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1、挡土墙设计实例挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基地；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。根据挡土墙的设置位置不同，分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙；墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙；设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙；设置于山坡上，支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。本实例中主要讲述了5种常见挡土墙的设计计算实例。1、 重力式挡土墙-原始条件: 墙身尺寸:
2、墙身高: 6.500(m) 墙顶宽: 0.660(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.250 背坡倾斜坡度: 1:0.200 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: 0.300(m) 墙趾台阶h1: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙底倾斜坡率: 0.200:1 物理参数: 圬工砌体容重: 23.000(kN/m3) 圬工之间摩擦系数: 0.400 地基土摩擦系数: 0.500 砌体种类: 片石砌体 砂浆标号: 5 石料强度(MPa): 30 挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: 35.000(度) 墙后填土粘聚力: 0.000(kPa) 墙后填土容重: 19.000(kN/m3
3、) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 18.000(kN/m3) 修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 1.200 墙踵值提高系数: 1.300 平均值提高系数: 1.000 墙底摩擦系数: 0.500 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 土压力计算方法: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 2 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 3.000 2.000 0 2 5.000 0.000 0 坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 20.000(度) 墙顶
4、标高: 0.000(m) 挡墙分段长度: 10.000(m)=组合1（仅取一种组合计算）= 组合系数: 1.000 1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 2. 墙顶上的有效永久荷载 分项系数 = 1.000 3. 墙顶与第二破裂面间有效荷载 分项系数 = 1.000 4. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 5. 车辆荷载引起的土侧压力 分项系数 = 1.000 = 土压力计算 计算高度为 7.309(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 28.320(度) 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 28.320(度) Ea=244.312 Ex=214.072 Ey=117.7
5、36(kN) 作用点高度 Zy=2.627(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在 墙身截面积 = 15.518(m2) 重量 = 356.925 kN(一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下: 基底倾斜角度 = 11.310 (度) Wn = 349.993(kN) En = 157.432(kN) Wt = 69.999(kN) Et = 186.825(kN) 滑移力= 116.827(kN) 抗滑力= 253.713(kN) 滑移验算满足: Kc = 2.172 1.300 滑动稳定方程验算： 滑
6、动稳定方程满足: 方程值 = 164.582(kN) 0.0 地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向: 滑移力= 214.072(kN) 抗滑力= 252.070(kN) 地基土层水平向: 滑移验算不满足: Kc2 = 1.177 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 649.592(kN-m) 0.0(三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力 = 507.426(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=805.628(kN-m) 基础底面宽度 B = 4.127 (m) 偏
7、心距 e = 0.476(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.588(m) 基底压应力: 趾部=208.008 踵部=37.896(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 208.008 / 37.896 = 5.489 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.476 = 0.167*4.127 = 0.688(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=208.008 = 600.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=37.896 = 650.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=122.952 = 500.000(kPa)(四) 基础强度验
8、算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 13.946(m2) 重量 = 320.764 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.134 (m) 相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx = 3.521 (m) 相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy = 1.818 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 438.499(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=710.021(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.619(m) 截面宽度 B = 3.885 (m) 偏心距 e1 = 0.32
9、3(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.323 = 0.250*3.885 = 0.971(m) 截面上压应力: 面坡=169.225 背坡=56.514(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 169.225 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= 9.954 = 80.000(kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 438.499(kN) 轴心力偏心影响系数醟 = 0.923 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 3.885(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗
10、力分项系数鉬 = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 0.997 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 438.499 = 2484.452(kN) 计算稳定时: 稳定验算满足: 计算值= 438.499 = 2478.074(kN)(六) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 6.000(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = 29.150(度) 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 29.150(度) Ea=172.939 Ex=151.533 Ey=83.340(kN) 作用点高度 Zy=2.150(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现
11、第二破裂面不存在 墙身截面积 = 12.060(m2) 重量 = 277.380 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 12.060(m2) 重量 = 277.380 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.738 (m) 相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx = 2.930 (m) 相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy = 2.150 (m)容许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 360.720(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=400.617(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.111(m) 截面宽度 B = 3.360 (m) 偏心距 e1 = 0.569(m) 截面上偏心距验算满足: e1= 0.569 = 0.250*3.360 = 0.840(m) 截面上压应力: 面坡=216.516 背坡=-1.802(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 216.516 = 800.000(kPa) 拉应力验算满足: 计算值= 1.802 = 80.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= 2.156 = 80.000(kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 360.72
