重力式挡土墙设计计算书教学版

挡土墙设计计算书

1 工程概况

挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的形式，挡土墙可以分为重力式挡土墙，加筋挡土墙。锚定式挡土墙，薄壁式挡土墙等形式。本设计采用重力式挡土墙。

2 挡土墙设计资料

1.浆砌片石重力式路堤墙，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1:0.15-1:0.35。

2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路－II级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、II。

3.墙背填土容重γ＝17.8kN／m3，计算内摩擦角Φ＝42°，填土与墙背间的内摩擦角δ＝Φ/2=21°。

4.地基为砂类土，允许承载力[σ]=810kPa，基底摩擦系数μ＝0.43。

5.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石，砌体a=22kN/m3，砌体允许压应力为600akPa，允许剪应力[]=100kPa，允许拉应力[wl]=60 kPa。

3 拟定计算参数

挡墙高度H=4m

填土高度a=2m

墙面倾斜坡度：1:0.25

墙背倾斜坡度：1:0.25

墙底倾斜坡率：0 扩展墙趾台阶：1级台阶，宽b1=0.3m，高h1=0.5m。

填土边坡坡度为1:1.5；填土内摩擦角：042，填土与墙背间的摩擦角212/；

墙背与竖直平面的夹角036.1425.0arctan

墙背填土容重17.8kN/m3

地基土容重：17.7kN/m3

挡土墙尺寸具体见图1.1。

图1.1 挡土墙尺寸

4 车辆荷载换算

4.1试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度

(1) 不计车辆荷载作用00h

假定破裂面交于荷载内侧，计算棱体参数0A、0B：

18)42(21)(21))(2(212200HaHahHaA

7)036.14tan()224(4213221tan)2(21210aHHabB

389.018700ABA 964.4821036.1442；

715.0)389.0964.48(tan)964.48tan42(cot964.48tan))(tantan(cottantanA

则：69.3342325.04arctan57.35715.0arctan

计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B：

mbHaHB29.03)036.14tan(4715.0)24(tantan)(

由于路肩宽度d=1.5m>B=0.29m，所以可以拟定破裂面交与荷载内侧。

(2) 计算积极土压力及其作用位置

cos+=tantansin+K=cos33.69+42tan33.69tan14.04sin33.69+48.96（）=0.115

mdh226.325.0715.05.1tantan1

mabh376.325.0715.0715.023tantantan3

312.00)42376.31(42212)21(2124031HhhHhHaK

最大积极土压力：

211=2EHKK=0.5*17.8*42*0.115*0.312=5.11 Kn

土压力的水平和垂直分力为：

cosxEE=5.11*cos(-14.036+21)=5.07

sinyEE=5.11*sin(-14.036+21)=0.62

作用位置：

mKHHhhhhHaHZy39.1312.0430)376.34(2343)23()(3221244023

mZBZYx64.0)037.14tan(39.129.0tan 4.2计车辆荷载作用时破裂棱体宽度

5 抗滑稳定性验算

为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。在一般情况下：

Q10Q1(0.9)0.9tanyxGEGE (1.1)

式中：G── 挡土墙自重；

xE，yE── 墙背积极土压力的水平与垂直分力；

0──基底倾斜角(°)；

 ──基底摩擦系数，此处根据已知资料，43.0；

Q1 ──积极土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时，Q1=1.4；当组合为Ⅲ时，Q1=1.3。

mkNG/3.9122)5.03.041(

因此，该挡土墙抗滑稳定性满足规定。

6 抗倾覆稳定性验算

为保证挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，

Q10.9()0GyxxyGZEZEZ (1.2)

式中：GZ──墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离(m)；

xZ──土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离(m)；

yZ──土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离(m)。

082.40)39.185.2564.016.3(4.1967.03.919.0kN

7 基底应力及合力偏心距验算

为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。

(1)基础底面的压应力

①轴心荷载作用时

1NpA (1.3)

式中：p──基底平均压应力(kPa)；

A──基础底面每延米的面积，即基础宽度，B1.0(2m)；

1N──每延米作用于基底的总竖向力设计值(kN)；

10011()cossinyxGQQNGEWE (1.4)

其中：yE──墙背积极土压力（含附加荷载引起）的垂直分力(kN)；

xE──墙背积极土压力（含附加荷载引起）的水平分力(kN)；

W──低水位浮力(kN)（指常年淹没水位）。

②偏心荷载作用时

作用于基底的合力偏心距e为

1MeN (1.5)

式中：M──作用于基底形心的弯矩，可按下表采用。 作用于基底的合力偏心距e为：

2BeC (1.6)

其中：

B=1+0.3=1.3m

则22.063.16074.0576.023.1Be

所以基础底面的压应力满足规定。

(2)基底合力偏心距

基底合力偏心距应满足表的规定

表1.1 各地基条件下的合力偏心距

地基条件 合力偏心距

地基条件 合力偏心距

非岩石地基 e0 ≤B/6 软土、松砂、一般黏土 e0 ≤B/6

较差的岩石地基 e0 ≤B/5 紧密细砂、黏土 e0 ≤B/5

坚密的岩石地基 e0 ≤B/4 中密砂、砾石、中砂 e0 ≤B/4

由以上计算可知，基底合力偏心距满足规定。

(3)地基承载力抗力值

①当轴向荷载作用时

pf (1.7)

式中：p──基底平均压应力；

f──地基承载力抗力值(kpa)。 ②当偏心荷载作用时

1.2pf (1.8)

所以满足地基承载力规定。

8 墙身截面强度验算

为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择12个控制断面进行验算，如墙身底部、1∕2墙高处、上下墙（凸形及衡重式墙）交界处。

此处选择一半墙高处进行验算

(1)强度计算

jKKKNAR (1.9)

按每延米墙长计算：

011()jGGQQNNN (1.10)

式中：jN──设计轴向力(kN)；

0──重要性系数，取为1.0；

GN、G──恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力(kN)和相应的分项系数；

1QN──积极土压力引起的轴向力(kN)；

1Q──积极土压力引起的轴向力的分项系数；

K──抗力分项系数，取为2.31； KR──材料极限抗压强度(kpa),=1275kPa；

A──挡土墙构件的计算截面积 ()，A=12m；

K──轴向力偏心影响系数。

故强度满足规定。

(2)稳定计算

jKKKKNARA (1.11)

式中：jN、K、 A、K意义同式(3.10)；

K──弯曲平面内的纵向翘曲系数，按下式计算：

011(3)116()KssseB (1.12)

s──2H/B，H为墙有效高度，B为墙的宽度(m)；

一般情况下挡土墙尺寸不受稳定控制，但应判断是细高墙或是矮墙。当H/B小于10时为矮墙，其余则为细高墙。对于矮墙可取K=1，即不考虑纵向稳定。此处H/B=4/1=4<10,故K=1

故稳定满足规定。

同理，选择墙身底部进行验算，经验算强度与稳定均满足规定。

故所设计的挡土墙满足规定。 9 基础截面强度验算

10 相应结构的内力和配筋计算

挡土墙验算计算书（理正岩土）

重力式挡土墙验算[执行标准：公路]

计算项目： 重力式挡土墙 2

计算时间： 2023-10-28 11:18:27 星期二

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1 工程概况

1.1 原始条件:

1.2 墙身尺寸:

墙身高: 4.000(m)

墙顶宽: 0.500(m)

面坡倾斜坡度: 1:0.250

背坡倾斜坡度: 1:-0.050