897.892220.7010.222

-6.235

其中b21.510.52.5m,tan0.2

)tan)(tant(tantan00ABco

-6.24-tan60.81cot30tan60.81tan60.8155.84）

0.57

故arctan0.5729.68

（2).验算破裂面是否交于荷载围

H=7.89m，d=0m，tan0.2，b=2.5m,m5.1075.0212d2b0B

堤顶破裂面至墙踵的距离：atan5.64mH

荷载缘至墙踵的距离：btan-2.0mH

荷载外缘至墙踵的距离：tan10mbHB

-2.0m<5.64mm<10m，故破裂面交于荷载围，与假设相符。

1.3.2主动土压力计算

（1).求主动土压力Ea和土压力作用位置

0055.84,-6.24AB，

sincostan00aBAE

cos29.68331855.840.57+6.24sin29.6860.81 .

-

. 可修编- 314.9kN cosxaEE 314.9cos11.3116.5

278.53kN

sinyaEE 314.9sin11.3116.5

146.91kN

1tanh1.77antanbat

0tananh2td

412h6.12Hhh

2401244021x221213)23(3HhhHhHaHHhhhhHaHZ

22227.891.770.7016.1236.12-27.897.893221.7720.7016.1237.89117.8927.897.89

2.92m y1tan1.64mXZBZ

（2）.求土压力对墙趾的力臂

b1

. -

. 可修编- 1:m1 1:m2

O’ x 1:m3 H0

Zx1 Ey Ea

EZx

Zy1

O’

Zy

B’

Ox1 x3

B’

图1-4 墙背主动土压力与作用力臂示意图图1-5 基底大样图

由于挡墙基底倾斜，实际的墙趾为O’。因此，为了便于对挡土墙进行稳定性计算，土压力的水平分力Ex和垂直分力Ey 对墙趾O点的力臂必须修正为实际墙趾O’点。

x1x2.03ZZxm

y111btan3.89xZZm

1.3.3被动土压力计算

被动土压力很小，忽略不计

1.4稳定性验算

1.4.1计算挡土墙墙身重量G及其力臂ZG

表1-1 每延米挡土墙墙身重G及其力臂ZG计算结果

体积3()iVm重量()iGkN力臂()GiZm

1b011HV11kGV110122GbmHZ

1.07772416810.057220.675

12012HHBV22kGV320212HHmBZG

2.727.897121.211.212429.0422.720.27.89-731.87

1103bH2BV33kGV1110323GBbmHZ

=4.38 =105 =2.9

123V=V+VVkGV112233GGGGGZGZGZZG

.

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. 可修编- 1 12.59302.161.56

备注：

（1） 墙趾水平截面宽度：'11021170.252.75BbHmmm

（2） 基地水平投影宽度：11210b1+0.27.890.0272.72BmHmHm

（3） 1m和2m应遵循“左负右正”原则，在公式中带入正负号。

b1

H0 b1/2

1:m1 1:m2

H

(B’-b1)/3

G1

m1H0/2 G3

m1H0/3

m2(H-H0)

’

1

O’

G2

m2(H-H0)/3

1.4.2抗滑稳定性验算

由于墙前无被动土压力，'pE=0，依据《公路路基设计规》（JTG D30-2015），需要满足：

0tan1.1tantan1.121010201PQXQyQPQXyQEEEGEEEG

其中，tan0.2，0.35f

PQXQyQPQXyQEEEGEEEG21010201tan1.1tantan1.11.1302.161.4271570

xcxtantanNEKEN ,

y302.6NGE

=1.37>1.3

因此抗滑稳定性满足规要B .

-

. 可修编- 求。

1.4.3 抗倾覆稳定性验算

'pE=0，依据《公路路基设计规》（JTG D30-2015），需要满足：

08.0p2x1y1 pQxQyQGZEZEZEGZ

代入数据得：

0.8302.61.561.0146.913.89-1.4278.532.0300

抗倾覆稳定性系数：

.

-

. 可修编- yxppxyGZEZEZEGZK'0

=0.71<0k=1.5

不满足抗倾覆稳定性要求。为了提高挡土墙的稳定性增设墙趾

1b

11:m

21:m

0H

1G3G

b

41:m4G

1：3m2G0HH

1B

综合考虑该路段的挡土墙设计形式为重力式，初步拟定尺寸如下图，具体数据通过几何关系计算如下：

1=1.0mb，H=7.89m,2.25b，0H=7m14.57B换算均布土层厚度：013.1250.70218qhm墙背坡度1:0.2（俯斜）（11.31），墙面坡度为 1:0.05

(=2.86°) 设结构41:m=1：0.05

1.5稳定性验算 .

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. 可修编- 1.5.1计算挡土墙墙身重量G及其力臂ZG

表1-1 每延米挡土墙墙身重G及其力臂ZG计算结果

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重力式挡土墙设计经验

重力式挡土墙设计经验

重力式挡土墙设计经验谈

引 言

在土建工程中，经常用挡土墙来支挡上下高差的土体，而重力式挡土墙是用得较多的一种形式。一般来讲，此种挡土墙的设计偏于保守的不少；但也有因考虑不周而致挡墙倒塌，甚至连地基发生整体滑动或因发生滑坡而被推倒。

一般重力式挡土墙的设计，须考虑以下五个问题：

(1)抗滑移稳定性；

(2)抗倾覆稳定性；

(3)墙身的强度；

(4)地基的应力；

(5)地基的整体稳定性。

关于墙身的强度，一般毋需验算，如有必要，仅验算最危险截面，即墙身和基础结合处的强度就可以了。如地基为抗剪强度较低的软土或基底下有软弱夹层时，除验算基底和下卧层的应力外，还需作地基稳定性验算。如因切割坡脚而砌筑挡墙，应加强工程地质勘察工作，特别注意山坡下是否存在容易发生滑坡的地质构造?经验算，切割坡脚后，有发生滑坡的可能，则此墙应作抗滑挡土墙考虑。

1 关于土压力问题

1.1 对库仑、朗肯土压理论的看法

法国学者(Coulomb)库仑在1773年提出的和英国的(Rankine)朗肯在1857年提出的两种土压力理论，直到现在，工程界还在普遍应用。这是因为这两种理论仍有其实用价值。第一，其计算模型比较简单，计算过程也不复杂；其二，用来计算主动土压力，误差不太大，而尤以库仑理论更小些。众所周知，无论库仑或朗肯理论都假定土为理想散体，只有摩擦力产生，而无粘聚力存在，故只适用于砂性土。关于散体的极限平衡理论，前苏联学者索科洛夫斯基曾作过精确的分析，用来检验和评价库仑理论的可靠性。当墙背垂直(α=0°)，填土水平(β=0°)，不考虑土与墙背的摩擦力(δ=0°)，由库仑理论求得的主动、被动土压力系数公式为：Ka=tan2(45°-φ/2)、Kp=tan2(45°+φ/2)，与索氏理论完全符合，说明在此种情况下，库仑理论是可靠无误的。上述两个公式亦即砂性土朗肯理论土压力系数计算公式。当α=0°,β=0°和δ≠0°时，由索氏的计算得出下列结论：库仑主动土压力误差一般不超过5%，而库仑被动土压力的误差是随着φ，特别是δ的增加而变大的，误差可超过50%，甚至更大。但索氏理论实质上还是不能完全反映复杂的实际情况，也只是一种近似方法，更何况对于复杂的填土和荷载情况，计算工作十分繁重，其实用价值不大。库仑土压力的误差主要是由于假设的滑动面为一平面而引起的。一般讲，库仑主动土压力计算实用上是足够准确的，而被动土压力与实际情况出入之大，有时不能应用于具体的工程设计中。朗肯土压力理论由于不考虑土与墙背的摩擦力，以致主动土压力偏大，而被动土压力则偏小。一般来讲，用朗肯土压力理论计算主动土压力作挡土墙的计算是比较保守的，除非墙背垂直而光滑，不能考虑墙摩擦力。当朗肯发表其土压力理论时，与库仑理论一样，仅限于无粘聚力的砂性土，后来培尔氏于1915年始将朗肯理论扩大使之适用于粘性土。(Terzaghi)太沙基认为库仑和朗肯土压力理论只适用于无挠曲的重力式挡土墙之类的挡土构筑物。

重力式挡土墙设计(20200930063554)

重力式挡土墙设计(20200930063554)

18

1重力式挡土墙设计

设计依据

(1) .墙身构造

某二级公路路基宽度B=i2m 土路肩宽，某段路基拟采用浆砌片石重力式路堤墙支挡(见 图1)，填土边坡坡度为1：墙身分段长度10m

(2) .车辆荷载

公路U级

(3) . 土壤与地基

墙背填土为砂性土，容重丫 =18kN/m3填土与墙背间的摩擦角取S = /2地基土性指标与

填土相同

(4) .墙身材料

5 号砂浆砌30号片石，砌体容重 k=24kN/m3 ;砌体容许压应力[ ]=800kPa许剪

应力[T ]=160kPa，容许拉应力[1]=80kPao

(5) .计算参数

墙背坡度 1:0.2 (俯斜)(11.31)，墙面坡度为1: (= ° ),填土高a=2m，

挡土墙高度H=7m内摩擦角 =33°,基底摩擦系数f 0.35,地基容许承载力[c 0 ] =300kPa

车辆荷载换算

当 2m 时，q 20.0kPa ；当 H 10m 时，q 10kPa

试算拟定顶宽b1 1.00m，

根据几何关系可计算得，挡土墙实际高度 H=，墙底宽B仁,

由线性内插法(q 1.25H1 22.5)得：

H1 7.55m 时，q 1.25 7.50 22.5 13.125kPa

注意：以下所有H值代表Hi值

主动土压力计算换算均布土层厚度: 13.125 0.702m

破裂棱体位置确定

（1）.破裂角（B）的计算

假设破裂面交于荷载范围内，则有:

11.31 16.5 33 60.81

A 1 a 2 H 1 2h。(a H)- 2 7.89 2 0.702 2 7.89 55.84

B。 lab 2 b 1 d h0 H H 2 2a 2h0 tan

1

2 2 2.5 1 2.5 0.701 2 7.89 7.89 2 2 2 0.701 0.2

-6.235

其中 b 2 1.5 1 0.5 2.5m, tan 0.2

tan tan ((cot tan )(B0 tan )

重力式挡土墙设计实例

重力式挡土墙设计实例

重力式挡土墙设计实例

设计实例：地坡道挡土墙设计

1.工程背景：

地坡道长200米，最大高度10米。地基为砂质土壤，土体粒径分析显示主要由干砂组成，内摩擦角为35度，容重为18kN/m³。设计要求挡土墙能够抵抗土体的水平推力。

2.坡度分析：

根据地坡高和水平距离，计算坡度。使用一坡三坡图法，确定化简的坡度，以保证坡度均衡，并减少地形改变的需求。

3.坡道设计：

根据地坡高和坡度分析结果，设计坡道。确定坡道长度、坡顶宽度和坡底宽度，保证坡道稳定和路面设计要求。

4.挡土墙类型选择：

根据挡土墙高度、土体参数和设计要求，选择合适的挡土墙类型。在这个案例中，重力式挡土墙是合适的选择。

5.摩擦力计算：

根据土体参数和墙体几何特征，计算土体的水平推力和墙体的摩擦力。摩擦力大小应大于土体的水平推力，以保证挡土墙的稳定性。

6.底座宽度计算： 根据土体参数和墙体高度，计算挡土墙底座的宽度。底座宽度应足够大，以保证挡土墙的稳定和抗滑性能。

7.墙体高度计算：

根据土体参数和挡土墙的几何形状，计算合理的墙体高度。墙体高度应满足稳定性和承载能力的要求。

8.墙体尺寸计算：

根据挡土墙的高度和几何形状，计算墙体的尺寸。包括墙身厚度和墙脚截面宽度等，以确保墙体的稳定和承载能力。

9.墙体内力计算：

根据挡土墙的几何形状和土体参数，计算墙体内力。包括弯矩和剪力等，以保证墙体的结构安全。

10.墙体排水设计：

根据场地情况和土体参数，设计挡土墙的排水系统。确保排水的顺利进行，防止土体饱和和墙体的变形和破坏。

11.墙体施工：

根据设计图纸和规范要求，进行挡土墙的施工。确保施工质量和施工过程的安全。

12.墙体监测和维护：

在挡土墙竣工后，进行墙体的监测和维护工作。及时发现和处理墙体的变形和破坏，确保工程的可持续运行。 以上是关于重力式挡土墙设计实例的简要介绍。在实际设计中，还需要结合具体场地要求和土体参数进行综合考虑，以确保挡土墙的稳定和安全性。设计过程中需要参考国家和地区的相关规范和标准，并严格按照标准要求进行设计、施工和维护。

重力式挡土墙设计计算书

重力式挡土墙设计计算书

第 1 页 共 5 页 目 录

一、现场实际情况 ............................................. 2

二、荷载计算 ................................................. 2

三、抗倾覆稳定验算 ........................................... 3

四、抗滑动稳定性验算 ......................................... 3

五、地基承载力验算 ........................................... 4

六、墙身强度验算 ............................................. 5

第 2 页 共 5 页 一、现场实际情况

墙背填土与墙前地面高差为2.4m,填土表面水平,其表面的均布荷载为20kPa,地基承载力特征值为220kPa,填土的容重为γt=203/mkN,内摩擦角为040,底板与地基摩擦系数为μ=0.55,由于采用素混凝土挡土墙，墙背竖直且光滑，可假定墙背与填土之间的摩擦角δ=0。

2、挡土墙计算简图

二、荷载计算

1、土压力计算

由于地面水平，墙背竖直且光滑，土压力计算选用郎金理论公式计算：

22.0)24045(tan)245(tan22aK

第 3 页 共 5 页 地面超载Pk的作用，采用换算土柱高tKPH0，地面处水平压力：

2.222.0201020ataZKqKN/m2

底板底C点水平压力：

28.1622.0)2.32010(20atbZKqKN/m2

土压力合力：

Ea= 0.5×（2.2+16.28）×3.2=29.57 KN/m

Zf1=3.2/3=1.07m

1、竖向荷载计算

素混凝土标准重度γc=25 KN/m3,其自重：