重力式挡土墙设计实例
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重力式挡土墙设计实例
1s某二级公路重力式路肩墙设计资料如下:
(1) 墻身构造:墻高5叫墻背仰斜坡度:1:0>25( = 14" 02,),墙身分段长度20叫其余初始
拟采用尺寸如图3-40示;
(2) 土质情况:墙背填土容重Y=18kN/m1内摩擦角0=35";填土与墙背间得摩擦角5 = 17. 5° ;地基为岩石地基容许承载力[o]=500kPa,基地摩擦系数f=0、5;
(3) 墻身材料：砌体容重Y =20kN/m\砌体容许压应力[o ]=500kPa,容许剪应力[T]=
SOkPao
图3-40 初始拟釆用捞土墻尺寸图
2、誠裂棱体位置确定:
(1) 咬裂角(&)得计算
假设破裂面交于荷载范围内，则有:
肖=0 + 5 +奸-14O2' + 17 3(y + 35°=38 2&
因为d)<90
仇=—ab + (h + 〃)代)—H (H + 2a + 2佩)tan a = 0 + (0 + 0)佩—H(H + 2〃()) tan a
2 2
= -—H(H +2//(j)tana
人=-(« + H +2ho)(a + H) = -H(H + 2几) 乙 厶 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载內部时誠裂角得计算公式:
fg0 = Tgp+ (cfg0 + fgp) + W
=-rg” + J(crg0+fg0)(rg#-fga)
=Tg3&2& + J(cfg35 +fg38 2&)(fg38 2g + fgl4 02[
=-0.7945 + J(1428 + 0・7945)(0・7945 + 0・25)
= 0.7291
e = 36044"
(2) 验算破裂面就是否交于荷载范国内:
咬裂契体长度：厶=H(fe&+/ga) = 5(0・7291-0・25) = 2・4"?
车辆荷载分布宽度：L = Nh+(N-\)ni + d = 2x[.S + i3+Q£ = 3.5m
所以厶＜£，即破裂面交于荷载范囲内，符合假设。
3. 荷载当量土柱高度计算:
墙高5米，按墙高确定附加荷栽强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度:q =
16. 25kN/m：
,q 16.25 cc
他=丄=卞一=09”
/ 18
4. 土压力计算
人=-(“ + //+ 2ho)(" + H) = -(0 + 5・0 + 2xO・ 9)(0 + 5・0) = 17 2 2
耳尸丄血+ (b + M)ho - 一H(// + 2G + 2ho)tana=0+0--x5・0(5 + 0 + 2xO・9)tan(-142)= 4・25 2 2
根据路堤挡土墻屈:裂面交于荷载内部土压力计算公式：
£■, =/(A,tan(9-Bo)笃但 + 电=]g x (17 x 0.7291 一4.25)c：s(36544 +35 ) = 49 25
KN d 八七 “sin(& + p) \ sin(36044。38 2町
5 =&cos(a + 5) = 49・25cos(-14 2' + 17 3(y) = 49・14KN
Ey =Csin(a + 3) = 49・25sin(-142 + 17 3(y) = 2・97/^yV
5. 土压力作用点位置计算:
K=l+2h,/H =1+2x0. 9/5 = 136
Zx, =///3 +心/3Ki=5/3 + 0・9/3xl・36 = l・59w-查数学手册
Zx|-土压力作用点到墻^^得垂直距离; 6. 土压力对墻趾力臂计算
基地倾斜，土压力对墻趾力臂:
Zx = Zxi — /q = 1.59 — 0.19 = I ・4"f
Zy =hj —Z^tga = 0,98 + 1.4x0.25 = I33ni
7. 稳定性验算
(1)墻体重量及其作用点位置计算:
挡墻按单位长度计算，为方便计算从墙趾处沿水平方向把挡土墙分为两部分，上部分为四 边形，下部分为三角形:
V； = /?, X Hl = 0,98 X 4.48 = 451 w
G| =Ux"4・71x20=94・28KN
ZGI=1/2(耳/ga+勺)= l・09川 一查数学手册
^ = l/2x/?|X/z, =0・5x0・98x0・19 = 0・093加
G, =V,x/j=L86/；/V
ZG2 = 0.65 lxh = 0.651 x 0.98 =
0.64/H
(2)抗滑稳定性验算:
倾斜基地021( «0=11 18^360,脸算公式:
[l・lx96・14 + l・4x(2・97 + 49・14x0・198-0)]x0・5 + (l・lx96・14 + l・4x2・97)x0・198-14x49・14+0 =■105.75 + 1.4(2.97+9.73)]x0.5 + (I05.75 + 4.16)x0.198 - 68.80
=10.28 >0
所以抗滑稳定性满足。
(3) 抗倾覆稳定性验算:
0・8GZG +/QI (览乙-ExZj + yQiEpZp >0
0・8(94・28xL09+l・86x0・64) + l・4x(2・97xl・4-49・14xl・33) + 0
=-2・5<0
所以倾覆稳定性不足，应釆取改进措施以增强抗倾擾稳定性。
重新拟定b, = 1s 02m倾斜基地，土压力对墻址力臂:
Zx=l・4山
Zy =b\ +Zjga = 1-02 + 1.4x0.25 = 1.37川
V； =l・02x4・81=4・91川 一查数学手册 G, =4.91x20 = 9 &12KN
ZG, =0.5(旳ga+bJ = 0・5x(4・87 如 4O2' + l・O2)= l・llw
匕=0.5 勺耳=0.5XL02X0.19 = 0.10/M
G2=0・0969X20 = 1・94KN
ZG2 =0・651xq =0・66〃I
0・8GZ(； +/QI (坨乙-ExZj + yQ|EpZp >0
0.8(94-12x1-11 + 1-94x0.66)+1.4x(2.97x14-49.14x133) + 0
= l・44>0
所以倾覆稳定性满足。
8. 基地应力与合力偏心矩验算
1）合力偏心矩计算
M
e =—=
N\ ®G + FQiEy _W)cosa。+ 耳 sin 久
上式中弯矩为作用与恳底形心得弯矩，所以计算时先要计算对形心得力臂：根据前面计算 过得对墻趾得力臂，可以计算对形心得力臂。
Z^,=z^.,-- = 1.09-0.51 = 0.5 伽
2
z£ = Z" - - = 0.64 - 0.51 = 0.13tn
2
R
Z； =Zx H——tancZo =l・4 + 0・51x0・198 = l・5w
n
Z； = Zy - - = 1.33-0.51 = 0.82川
M
c =—=
N\ (G% + 7QI Ey _ W ) cos % + /QI EX sin a。
l・2x(®Z；-EN；) + 14x(qZ：・|+G2Z4
(G^+^Qid -W)cosq> + 7Q£Hsinau
_ 1.2x(2.97x0.82-49.14x1,5) + 1.4x(98.12x058 + 1.94x0.13)
(100,14x1.2 + 1.4x2.97-0)x0.98 + 1.4x49.14x0.19
=0.04/n 1・2XME + 1・4XMG 所以基底合力偏心矩满足规范得规定。 2）基地应力验算 如=18&17kPa =3O7.O2kPa < [a] = 5OOkPa 所以基底应力满足要求。 9、截面内力计算 墻面墙背平行，截面最大应力出现在接近基地处，由基地应力验算可知偏心矩及恳地应力 满足地基承载力，墻身应力也满足,验算内力通过，墻顶顶宽仁02m,墙高5nu 10. 设计图纸及工程量 （1）典型断面如图3-41所示，立面布置图3-42所示，平面布置a 3-43所示。 （2）档土墻工程数量见表3-28o 工程数量表表3-28 墙高 （单 位:m） 断而尺寸（单位:m） 7、5号浆砌片 石 （单位:m3/m） hi H Hl Bl bi 5、0 0、19 5、0 4、81 1、02 1、02 4、84 路肩墻墙体间隔20米设置沉降缝一道，缝内用沥青麻絮嵌塞；泄水孔尺寸10X10cm, 2—3 米布置一个，泄水孔应高出地面不小于30厘米;墻背均应设置50厘米砂砾透水层，并做土工布 封层; 252.55 L02 I ] + 6x0・04 LO2 . P" = 3O7.O2kPa max Pmax 回填砂砾厚50厘米 JNst ':誇* 迄 土工布警 、- '、、「：；入, 一一 _ '、囲 3孔［ 图3-43平而布置图 6 I ■ O 一/ h O if
