重力式挡土墙设计

墙高H（m）墙背填土重度γ（KN/m3）9.52023度0.401426弧度26.57度0.46373弧度墙顶宽b（m）后趾墙高h1（m）前趾墙高h2（m）墙前坡比m后趾L1（m）0.51100.2基底摩擦系数f地基容许承载力[P]（kPa）C20砼抗剪强度fc(Mpa)挡土墙体C20砼重度（KN/m3）0.3907289443001024抗滑稳定安全系数[Kc]抗倾覆稳定安全系数[K0]压力分布不均匀系数[η]基本组合1.21.42特殊组合1.051.32.5满足

主动土压力系数Ka考虑粘聚力时土压力为0时的深度z0（m）主动土压力Pa（kN/m）附加土压力eh（kN/m）基底扬压力（kN/m）前趾墙处静水压力强度（kPa）0.4380924961.510835194279.62022118.761849922208.28212160

向下向上向左向右主动土压力279.6202211附加土压力8.76184992墙后三角形361.3280092矩形34墙前三角形0矩形60墙前三角形180矩形65208.2821214墙后趾墙0完建期重力式挡土墙受力情况表（1m范围内）墙背与铅直线夹角ε

水平力(kN)五、总体结论

基底扬压力静水压力一、基础资料重力式挡土墙计算（墙

二、荷载计算

水重土压力土重荷载名称墙背填土内摩擦角ψ

竖直力(kN)初拟尺寸

安全系数底板142.8220261墙后三角形433.5936111中间直墙102墙前三角形0墙前趾墙01133.743646208.2821214253.76185279.6202211

总弯矩M垂直合力G水平合力P3057.633579925.461525-25.8583712

合力偏心距e（m）最大基底压力Pmax（kPa）最小基底压力Pmin（kPa）平均基底压力（kPa）-0.328442469207.0150296104.0164997155.515765

向下向上向左向右主动土压力214.001283附加土压力8.76184992361.32800921800178.5275327墙后三角形433.5936111中间直墙102墙前三角形0896.9216203178.5275327188.76185214.001283

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。

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 )

目录

1.设计资料 ............................................................................................................................................. 2

2.墙型选择 ............................................................................................................................................. 3

3.挡土墙布置......................................................................................................................................... 4

3.1基础埋置深度 ..................................................................................................................... 4

4.挡土墙的构造和尺寸初拟................................................................................................................ 4

5.挡土墙的主动土压力 ........................................................................................................................ 5