挡土墙设计与验算说明书
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挡土墙设计说明书一、引言挡土墙是一种用于稳定土坡和防止坡面滑坡的结构工程,广泛应用于土地开发、公路、铁路、水利等领域。
本设计说明书旨在详细介绍挡土墙的设计原理、施工要点以及材料选用等方面的内容。
二、设计原理挡土墙主要通过对坡面的支撑和水土保持作用来实现稳定。
设计挡土墙时,需要考虑以下几个方面的问题:1.地质调查和分析:根据具体工程地的地质情况,进行地质调查和分析,评估可能存在的地质灾害风险,如滑坡、泥石流等。
2.土壤力学参数确定:通过对原土的试验,获取土壤的物理力学参数,如土的内摩擦角、抗剪强度等,以便进行挡土墙的稳定性计算。
3.坡面稳定性分析:根据土壤力学参数和坡面的几何形状,进行坡面稳定性分析,确定墙体的高度和坡度。
4.挡土墙结构选择:根据挡土墙的设计要求,选择适合的结构形式,如重力式挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、悬臂式挡土墙等。
三、施工要点挡土墙的施工过程需要严格按照设计要求进行,主要包括以下几个要点:1.基础处理:挡土墙的基础需要具备足够的承载力和稳定性,通常采用基槽挖掘、土壤加固等方式来确保基础的稳定性。
2.墙体结构施工:根据选择的挡土墙结构形式,进行相应的施工工艺,例如重力式挡土墙可以采用预制块的形式,钢筋混凝土挡土墙可以采用浇筑的方式。
3.排水系统建设:挡土墙下方需要设置排水系统,以便及时排除墙后、坡面和基础中积聚的水分,防止水分对土体的侵蚀和渗透。
4.土壤保护和植被覆盖:为了增加挡土墙的稳定性和美观性,需要在坡面设置土工布和植被覆盖层,以防止土壤的冲刷和坡面的裸露。
四、材料选用挡土墙的材料选用对于工程的稳定性和持久性至关重要,需要根据实际情况选择合适的材料,包括:1.挡土墙材料:常用的挡土墙材料有钢筋混凝土、砖块、石材等,选择时要考虑材料的抗压强度、耐久性和价格等因素。
2.土工布:土工布是挡土墙坡面保护的关键材料,具有防止土壤冲刷、过滤水分等功能,应选择合适的材料进行施工。
3.植被覆盖材料:为了增加挡土墙的美观性和稳定性,应选择适合的植被覆盖材料,如草坪草、植物苗木等。
第一章挡土墙设计与验算(手算)1.设计资料1.1 地质情况:地表下1 m内为亚粘土层,容重γd=18kN/m3,内摩擦角ϕd=23º ,摩擦系数f d =0.5 ; 1m以下为岩层,允许承载力[σd] =700kPa,此岩层基底摩擦系数取 f d =0.61.2 墙背填料选择就地开挖的碎石作墙背填料,容重γt=19kN/m 3 ,内摩阻角ϕt=43°,墙背摩擦角δt=21.51.3 墙体材料采用M7.5砂浆40号片石通缝砌体,砌体容重γqr=25kN/m3,砌体摩擦系数f q =0.45 , 允许偏心距[e q] =0.25B ,允许压应力[σqa] =1200kPa,允许剪应力[τqj] =90kPa,允许拉应力[τql]=90kPa,允许弯拉应力[τqwl]=140kPa 2.技术要求2.1 设计荷载:公路Ⅰ级2.2 分项系数:Ⅰ类荷载组合,重力γG=1.2 ,主动土压力γQ1=1.42.3 抗不均匀沉降要求:基地合力偏心距[e]≤1/5B3.挡土墙选择根据平面布置图,K2+040~K2+100为密集居民区,为收缩坡角,避免多占用地,同时考虑减小墙高,因此布置仰斜式路堤挡土墙。
K2+080处断面边坡最高,故以此为典型断面布置挡土墙4.基础与断面的设计1、换算荷载土层高h当m 2≤H 时,aKP q 0.20=;当m H 10≥时,aKP q 10=由直线内插法得:H=9m 时,()aKP q 25.1162102102020=-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛---=换算均布土层厚度:m qh 25.1925.110===γ2、断面尺寸的拟订根据《路基路面工程》(第三版)关于尺寸的设计要求,如下图拟订断面,将墙基埋置于岩层上,深度为1.5m ,α=14°:5.挡土墙稳定性验算(参照《路基路面工程》(第三版))5.1 主动土压力计算:⑴ 破裂角θ试算假设破裂面交于荷载内,由主动土压力计算公式有:=++=δαϕψ50.5°42.0)2()()22()(2000=+++++-++=h a H a H tg h a H H d b h ab A α破裂角θ有,72.0))((=+++-= A tg tg ctg tg tg ψψϕψθ 解得,θ=35.8° 验算破裂面位置:破裂面堤顶距墙踵 =+θtg a H )(9.45m荷载外侧(近路肩)边缘距墙踵 21.9=-+αHtg d b m 荷载内侧(近中线)边缘距墙踵 +-+αHtg d b b0 =14.71m 所以,9.21m<9.45m<14.71m 故破裂面交于荷载内侧,与假设相符 (2)主动土压力系数K 和1K 求解09.0)()sin()cos(=+++=αθϕθϕθtg tg K 06.11=+=αθtg tg dh 40.72=+-=αθθtg tg atg b h54.04.706.19314=--=--=h h H h55.12)21(2124031=+-+=H h h H h H aK(3)求主动土压力aE 及aE 对墙趾力臂ZKNKK a 88.10955.109.09192121212=⨯⨯⨯⨯=H =E γ、 KN E a x 94.108)cos(=+E =δαKNE a y 34.14)sin(=+E =δαm K H H h h h h H a H Z y 0.33)23()(31244023=-+-+=mb tg Z B Z y x 6.21=+-=α (b1=0.6m 为墙趾加宽)5.2 墙自重W 及W 到墙趾力臂ZW (1)墙身W1及ZW1W1 = V γqr = (H-h1) B ☓ 25 = 253.13KNZW1 = h1tg α + b1 + 0.5B + 0.5(H-h1)tg α = 2.46m (2)墙基W2及ZW2W2 = V γqr = (B+b1)h1 ☓ 25 = 41.63KN ZW2 = 0.5(B+b1) + 0.5h1tg α = 1.04m 5.3 抗滑稳定性验算;为增强抗滑稳定性,基底做成 0.2:1 向内倾斜,W=W1+W2 =294.76KNKNE x 94.108= ,KNE y 34.14= , α0=11.3°, f =0.6()xQ y Q W W E ≥+E +101tan 9.09.0γαμγ(4.11=Q γⅠ组合) ,代入解得左边=224.22>152.52 故,抗滑稳定性符合要求 5.4 抗倾覆稳定性验算:W1=253.13KN ,ZW1=2.46m ,W2=41.63 KN ,ZW2=1.04 m ,EX=108.94KN EY=14.34KN ,ZX=2.6m ,Zy=3.0m()0)(9.012211>Z E -Z E ++Z Y x X y W W Q Z W W γ(4.11=Q γⅠ组合) ,代入解得左边=194.05>0故,抗倾覆稳定性符合要求 5.5 偏心距验算基底宽B2=1.8m)(()()[]36.0512.002.506Z E -4.12.19.04.12.1220YX 2211010121===++-=+++-==Be Z E Z W Z W Sin E Cos E W M M B N M e X Y W W X Q Y Q G E G <αγαγγ故,基底偏心距符合要求 5.6 基底应力验算3.0612.02==B e <,()02.506in os 01011=++=αγαγγS E C E W N X Q Y Q G()⎥⎦⎤⎢⎣⎡±=±=8.112.0618.102.506)61(2212,1B e B N σ=168.67~393.57KPa <1.2[σd] =840KPa 故,基底应力符合要求 5.7 截面强度验算:取墙身底所在截面验算,B1=1.25m e0=0.12m 截面偏心距验算Z1W1=ZW-h1tg α-b1=1.63m ,Z1x=Zx-B1=2.0m , Z1y=Zy-h1=2.1m[]25.0517.0-221y 1111111111111===+-+-=-=Be E W Z E Z E Z W B Z B e yX X Y W N <故,截面偏心距符合要求 截面抗压强度验算)(()748.48534.144.113.2532.15.1110=⨯+⨯=+=Q Q G G J N N N γγγ()()9.0121256121081=+-=B e B e K αKK J A N γσα/a ≤4.58431.2/120025.19.0/a =⨯⨯= K K A γσα所以有, NJ=485.748<K K A γσα/a故,截面抗压强度符合要求 截面稳定性验算KK K J A N γσαψ/a ≤()[]69.0)/(161311210=+-+=B e S S S K ββαψβs=2H1/B1=12.96 αs =0.0025.931/a =K K K A γσαψ所以有, NJ=485.748<KK K A γσαψ/a 故,截面稳定性符合要求 截面抗剪验算)(qY K J J J f E W A Q 11/++≤γσ()86.12434.1413.25345.025/90/11t=+⨯+⨯=+B N f A K J J γσ94.1081==X J E Q )(qY K J J f E W A 11/++γσ<故,截面抗剪强度符合要求。
挡土墙设计与验算说明书一、引言挡土墙是一种用于支撑填土或山坡土体,防止其变形失稳的构造物。
在道路、桥梁、水利、建筑等工程中,挡土墙的应用十分广泛。
为了确保挡土墙的安全性和稳定性,需要进行合理的设计和验算。
本说明书将详细介绍挡土墙的设计与验算过程。
二、工程概况本次设计的挡土墙位于_____(具体位置),其主要作用是支撑_____(填土或山坡土体的情况)。
挡土墙的高度为_____米,长度为_____米,墙背填土的物理力学性质参数如下:填土重度:γ =_____kN/m³内摩擦角:φ =_____°粘聚力:c =_____kPa三、挡土墙类型选择根据工程实际情况和设计要求,本次选用重力式挡土墙。
重力式挡土墙依靠自身重力来维持稳定,结构简单,施工方便,适用于高度不超过 8 米的情况。
四、挡土墙设计计算1、土压力计算主动土压力系数:Ka =tan²(45° φ/2)主动土压力:Ea =1/2 × γ × H² × Ka2、稳定性验算抗滑移稳定性验算:抗滑力:F =μ × (G + Ey)滑动力:Ex抗滑安全系数:Kc = F /Ex ≥ 13抗倾覆稳定性验算:抗倾覆力矩:M = G × x0 + Ey × zf倾覆力矩:M0 = Ex × zx抗倾覆安全系数:K0 = M /M0 ≥ 153、基底应力验算基底平均应力:σ =(G + Ey) / A基底最大应力:σmax =(G + Ey) / A + M / W 基底最小应力:σmin =(G + Ey) / A M / W 基底应力应满足:σmax ≤ σ 且σmin ≥ 0五、挡土墙构造设计1、墙身墙身材料采用_____(如浆砌片石、混凝土等)。
墙顶宽度不宜小于_____米,墙底宽度由稳定性验算确定。
2、基础基础埋深应根据地基土的性质和冻结深度确定,一般不小于_____米。
挡土墙验算书关键信息项:1、挡土墙类型:____________________________2、挡土墙高度:____________________________3、墙后填土性质:____________________________4、基底土性质:____________________________5、设计荷载:____________________________6、验算工况:____________________________1、引言11 本协议旨在对挡土墙的稳定性和安全性进行验算,以确保其在设计使用年限内能够满足工程要求。
2、工程概况21 对挡土墙所在的工程位置、周边环境等进行简要描述。
3、设计依据31 列出相关的设计规范、标准和技术文件。
4、挡土墙设计参数41 详细说明挡土墙的几何尺寸,包括墙顶宽度、墙底宽度、墙面坡度等。
42 介绍墙后填土的物理力学参数,如重度、内摩擦角、粘聚力等。
43 阐述基底土的特性,如承载力、压缩模量等。
5、荷载计算51 分析作用在挡土墙上的各种荷载,包括土压力、水压力、地震力等。
52 给出各种荷载的计算方法和计算结果。
6、稳定性验算61 抗滑移稳定性验算611 列出抗滑移稳定性验算的公式和计算过程。
612 给出抗滑移稳定性系数,并判断是否满足规范要求。
62 抗倾覆稳定性验算621 说明抗倾覆稳定性验算的原理和方法。
622 计算抗倾覆稳定性系数,评估其是否符合标准。
7、地基承载力验算71 计算基底压力。
72 依据基底土的性质,验算地基承载力是否足够。
8、结构强度验算81 对挡土墙的墙体进行强度验算,考虑弯曲、剪切等作用。
82 确定墙体材料的强度是否能够承受设计荷载。
9、验算结果及结论91 汇总各项验算结果。
92 明确指出挡土墙设计是否满足稳定性、安全性和强度要求。
93 如不满足,提出相应的改进措施和建议。
10、注意事项101 强调在施工过程中应严格按照设计要求进行,确保挡土墙的施工质量。
挡土墙设计计算说明书一,资料:填料内摩擦角o 40=ϕ填料标准容重3/20m kn =γ 墙背摩擦角o 2021==ϕσ 挡土墙剖面图如右图二,库伦主动土压力计算a K H F 221γ= 335.0])07.16cos()207.16cos()040sin()7.1640sin(1)[207.16(7.16cos )7.1640(cos 22=-+-+++-=o o o o o o o o o o o o o a K4.13335.0220212=⨯⨯⨯=F 郎肯主动土压力计算217.0)2045tan()245(tan 2=-=-=o o o Ka ϕ KN F 68.8217.042021=⨯⨯⨯= 被动土压力为0 三,挡土墙稳定计算基地与地基的摩擦系数f=0.4 所有垂直荷载值和40)sin()(21=+++=∑F H B b G δεγ所有水平荷载之和7.104.137.36cos 7.36cos =⨯==∑o o F H 滑动稳定系数3.15.17.10404.0>=⨯==∑∑H Gf Kc 结论:满足抗滑要求四,挡土墙抗倾稳定计算所有竖直力对墙趾的力矩和∑My 为m KN My o /2.177.36sin 475.04.137.02026.05.025.02025.0=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=∑m KN F Mx o /4.9833.07.36cos =⨯⨯=∑ 抗倾稳定系数5.183.14.92.17>===∑∑Mx My Ko 结论:满足抗倾稳定五,总论本设计满足抗滑及抗倾稳定要求但因设计者水平有限,具体形态应可做如下优化(讨论,受力过于复杂无法精确计算): 1,坝顶宽度可适当减小2,为使抗倾稳定性增强,可适当延长墙底左边宽度3,为增加抗滑稳定可设防滑坎如图:。
挡土墙的设计与验算(全文)文档一:正文:一、挡土墙的设计与验算1.1 挡土墙的概述挡土墙是一种用于固定土壤、抵抗土壤水平力和保护土壤稳定性的结构物。
它通常由混凝土、钢筋等材料构建而成,具有一定的高度和厚度,并按照一定的设计规范进行设计。
1.2 挡土墙的分类挡土墙可以根据材料的不同进行分类,常见的挡土墙类型包括重力式挡土墙、加筋土挡墙、悬臂式挡土墙等。
根据挡土墙的用途不同,还可以将其分为挡土墙、导堤墙、防波堤墙等。
1.3 挡土墙的设计原则挡土墙的设计应符合以下原则:(1)满足土壤水平力和地震力的要求;(2)满足挡土墙的稳定性和强度要求;(3)满足挡土墙的变形要求;(4)考虑挡土墙与周围环境的协调性。
1.4 挡土墙的设计流程挡土墙的设计流程包括以下步骤:(1)确定设计参数,包括土壤类型、土壤的摩擦角、土壤的内摩擦角、土壤的饱和度等;(2)进行土壤抗剪强度的计算;(3)根据土壤的性质和设计要求,确定挡土墙的类型和尺寸;(4)进行挡土墙的受力分析,计算挡土墙的稳定性;(5)根据挡土墙的受力情况,设计挡土墙的结构和加筋方式;(6)进行挡土墙的验算,确定挡土墙的稳定性和安全性。
1.5 挡土墙的验算挡土墙的验算应满足以下要求:(1)挡土墙的稳定性要符合设计要求;(2)挡土墙的结构要满足强度要求;(3)挡土墙的变形要符合设计要求;(4)挡土墙的安全系数要满足设计要求。
附件:挡土墙的设计流程图法律名词及注释:1. 挡土墙:结构用于抵抗土壤水平力和保护土壤稳定性的墙体。
2. 加筋土挡墙:在土壤中加入钢筋或网格布等强化材料的挡土墙。
3. 悬臂式挡土墙:以一端支撑为主的挡土墙,常用钢结构。
4. 土壤抗剪强度:土壤抵抗剪切破坏的能力。
5. 受力分析:对挡土墙所受到的荷载进行计算和分析。
6. 安全系数:挡土墙强度与荷载之比,用于反映挡土墙的安全性。
文档二:正文:一、土壤中挡土墙的设计与验算方法1.1 挡土墙的定义与分类挡土墙是用于固定土壤、保护土质和抵抗水平力的一种工程结构。
第三章挡土墙设计与验算挡土墙(简称挡墙)是支挡路基填土或山坡坡体的墙式结构物。
它是支挡土体而承受其侧压力的墙体。
它具有阻挡墙后土体下滑,保护路基和收缩坡脚等功能。
在路基工程中,挡土墙用来克服地形或地物的限制和干扰,减少土石方、拆迁和占地数量,防止填土挤压河床和水流冲陶岸边,整治坡体下滑等病害。
挡土墙的适用范围:(1)路堑开挖深度较大,山坡陡峻,用以降低边坡高度,减少山坡开挖,避免破坏山体平衡。
(2)地质条件不良,用以支挡可能坍滑的山坡土体或破碎岩层。
(3)为了避免与其它建筑物(如房屋、铁路、水渠等)干扰或防止多占农田。
(4)为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷。
(5)防止陡坡路堤下滑。
(6)路堤填筑高度较大或是陡坡路堤,为减少土石方、拆迁和占地数量,必须约束坡脚。
3.1 设计资料3.1.1 墙身构造以本设计段中K23+660桩号的横断面为例,填方高11.88米图3-1 挡土墙几何尺寸图拟在本段设置重力式路肩挡土墙,墙高H=8米,底宽3.84米;墙背1:0.1, 墙面1:0.2;基底倾斜度10·,墙身分段长度为11米,设计荷载为公路Ⅰ级。
采用7.5号砂浆砌25号片石,砌体容重=22kN/m。
挡土墙如图3-1所示。
3.1.2车辆荷载根据《路基设计规范》(JTG 2004),车辆荷载为计算的方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用全断面布载。
当墙高H m时,q取20.0;当墙高H10.0m时,q取10;墙高在2-10米之间时,附加荷载强度用直线内插法计算。
,因此这里内插得q=11.25kN/m3,γ为墙后填土容重所以:,为墙后填土容重18kN/m3。
3.1.3土壤地质情况路基填土的粘聚力C=20Kpa,内摩擦角=30°,则土的内摩擦系数f =tan30°=0.577。
根据土力学课本由土的孔隙比和液限指数查表得土的地基容许承载力=380Kpa,基底与基底土间的摩擦系数=0.36,偏安全考虑取地基容许承载力=250Kpa,基底与基底土间的摩擦系数=0.30。
挡土墙设计说明书设计资料:墙后填土为砂性土,γ=183/m kN ,ϕ=35°,粘聚力c=0,土与墙背的摩擦角δ=23.3°,μ=0.4,挡土墙采用C15毛石混凝土,c γ=243/m kN 。
地基承载力ak f =300kPa 。
1.参数设定墙后填土面倾角β=30°,背坡角α=-18.00°,逆坡角0α=10°,墙顶到墙趾的距离5.3m ,墙趾的尺寸00b h ⨯=0.3⨯0.6,墙趾O 点距水平面的距离0.35m ,b =2.0m ,墙顶宽度1m ,墙顶至水平面的距离H=6.65m 。
挡土墙为仰斜式重力挡土墙。
2.计算主动土压力主动土压力系数2a K ==2 = 0.226主动土压力 212a a E H K γ==12⨯18⨯26.65⨯0.226=88.993/m kN 主动土压力的作用点在离底面H/3,即2.22m 处3.抗倾覆验算每延米挡土墙的自重:c G A γ⋅=1G =0.35⨯24=8.343/m kN2G =1.98⨯24=47.643/m kN3G =2.12⨯24=50.883/m kN4G =2.12⨯24=50.883/m kN5G =1.815⨯24=43.563/m kN挡土墙重心到墙趾O 点的距离1x =23⨯0.35/0.18=1.32m2x =12⨯0.35/0.18=0.99m3x =0.3+23⨯0.8=0.83m4x =0.3+0.8+12⨯0.4=1.3m5x =0.35/0.18+0.4+13⨯0.6=2.18m墙背与水平线之间的夹角'α=90°+18°=108.0°每延米主动土压力的水平分力ax E =a E ⋅ cos (δα-)=108.0⨯cos (23.3°+18°)=56.273/m kN每延米主动土压力的垂直分力az E =a E ⋅ sin (δα-)=108.0⨯sin (23.3°+18°)=70.233/m kNax E 至墙趾O 点的距离0tan f z z b α=-⋅=2.016666667-1.5⨯tan5.71°=1.866666667maz E 至墙趾O 点的距离f x =/3tan b H α+⨯=2.38m抗倾覆安全系数0az ft ax fG x E x K E z ⋅+⋅=⋅2.7121.60.7550.880.8350.88 1.343.56 1.759.39 2.3867.61 1.87⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=⨯=3.19951.6>,故满足要求。
(一) 设计资料:某新建公路K2+345~K2+379路段采用浆砌片石重力式路堤墙,具体设计资料列于下:1.路线技术标准,山岭重丘区一般二级公路,路基宽8.5m ,路面宽7.0m 。
2.车辆荷载,计算荷载为汽车-20级,验算荷载为挂车-100。
3.横断面原地面实测值及路基设计标高如表1所示。
4.K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式如图1所示(注:参考尺寸:1 1.4b =m,d l =0.40m,d h =0.60m )。
5.填料为砂性土,其密度=γ18KN/m 3,计算内摩擦角φ=35,填料与墙背间的摩擦角δ=2/φ。
6.地基为整体性较好的石灰岩,其允许承载力[]0σ=450Kpa ,基地摩擦系数为f =0.45。
7.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石,砌体a γ=22KN/m 3,砌体容许压应力为[]600=a σKpa ,容许剪应力[τ]=100Kpa ,容许拉应力[wl σ]=60 Kpa 。
图1 K2+361挡墙横断面布置及挡墙型式示意图(二)设置挡土墙的理由:该地段地形复杂,山坡较陡,大多数路基属于半填半挖式,且填方量较大。
为了减少工程造价,常常因地制宜,设置高低错落的台地。
台地边界的处理一般采用二种方式,一种是自然放坡方式;另外一种是当自然放坡处于不稳定状态时,或由于使用等理由,要求设计边坡超过土体允许最大边坡时,为防止土体坍塌或滑动,应设置不同形式的支挡构筑物,而挡土墙是最常见的形式。
为了防止填方路基滑动,并且减少填方的数量,需要设置挡土墙。
同时,该处路基挖方量较少,边坡能够在开挖后较稳定,所以不用设置路堑墙,只用设置防止路基沿边坡下滑的路肩墙或路堤墙即可。
经过比较,决定设置路堤墙,因为若用路肩墙,经过初步估算,其承受的土的主动土压力较大,使其抗滑稳定性和抗倾覆稳定性较差,很容易让路基随其沿着山坡下滑,导致路基的破坏,因而不宜选用。
(三)挡土墙的尺寸拟定以及计算步骤计算时,取K2+361处横断面来设计挡土墙(因为该处地形在七个横断面中最陡)。
六、挡土墙计算书1、挡土墙计算参数选取天然地基:地基土为粘性土,天然地基承载力特征值KPa f ak 100=,3/19m KN =γ,KPa C k 12=,o 22=K φ。
路基填料:3/19m KN =γ,KPa C k 12=,o 12=K φ。
混凝土挡土墙重度3/20m KN =γ,挡土墙基础埋深1米,基底摩擦系数取=μ,假设墙背光滑,无地下水影响,现对3米高挡土墙进行验算。
挡土墙示意图2、地基承载力验算o 22=K φ,挡土墙顶宽米,底宽米,挡土墙截面面积,如图所示,根据《建筑地基基础设计规范》查表:04.6,44.3,61.0===C d b M M M,深宽修正后地基承载力为: KPa C M d M b M f K c m d b a 7.1581204.611944.38.11961.0=⨯+⨯⨯+⨯⨯=++=γγ。
挡土墙每延米的荷载为:KPa f KPa G a k 7.1589618.420=≤=⨯⨯=,满足承载力验算。
3、土压力计算 66.0)21245(tan 2=-=o oa K ,52.1)21245(tan 2=+=oo p K 主动土压力零界点深度:m K C Z a 55.1812.01912220=⨯⨯==γ 总主动土压力:m KN K Z H E a a /6.3766.0)55.14(195.0)(21220=⨯-⨯⨯=-=γ 主动土压力呈三角形分布,土压力作用点在墙底往上m Z H 82.0)55.14(31)(310=-=-处。
被动土压力:m KN K Ch K h E P p p /4452.1112252.11195.022122=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=γ 被动土压力呈三角形分布,被动土压力作用点在墙底往上m h 33.013131=⨯=处。
土压力计算简图4、抗滑稳定性验算挡土墙自重m KN G /96204)8.16.0(21=⨯⨯+⨯= 抗滑稳定性系数3.106.26.374435.096≥=+⨯=+=a pS E E G F μ,满足抗滑稳定性验算要求。
挡土墙设计说明书.docx1:挡土墙设计说明书设计目标:1. 实现挡土墙的安全稳定,确保在各种自然和人为条件下的可靠性。
2. 与周围环境和景观相协调,提供美观的外观。
3. 使用合适的材料和工艺,确保构造的经济性和可持续性。
设计标准:1. 挡土墙的设计符合国家和地方的规范和标准,如《挡土墙设计规范》。
2. 材料的选择和使用符合相关的材料标准,如混凝土、钢筋和填充材料等。
3. 进行必要的结构计算和分析,确保挡土墙的稳定性和承载能力。
设计内容:1. 地质勘探和土壤工程参数:1.1 对工程地点进行必要的地质勘探和土壤工程测试,获取土壤的物理和力学参数。
1.2 根据地质和土壤参数进行土壤的分类和分析,确定设计参数。
2. 墙体结构设计:2.1 确定挡土墙的高度和长度,根据地势和水文条件进行合理的布置。
2.2 根据土壤参数和所需的稳定性要求,选择合适的墙体结构类型,如重力式挡土墙、加筋挡土墙或悬臂式挡土墙等。
2.3 进行墙体的结构计算和分析,确定墙体的尺寸、底部宽度和坡度等。
3. 材料选择和工艺要求:3.1 根据挡土墙的结构类型和设计要求,选择合适的材料,如混凝土、钢筋和填充材料等。
3.2 确定材料的质量标准和强度要求,保证工程的耐久性和可靠性。
3.3 提出施工的工艺要求,如混凝土的浇筑和养护、钢筋的布置和焊接等。
4. 施工监管和验收标准:4.1 对施工过程进行监管和检查,确保施工的质量和进度。
4.2 根据设计文件和要求进行墙体的验收,确保墙体的质量和性能。
附件:设计图纸、施工图纸、材料清单、设计计算书等。
法律名词及注释:1. 挡土墙设计规范:国家关于挡土墙设计的法规和标准,规定了挡土墙的设计原则和要求。
2. 地质勘探:对工程地点进行勘探,揭示地下的地质情况和土层结构。
3. 土壤工程参数:包括土壤的颗粒组成、容重、含水率、内摩擦角等信息,对于挡土墙的设计和施工有重要的影响。
2:挡土墙设计说明书设计目标:1. 实现挡土墙的稳定性和安全性,确保其能够承受预期的水平和垂直荷载。
挡土墙的设计与验算(全文)(二)引言概述:挡土墙是一种常用的土木工程结构,用于抵御土体的压力,保持坡体的稳定。
在设计和验算挡土墙时,需要考虑多个因素,包括土体性质、挡土墙的几何形状、土体与结构的相互作用等。
本文将从以下五个大点来详细阐述挡土墙的设计与验算。
正文:一、土体性质的分析1. 确定土体的主要组成成分2. 测定土体的物理力学参数3. 分析土体的液性和塑性指数4. 确定土体的抗剪强度参数5. 判断土体的侧压力系数二、挡土墙的几何形状设计1. 确定挡土墙的高度和宽度2. 设计挡土墙的坡度和坡面保护3. 考虑挡土墙的排水和防渗设计4. 确定挡土墙的背填料材料和厚度5. 选择适当的挡土墙结构形式三、土体与挡土墙的相互作用分析1. 确定土体的侧压力分布2. 计算土体的剪切应力和位移3. 分析土体的侧向位移和变形4. 考虑水平和垂直荷载对挡土墙的影响5. 判断挡土墙的稳定性和安全系数四、挡土墙的结构设计1. 选择合适的挡土墙材料和强度等级2. 计算挡土墙的荷载和弯矩3. 设计挡土墙的基础和地下部分4. 考虑挡土墙的抗震和温度设计5. 确定挡土墙的支护结构和加固措施五、挡土墙的验算与优化1. 利用数值模拟方法进行挡土墙验算2. 分析挡土墙的应力和变形分布3. 考虑不同设计方案的比较和评估4. 优化挡土墙的结构和参数5. 判定挡土墙的验算结果和安全性总结:综上所述,挡土墙的设计和验算是一个复杂的过程,需要综合考虑土体性质、挡土墙的几何形状、土体与结构的相互作用等多个因素。
通过合理的土体性质分析、挡土墙几何形状设计、相互作用分析、结构设计以及验算与优化,可以确保挡土墙的稳定性和安全性。
在实际工程中,还需参考相关设计规范和经验,以确保挡土墙的设计与验算符合标准要求。
挡土墙课程设计计算书一、设计资料1、墙身构造拟采用重力式挡土墙,墙高为 5m,墙顶宽度为 1m,墙背仰斜坡度为 1:025(即α = 1404°),墙面垂直。
墙身材料采用浆砌块石,砌体容重为 22kN/m³,砌体容许压应力为σa = 500kPa,容许剪应力为τ =80kPa,基底摩擦系数为μ = 04。
2、填土资料墙后填土为砂性土,重度为 18kN/m³,内摩擦角为 30°,填土表面水平,无均布荷载作用。
3、地基资料地基为粉质黏土,重度为 19kN/m³,地基容许承载力为σ0 =200kPa。
二、主动土压力计算1、破裂角θ的计算假设破裂面交于荷载范围内,根据库仑土压力理论,破裂角θ应满足:\\tan\theta =\frac{\cos(\alpha +\varphi)}{\cos\alpha \sin\varphi}\\\tan\theta =\frac{\cos(1404°+30°)}{\cos1404°\sin30°}\approx 070\\\theta \approx 35°\2、主动土压力系数 Ka 的计算\Ka =\frac{\cos^2(\alpha \theta)}{\cos^2\alpha \cos(\alpha +\theta) \cos(\theta \varphi)}\\Ka =\frac{\cos^2(1404° 35°)}{\cos^21404°\cos(1404°+35°)\cos(35° 30°)}\approx 0307\3、土压力作用点高度 z 的计算\z =\frac{h}{3} \frac{\tan\alpha}{\tan\theta}\\z =\frac{5}{3} \times \frac{\tan1404°}{\tan35°}\approx 107m\4、主动土压力 Ea 的计算\Ea =\frac{1}{2}\gamma h^2 Ka\\Ea =\frac{1}{2} \times 18 \times 5^2 \times 0307 \approx 695kN/m\三、稳定性验算1、抗滑稳定性验算\F_s =\mu (G + Ey)\其中,G 为挡土墙自重,Ey 为土压力的水平分力。
第三章挡土墙设计与验算说明书挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。
按照墙的设置位置,挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。
重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。
一般多用片(块)石砌筑,在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。
重力式挡土墙圬工量大,但其型式简单,施工方便,可就地取材,适应性强,故被广泛采用。
当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近,基础情况相似时,应优先选用路肩墙,按路基宽布置挡土墙位置,因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚,大量减少填方和占地。
若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低,而且基础可靠时,宜选用路堤墙,并作经济比较后确定墙的位置。
沿河堤设置挡土墙时,应结合河流情况来布置,注意设墙后仍保持水流顺畅,不致挤压河道而引起局部冲刷。
3.1挡土墙的布置3.1.1挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行,布置后绘成挡土墙正面图。
布置的内容有:1.确定挡土墙的起讫点和墙长,选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。
路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中,或采用锥坡与路堤衔接,与桥台连接时,为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出,需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。
路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门,翼墙的设置做到平顺衔接;与路堑边坡衔接时,一般将墙高逐渐降低至2m以下,使边坡坡脚不致伸入边沟内,有时也可以横向端墙连接。
2.按地基及地形情况进行分段,确定伸缩缝与沉降缝的位置。
3.布置各段挡土墙的基础。
墙趾地面有纵坡时,挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。
但地基为岩石时,为减少开挖,可沿纵向做成台阶,台阶尺寸视纵坡大小而定,但其高宽比不宜大于1:2。
4.布置泻水孔的位置,包括数量、间隔和尺寸等。
3.1.2挡土墙的横向布置横向布置,选择在墙高最大处,墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。
根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料,进行挡土墙设计或套用标准图,确定墙身断面、基础形式和埋置深度,布置排水设施等,并绘制挡土墙横断面图。
3 挡土墙设计与验算3.1 设计资料以本设计段中K5+320桩号的横断面为例,此路堤左边坡经边坡稳定计算虽然稳定,但从避免多占农田,减少土石方、拆迁方面考虑,仍需设置挡墙。
此桩号填方高度达7.31米,中线与右公路用地界限之间的距离为30.78米,占用了大量的土地面积,尤其是K5+260-K5+400右侧有较多建筑物需要拆迁,故在此段右侧设置挡土墙,设置挡土墙后,将会大幅度收缩坡脚,减少拆迁工作量,降低公路总造价。
拟在本段采用俯斜式浆砌片石式路堤挡土墙,墙高H=6.91米,墙顶填土高度a=2米;填土边坡为1:1.5;填料容重γ=18kN/m3,土基的粘聚力c=25Kpa ,内摩擦角30°,查《路基设计规范》得粘性土填料,墙高大于6m 时综合内摩擦角取值为30°-35°,这里取φ=30°.墙背墙背选用俯斜1:0.3(a=16.7°),δ=φ/2=15°,墙面垂直;地基容许承载力为[]=0σ380Kpa,由设计资料基底土多为可塑性粘土,基底摩擦系数取f=0.3。
墙身分段长度为10米。
设计荷载为公路Ⅰ级。
采用7.5号砂浆,25号片石,砌体容重=23kN/m 。
3.2 换算车辆荷载据《路基设计规范》(JTG D30-2004),将车辆荷载简化换算为路基填土的均布土层,全断面布载,由车辆荷载引起的附加土侧压力按等代均布土层厚度计算:依据规范当墙高H 0.2≤m 时,q 取20.0;当墙高H ≥ 10.0m 时,q 取10.0;墙高在2-10米之间时,附加荷载强度用直线内插法计算。
因此这里内插得q=13.86kN/m 3,所以γqh o ==0.77,γ为墙后填土容重18kN/m 3。
3.3 主动土压力计算3.3.1 假设破裂面交于荷载内H=6.81m,a=2m,b=3m,h 0=0.64m,d=0.75m,墙背倾斜角α=16.7°,土的内摩擦角φ=30°,δ=15°,ψ=αδ++φ=61.7°。
第三章 挡土墙设计与验算说明书3.1设计资料3.1.1墙身构造本设计段中的K68+580到K58+620许多处横断面路基高度太高,为了收缩边坡,增强路基的稳定性,在本路段按需求设计路堤挡土墙,其尺寸与分布见平面图与横断面图。
拟采用浆砌片石俯斜式路堤挡土墙,墙高H=8米,墙顶填土高为1.52米,墙顶宽 1.3米,底水平宽 4.24米,墙背俯斜坡度为0.24(α=13°35'),基底倾斜0.2( 1112'a = ), δ= φ/2=15°。
3.1.2土壤地质情况填土为粘性土,土的粘聚力C=20kpa,采用等效内摩擦角 =arctan(tan +c/rH)计算得φ=30°,容重为3/18m KN =γ,粘性土地基,容许承载力为[]=0σ350Kpa,基底摩擦系数f=0.4。
3.1.3墙身材料采用M7.5号砂浆砌25号片石,砌体容重为γk =24KN/m 3;按规范:砌体容许压应力为[]=a σ600KPa,容许剪应力为[]=τ100KPa,容许拉应力为[]wl σ=60KPa 。
3.1.4车辆荷载根据<<路基设计规范>>(JTGD30-2004),车辆荷载为计算方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用全断面布载。
换算土层厚:h 0=q/r=12.5/18=0.694h0:换算土层高度q:车辆荷载附加荷载强度,墙高小于2米,20KN/m2;墙高大于10米,取10KN/m2;墙高在2~10米之间,附加荷载强度用直线内插法计算。
γ为墙后填土容重γ=18 KN/m3.2墙背土压力计算对于墙趾前土体的被动土压力Ep ,在挡土墙基础一般埋深的情况下,考虑到各种自然力和人畜活动的作用,以偏于安全,一般均不计被动土压力,只计算主动土压力。
本设计任务段的路堤挡土墙,采用一级台阶,分析方法采用“力多边形法”,按粘性土的公式来计算土压力;边坡坡度为1:1.5,('1()33421.5aretg β== ).其计算如下:图3-1墙截面尺寸图3.2.1破裂面计算假设破裂面交于荷载中部,则:=(2.2+8+2*0.694)*(8+2.2)/2=59.099=2.2*3.3/2+(3.3+0.75)*0.694-0.5*0.694*(8+2*2.2+2*0.694)*0.24 =5.292336.1)09.59/292.54826.1(*)4826.15774.0/1(4826.1)(*)t =+++-=+++-=tg ψA B tg ψ(ctg tg ψg θOO ϕ其中:11153056a ψδϕ=++=︒+︒+︒=︒αtg h a H H h d b ab B )22(5.0)(2/000++-++=破裂角:θ=arctgθ=53.18°3.2.2破裂面的验算:破裂面至墙踵(H θ=(8+2.2)×tg53.18°=12.985m荷载内缘至墙踵-H tg α+b+d=-8×0.20+3.3+0.75=5.65m荷载外缘至墙踵b+d +bo-H tg α=3.3+0.75+59.099-8*0.2=61.389m由以上数据知5.65<12.985<61.389,破裂面交于陆基面的中部。
第一章挡土墙设计与验算(手算)1.设计资料1.1 地质情况:地表下1 m内为亚粘土层,容重γd=18kN/m3,内摩擦角ϕd=23º ,摩擦系数f d =0.5 ; 1m以下为岩层,允许承载力[σd] =700kPa,此岩层基底摩擦系数取 f d =0.61.2 墙背填料选择就地开挖的碎石作墙背填料,容重γt=19kN/m 3 ,内摩阻角ϕt=43°,墙背摩擦角δt=21.51.3 墙体材料采用M7.5砂浆40号片石通缝砌体,砌体容重γqr=25kN/m3,砌体摩擦系数f q =0.45 , 允许偏心距[e q] =0.25B ,允许压应力[σqa] =1200kPa,允许剪应力[τqj] =90kPa,允许拉应力[τql]=90kPa,允许弯拉应力[τqwl]=140kPa 2.技术要求2.1 设计荷载:公路Ⅰ级2.2 分项系数:Ⅰ类荷载组合,重力γG=1.2 ,主动土压力γQ1=1.42.3 抗不均匀沉降要求:基地合力偏心距[e]≤1/5B3.挡土墙选择根据平面布置图,K2+040~K2+100为密集居民区,为收缩坡角,避免多占用地,同时考虑减小墙高,因此布置仰斜式路堤挡土墙。
K2+080处断面边坡最高,故以此为典型断面布置挡土墙4.基础与断面的设计1、换算荷载土层高h当m 2≤H 时,aKP q 0.20=;当m H 10≥时,aKP q 10=由直线内插法得:H=9m 时,()aKP q 25.1162102102020=-⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛---=换算均布土层厚度:m qh 25.1925.110===γ2、断面尺寸的拟订根据《路基路面工程》(第三版)关于尺寸的设计要求,如下图拟订断面,将墙基埋置于岩层上,深度为1.5m ,α=14°:5.挡土墙稳定性验算(参照《路基路面工程》(第三版))5.1 主动土压力计算:⑴ 破裂角θ试算假设破裂面交于荷载内,由主动土压力计算公式有:=++=δαϕψ50.5°42.0)2()()22()(2000=+++++-++=h a H a H tg h a H H d b h ab A α破裂角θ有,72.0))((=+++-= A tg tg ctg tg tg ψψϕψθ 解得,θ=35.8° 验算破裂面位置:破裂面堤顶距墙踵 =+θtg a H )(9.45m荷载外侧(近路肩)边缘距墙踵 21.9=-+αHtg d b m 荷载内侧(近中线)边缘距墙踵 +-+αHtg d b b0 =14.71m 所以,9.21m<9.45m<14.71m 故破裂面交于荷载内侧,与假设相符 (2)主动土压力系数K 和1K 求解09.0)()sin()cos(=+++=αθϕθϕθtg tg K 06.11=+=αθtg tg dh 40.72=+-=αθθtg tg atg b h54.04.706.19314=--=--=h h H h55.12)21(2124031=+-+=H h h H h H aK(3)求主动土压力aE 及aE 对墙趾力臂ZKNKK a 88.10955.109.09192121212=⨯⨯⨯⨯=H =E γ、 KN E a x 94.108)cos(=+E =δαKNE a y 34.14)sin(=+E =δαm K H H h h h h H a H Z y 0.33)23()(31244023=-+-+=mb tg Z B Z y x 6.21=+-=α (b1=0.6m 为墙趾加宽)5.2 墙自重W 及W 到墙趾力臂ZW (1)墙身W1及ZW1W1 = V γqr = (H-h1) B ☓ 25 = 253.13KNZW1 = h1tg α + b1 + 0.5B + 0.5(H-h1)tg α = 2.46m (2)墙基W2及ZW2W2 = V γqr = (B+b1)h1 ☓ 25 = 41.63KN ZW2 = 0.5(B+b1) + 0.5h1tg α = 1.04m 5.3 抗滑稳定性验算;为增强抗滑稳定性,基底做成 0.2:1 向内倾斜,W=W1+W2 =294.76KNKNE x 94.108= ,KNE y 34.14= , α0=11.3°, f =0.6()xQ y Q W W E ≥+E +101tan 9.09.0γαμγ(4.11=Q γⅠ组合) ,代入解得 左边=224.22>152.52 故,抗滑稳定性符合要求 5.4 抗倾覆稳定性验算:W1=253.13KN ,ZW1=2.46m ,W2=41.63 KN ,ZW2=1.04 m ,EX=108.94KN EY=14.34KN ,ZX=2.6m ,Zy=3.0m()0)(9.012211>Z E -Z E ++Z Y x X y W W Q Z W W γ(4.11=Q γⅠ组合) ,代入解得 左边=194.05>0故,抗倾覆稳定性符合要求 5.5 偏心距验算基底宽B2=1.8m)(()()[]36.0512.002.506Z E -4.12.19.04.12.1220YX 2211010121===++-=+++-==Be Z E Z W Z W Sin E Cos E W M M B N M e X Y W W X Q Y Q G E G <αγαγγ故,基底偏心距符合要求 5.6 基底应力验算3.0612.02==B e <,()02.506in os 01011=++=αγαγγS E C E W N X Q Y Q G()⎥⎦⎤⎢⎣⎡±=±=8.112.0618.102.506)61(2212,1B e B N σ=168.67~393.57KPa <1.2[σd] =840KPa 故,基底应力符合要求 5.7 截面强度验算:取墙身底所在截面验算,B1=1.25m e0=0.12m 截面偏心距验算Z1W1=ZW-h1tg α-b1=1.63m ,Z1x=Zx-B1=2.0m , Z1y=Zy-h1=2.1m[]25.0517.0-221y 1111111111111===+-+-=-=Be E W Z E Z E Z W B Z B e yX X Y W N <故,截面偏心距符合要求 截面抗压强度验算)(()748.48534.144.113.2532.15.1110=⨯+⨯=+=Q Q G G J N N N γγγ()()9.0121256121081=+-=B e B e K αKK J A N γσα/a ≤4.58431.2/120025.19.0/a =⨯⨯= K K A γσα所以有, NJ=485.748<K K A γσα/a故,截面抗压强度符合要求 截面稳定性验算KK K J A N γσαψ/a ≤()[]69.0)/(161311210=+-+=B e S S S K ββαψβs=2H1/B1=12.96 αs =0.0025.931/a =K K K A γσαψ所以有, NJ=485.748<KK K A γσαψ/a 故,截面稳定性符合要求 截面抗剪验算)(qY K J J J f E W A Q 11/++≤γσ()86.12434.1413.25345.025/90/11t=+⨯+⨯=+B N f A K J J γσ94.1081==X J E Q )(qY K J J f E W A 11/++γσ<故,截面抗剪强度符合要求。
挡土墙计算说明书一、工程概述本工程为_____挡土墙,位于_____地段,主要用于_____。
挡土墙的高度为_____米,长度为_____米,采用_____材料砌筑。
二、设计依据1、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)2、《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)3、《砌体结构设计规范》(GB 50003-2011)4、工程地质勘察报告三、荷载计算1、土压力根据朗肯土压力理论,计算主动土压力系数。
考虑土的重度、内摩擦角等参数,计算不同深度处的土压力值。
2、墙后土压力分布假定土压力为线性分布,计算土压力合力及其作用点位置。
3、其他荷载考虑墙顶可能的活荷载,如行人、车辆等。
四、稳定性验算1、抗滑移稳定性验算计算挡土墙在水平方向的抗滑力和滑动力,判断是否满足抗滑移要求。
考虑基底摩擦系数、土压力水平分力等因素。
2、抗倾覆稳定性验算计算挡土墙绕墙趾的抗倾覆力矩和倾覆力矩,判断是否满足抗倾覆要求。
考虑墙身自重、土压力作用点位置等因素。
五、地基承载力验算1、计算基底压力考虑墙身自重、土压力等作用,计算基底平均压力和最大压力。
2、验算地基承载力根据地质勘察报告提供的地基承载力特征值,判断基底压力是否满足要求。
六、墙身强度验算1、砌体强度验算计算墙身所受的正应力和剪应力,判断是否超过砌体的强度设计值。
2、混凝土强度验算(如有)对于采用混凝土的部分,计算其正截面和斜截面的承载力。
七、排水设计1、排水措施说明在挡土墙背后设置排水盲沟、泄水孔等排水设施的布置和尺寸。
2、防止水侵蚀采取措施防止水流对挡土墙基础和墙身的侵蚀。
八、施工注意事项1、基础施工确保基础的埋深和尺寸符合设计要求,基底应平整、坚实。
2、材料选择选用质量合格的砌体材料和砌筑砂浆,保证强度和耐久性。
3、砌筑质量严格按照施工规范进行砌筑,保证灰缝饱满、墙体垂直平整。
4、监测与维护在施工过程中和使用期间,应定期对挡土墙进行监测,发现问题及时处理。
挡土墙设计及验算(总6页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--挡土墙设计设计条件:双向四车道设计车速为80km/h的一级公路某横断面,设计荷载公路-I 级,拟设一段路肩挡土墙(重力式挡土墙墙身材料采用号砂浆,25号片石;衡重式挡土墙墙身材料采用10号砂浆,50号片石;悬臂式挡土墙墙身材料采用C30钢筋混凝土)。
路基填土(砂性土)高度为4m,基底为饱和的砂性土地基,基底摩擦系f=,地基承载力130 KPa,墙身分段长度为10m。
回填土为砂类土,内摩擦角φ=35°,墙背与填土间的摩擦角°,容重为γ=18kN/m3。
广州市抗震设防烈度为7度(),只采取抗震构造措施,计算不考虑地震作用。
Q:1.墙底摩擦系数取值及其影响2.地基土内摩擦系数取值及其影响3.墙后填土内摩擦角取值及其影响4.主动土压力受什么影响5.地基承载力特征值提高系数(含墙趾值提高系数、墙踵值提高系数、平均提高系数)如何选定6.不均匀沉降是什么原因导致参数如何体现7.不同类型挡土墙的适用性如何挡土墙的设计与验算(以极限状态设计的分项系数法进行设计):(1) 进行车辆荷载换算;(2) 利用有关设计手册中的相应公式,计算主动土压力,求出土压力的大小、方向及作用点;(3) 设计挡土墙截面:先拟定墙身尺寸,然后进行:a) 抗滑稳定性计算;b) 抗倾覆稳定性验算;c) 基底应力验算;d) 截面应力验算;e) 挡土墙截面尺寸的调整与选取。
(4) 画出选用的挡土墙横断面图,整理计算书等有关设计文件。
一、挡土墙形式的选择:选择原则:(1)用途、高度与重要性;(2)地形、地质条件;(3)就地取材、经济、安全。
1.重力式挡土墙(gravity bulkhead)靠自重保持稳定,适用于H< 5m 的低墙。
材料:块石、砖、素砼(plain concret)。
优点:结构简单、施工方便、可就地取材,应用较广。
第三章挡土墙设计与验算说明书挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。
按照墙的设置位置,挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。
重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。
一般多用片(块)石砌筑,在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。
重力式挡土墙圬工量大,但其型式简单,施工方便,可就地取材,适应性强,故被广泛采用。
当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近,基础情况相似时,应优先选用路肩墙,按路基宽布置挡土墙位置,因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚,大量减少填方和占地。
若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低,而且基础可靠时,宜选用路堤墙,并作经济比较后确定墙的位置。
沿河堤设置挡土墙时,应结合河流情况来布置,注意设墙后仍保持水流顺畅,不致挤压河道而引起局部冲刷。
3.1挡土墙的布置3.1.1挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行,布置后绘成挡土墙正面图。
布置的内容有:1.确定挡土墙的起讫点和墙长,选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。
路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中,或采用锥坡与路堤衔接,与桥台连接时,为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出,需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。
路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门,翼墙的设置做到平顺衔接;与路堑边坡衔接时,一般将墙高逐渐降低至2m以下,使边坡坡脚不致伸入边沟内,有时也可以横向端墙连接。
2.按地基及地形情况进行分段,确定伸缩缝与沉降缝的位置。
3.布置各段挡土墙的基础。
墙趾地面有纵坡时,挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。
但地基为岩石时,为减少开挖,可沿纵向做成台阶,台阶尺寸视纵坡大小而定,但其高宽比不宜大于1:2。
4.布置泻水孔的位置,包括数量、间隔和尺寸等。
3.1.2挡土墙的横向布置横向布置,选择在墙高最大处,墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。
根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料,进行挡土墙设计或套用标准图,确定墙身断面、基础形式和埋置深度,布置排水设施等,并绘制挡土墙横断面图。
3.1.3平面布置对于个别复杂的挡土墙,如高、长的沿河曲线挡土墙,应作平面布置,绘制平面图,标明挡土墙还应绘出河道及水流方向,防护与加固工程等。
3.2挡土墙的基础埋置深度1.对于土质地区,基础埋置深度应符合下列要求:1)无冲刷时,应在天然地面以下至少1m;2)有冲刷时,应在冲刷线以下至少1m;2.受冻胀影响时,应在冻结线以下不少于0.25m。
当冻深超过1m时,采用1.25m,但基底应夯实一定厚度的砂砾或碎石垫层,垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。
碎石、砾石和砂类地基,不考虑冻胀影响,但基础埋深不宜小于1m。
3.对于岩石地基,应清除表面风化层。
当风化层较厚难以全部清除时,可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。
墙趾前地面横坡较大时,应留出足够的襟边宽度,以防止地基剪切破坏。
4.当挡土墙位于地质不良地段,地基土内可能出现滑动面时,应进行地基抗滑稳定性验算,将基础底面埋置在滑动面以下或采用其它措施,以防止挡土墙滑动。
3.3排水设施挡土墙应设置排水措施,以疏干墙后土体和防止地面水下渗,防止墙后积水形成静水压力,减少寒冷地区回填土的冻胀压力,消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。
排水措施主要包括:设置地面排水沟,引排地面水;夯实回填土顶面和地面松土,防止雨水及地面水下渗,不要时可加设铺砌;对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固,一防止边沟水渗入基础;设置墙身泄水孔,排除墙后水。
浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。
墙高时,可在墙上部加设一排汇水孔。
排水孔的出口应高出墙前地面0.3m ;若为路堑墙,应高出边沟水位0.3m ;若为浸水挡土墙,应高出常水位0.3m 。
为防止水分渗入地基,下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm 厚的粘土隔水层。
泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层,以免孔道阻塞。
3.4沉降逢与伸缩缝为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂,需根据地质条件的变异和墙高,墙身断面的变化情况设置沉降缝。
为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝,以内感设置伸缩缝。
设计时,一般将沉降缝与伸缩缝合并设置,沿路线方向每隔10~15m 设置一道,兼器两者的作用,缝宽2~3m ,缝内一般可用胶泥填塞,但在渗水量大,填料容易流失或冻害严重地区,则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料,沿内、外、顶三方填塞,填深不宜小于0.15m 。
3.5挡土墙设计验算本设计中,在K184+560-K184+600m 段,由于填土路基边坡高度为5m-10m ,适合设置挡土墙以减少用地量。
其中在K184+570m 出设置一高度为6m 的挡墙,挡墙的填土高度为2m 。
3.5.1 设计资料①墙身构造:采用浆砌片重力式路堤墙,墙高6m ,墙身分长度10m ,墙图边坡1:1.5,仰斜墙背1:0.25('1402α︒=-)。
②设计荷载:公路I 级 ③土壤地质情况:土质为砂性土,取最不利情况,37ϕ=︒,318/kN m γ=,填土与墙背的摩擦角12δϕ=,容许承载力[]300KPa σ=,基底摩擦系数4.0=f 。
挡土墙示意图图3-1 重力式挡土墙计算示意图④强身材料:2.5号浆砌片,25号片石,砌体容重322/k K N m γ=,容许压应力[]600x KPa σ=,容许剪应力[]100KPa τ=,容许拉应力[]60xl KPa σ=。
(2)车辆荷载换算换算土层0150.72217.6(118%)q h r ===++ (3)求破裂角0002()(22)tan 3 4.520.722(4.50.75)6(62320.722)0.25()(2)(63)(6620.722)0.4388ab h b d H H a h aA H a H a h +++++⨯+⨯⨯++⨯+⨯+⨯⨯==++++++⨯=tan tan tan 41.50.8262θϕ=-+=-+=则arctan 0.82639.56θ︒==。
演算是否交于荷载内堤顶破裂面至墙踵:()tan 90.82627.436H a θ+=⨯= 荷载内缘至墙踵:tan 4.560.250.75 6.75b H a d -+=+⨯+= 荷载外缘至墙踵:0tan 12.35b H a d b -++= 则6.757.43612.35<<故假定正确。
(4)求主动土压力系数K 和1Kcos()cos(39.5437)(tan tan )(tan 39.540.25)sin()sin(39.5441.5)0.134K a θϕθθψ++=+=⨯-++= 10.751.302tan tan tan 39.540.25d h a θ===+-3tan 4.53tan 49.54 3.512tan tan 0.82620.25b a h a θθ--⨯===+-4136 1.302 3.512 1.086h H h h =--=--=3041222223 3.51220.722 1.0861(1)1(1) 1.458666h h h a K H H H ⨯⨯⨯=+-+=+⨯-+= (5)求主动土压力作用点位置x Z221223044221111860.134 1.45866.0422cos()66.04cos(14.118.5)65.84sin()66.04sin(14.118.5) 5.18()(32)63(6 3.512)0.722 1.086(3 1.08626)33336 1.423X y y E H KK E E a E E a a H h h h h H H Z H K γδδ==⨯⨯⨯⨯==+=⨯-+==+=⨯-+=-+-⨯-+⨯⨯⨯-⨯=+=+⨯⨯2.076=倾斜基底,土压力对墙踵的力臂改为111110.190 2.0760.190 1.56 1.78tan 1.56 1.780.25 2.01y y x y Z Z b Z b Z a =-⨯=-⨯==-=+⨯=(5) 设计挡土墙截面:计算墙身重及力臂G Z 如表7-1:表中,G ——挡土墙自重;E x ,E Y ——墙背主动土压力的水平与垂直分力; α0——基底倾斜角,°;μ——基底摩擦系数,查经验系数表取0.4;r Q1——主动土压力分项系数,当组合为Ⅰ、Ⅱ时,r Q1=1.4。
3.5.2 稳定性验算 (1)抗滑稳定验算()()()()102010121.1 1.11.1200.86 1.4 5.1865.840.2 1.466.040.20.41.1200.86 1.4 5.180.2 1.465.84 1.466.04319.730Q y X Q Q y Q X Q P G E E tg Etg u G E tg E E γαγαγαγγ⎡⎤++-++-+⎣⎦=⨯+⨯+⨯-⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦+⨯+⨯⨯-⨯+⨯=>()[]00200.86( 5.1866.04)0.20.466.0466.04200.860.2X C X N E E tg u E K E Ntg αα+-+⎡⎤⎣⎦=-+-+⨯⨯+=-⨯10.7 1.3=>故抗滑稳定性符合要求。
(2)抗倾覆稳定性验算[]11221010195.8 1.49 5.06 1.02 1.7865.84 2.012.31 1.5a a y y X x G Z G Z E Z K E Z K ++=⨯+⨯+=⨯=>=符合抗倾覆要求稳定。
(3)基底应力验算111111221112110.1900.250.9530.953 1.56 1.487195.8 1.49 5.06 1.02 5.18 1.7865.84 2.01195.80 5.06 5.180.653111.4070.6530.0505220.750.1866G G y y x X N yN B b b b cmG Z G Z E Z E Z Z G G E e B Z Be m=-⨯==⨯=++-=++⨯+⨯+⨯-⨯=++==-=⨯-=≤⨯=[]1,21106200.86 5.1860.0505(1)(1)1.487 1.478138.56(10.204)116.83300110.29yG E e B B KPa σσ++⨯=±=±=⨯±=<=满足基底应力设计要求。