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1、路基路面工程课程设计重力式挡土墙设计一、基本资料二、已建挡土墙的截面尺寸如图所示，以下将对其进行有关计算和验算挡土墙的平面布置和立面布置如下图：挡土墙的立面图：路护栏图1挡土墙平面图：图2以下计算中用到的参数可在图中表示如下： 图3取d=0，由图知：a=0，b=0，h0=0.66m三、车辆荷载的等效土层高度计算与车辆荷载换算。1按照规定，当墙身高度为8m 时，附加荷载标准值： )/(5.172m kN q = 换算等代均布土层厚度为：)(92.0195.170m qh = 因基础埋置较浅，不计墙前被动土压力。2求不计车辆荷载作用时的破裂棱体宽度B 。 因d=0，故2.0tan =-=A)(ta
2、n tan (cot tan tan A +-=? 35,7.0)2.019.41(tan )46.38tan 35(cot 19.41tan =+?+-=B 。=（H+a ）tan +Htana-b=2.4m 3由以上计算可知破裂角=arctan0.7=354纵向分布长度LL=L 。+(H+2a)tan30=（14+4.790.58）=16.78m 四、主动土压力的计算 1求主动土压力系数Ka 和K 118.0)19.4135sin(2.035tan )3535cos()sin()tan (tan )cos(=+-?+=+= ?K t a n t a n 1=+=dh墙顶至后踵点)(79.4
3、)(2m H O =的墙背高度为： 38.179.492.021*=?+=+=? ?-+=H h H h H h K2求主动土压力及作用点位置后踵点土压力为：)/(14.5479.438.118.0192121221m kN H K K E =?= 单位墙长（1m ）上土压力的水平分量：)(83.531)5.1731.11cos(14.541)cos(kN E Ex =?+-?=?+?= 单位墙长（1m ）上土压力的竖直分量：)(85.51)5.1731.11sin(14.541)sin(y kN E E =?+-?=?+?= 土压力水平分量的作用点至墙趾的距离： )(55.129.038.1
4、392.0379.43310y m H K h H Z =-?+=?-+=土压力竖直分量的作用点至墙趾的距离：)(74.1)31.11tan()29.053.1(43.1tan )(4m H Z B Z y x =-?+-=?+-= 五、挡土墙自重及重心计算取单位墙长（1m ），如图4虚线所示，将挡土墙截面划分为三部分（图中都是以毫米为单位）：: 1.43m 图4截面各部分对应的墙体重量为：)(40.11010.420.111KN G =?= )(25.1715.050.112KN G =?=)00.52/29.050.113KN G （=?= 截面各部分的重心至墙趾（1）的距离：)(4.12
5、/)2.12.05(2.05.03.01m Z =+?+?+= )(8.02/5.12/2.05.02m Z =+?= )(98.03/)43.15.1(3m Z =+=单位墙长的自重重力为：)(65.1323210kN G G G G =+=全截面重心至墙趾的距离：)(31.1/)(Z 03322110m G G Z G Z G Z =?+?+?=如图5所示： 图5六、地基水载力特征值f 基础最小深（算至墙趾点）：)m (0.130.15.08.08.02=+=+=）（埋m H h 符合基础最小埋深的规定；）（），且基础宽度（埋m B m h 0.243.10.31f等于地基承载力特征值f
6、。按本细则表5.2.8的规定，当采用荷载组合H 时，地基承载力特征值提高系数K=1.0, 故f=1.0?400=400（kPa ）七、挡土墙抗滑稳定验算按本细则5.2.1条规定：计算挡土墙及地基稳定时，荷载效应应按承载能力极限状态下的作用效应组合。沿基地平面滑动的稳定性验算如图6 yE 图6不计墙前填土的被动土压力，即Ep=0，计入作用于墙顶的护栏重力。1滑动稳定方程应符合： )t a n 1.1()t a n (1.1x 10y 110x y 1-+E E G E E G Q Q Q 按本细则表4.1.7规定，土压力作用的综合效应增长对挡土墙结构起不利作用时，4.11=Q ,则有： 43.2
7、583.534.12.084.54.15.0765.1321.14.02.083.5384.54.15.0765.1321.1=?-?+?+?+?+?+?+?）（）（）（）（kN 符合沿基底倾斜平面滑动稳定方程的规定。2抗滑动稳定系数：)(99.1415.0784.565.1325.0y 0kN q E G N L =?+=?+= 4.22.099.14183.534.0)2.083.5399.141(tan )tan (010=?-?+=-+=N E E N K x x c本细则表5.3.5规定，荷载组合II 时，抗滑动稳定系数3.1K c ，故本例沿倾斜基底的抗滑动稳定系数，符合本细则的规
8、定。 沿过墙踵点水平面滑动稳定性验算如图7 y 图7计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力N ?，砂性土粘聚力c=0。）（N N k 35.42/2129.043.1=?=?1滑动稳定方程应符合：0)1.1x 1n 1-+E E G Q Y Q （即：0)(82.5483.534.18.084.54.1)35.45.0765.132(1.1=?-?+?+?kN计算结果符合滑动稳定方程的规定。 2抗滑动稳定系数：3.117.283.538.0)35.484.55.0765.132()0c =?+?+=?+=E N N K （符合本细则抗滑动稳定系数的规定。 八、挡土墙抗倾覆稳定性验算 图81倾
9、覆稳定方程应符合： (9.0y y 10-+）Z E Z E GZ X X Q 即：,0k 9.5353.183.5374.184.54.1925.15.00.731.165.1329.0?=?-?+?+?）（）（）（m N 计算结果符合倾覆稳定方程的规定。 抗倾覆稳定系数：205.253.183.5374.184.5925.15.0731.165.132y x x y 0=?+?+?=+=）（Z E Z E GZ K C 本细则表5.3.5规定，荷载组合I 时，抗倾覆稳定系数,50.10K 故本例的抗 倾覆稳定系数符合本例的抗倾覆稳定系数符合本细则规定。九、挡土墙身正截面强度和稳定验算取基顶
10、截面为验算截面：1基顶截面压力计算由墙踵点土压力的计算结果：）（，m 92.0h 18.00=K ;基顶截面宽度：);(20.12s m B B =基顶截面处的计算墙高为：。)(0.4m H =46.1492.0212101=?+=+=H h K ;基顶处的土压力为：)/(95.39446.118.0192121221m kN H K K E a =?=单位墙长（1m ）上土压力的水平分量：）（）（）（N E E k 72.395.1731.11cos 95.39cos x =+-?=+?=单位墙长（1m ）上土压力的竖直分量：）（）（）（N E E k 31.45.1731.11sin 95
11、.39sin y =+-?=+?= 土压力水平分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度： )(54.146.1392.0300.43310y m K h H Z =?+=+= 土压力竖直分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度：)(51.1)31.11tan(54.120.1tan 1xm H B Z S =-?-=-= 2基顶截面偏心距验算：截面宽度：)(20.12m B B s =取单位墙长（1m ），基顶截面以上墙身自重：)(04.1101kN G N s =墙身重心至验算截面前缘力臂长度：)(0.12/)31.11tan(52.12/)tan (1m H B Z s y =-?-=墙顶防撞护栏
12、重量换算集中力：)(50.35.075.0kN q N L L =?=?=护栏换算集中力至验算截面前缘的力臂长度：)(05.1tan 25.0m H Z L =-= )(31.4),(9.1135.34.1101kN E N kN N N N y Q L S G =+=+=按本细则公式（6.3.5）计算，查表6.3.5-1取综合数应组合系数,0.1=ZC 并按表4.1.7的规定，取荷载分项系数,4.1,2.11=Q G 截面形心上的竖向力组合设计值为：)(71.142)31.44.19.1132.1(0.1)(11d kN N N N Q Q G G ZC =?+?=+=基底截面形心处，墙身自
13、重及护栏重量作用的力矩： )2()2(s L L s s s G B Z N B Z N M -+-=)72.456.005.15.36.014.110m kN ?=-?+-?=（）（）（ 基底截面形心处，土压力作用的力矩：)(25.5754.172.39)6.051.1(31.42y m kN Z E B Z E M y x s x E ?-=?-?=-? ?-= 按本细则表4.1.7的规定，分别取作用分项系数：4.1,9.01=Q G 根据本细则表6.3.5-1的规定，取综合效应组合系数0.1=ZC 截面形心上的总力矩组合设计值：)k (00.39)25.57(4.172.459.0)(1
14、d m N M M M E Q G G ZC ?-=-?+?=+=查本细则表6.3.6得合力偏心距容许限值为：)(3.02.125.025.00m B e s =?= 截面上的轴向力合力偏心距：)(3.0)(27.071.14200.390m m N M e d d符合偏心距验算要求，应按本细则公式（6.3.8-1）验算受压构件墙身承载力。3截面承载力验算：由前计算结果知，作用于截面形心上的竖向力组合设计值为： )(71.142kN N d =按本细则表3.1.5的规定，本挡土墙之结构重要性系数为：0.10= 查本细则表6.3.8得长细比修正系数：3.1=由本细则公式（6.3.8-3）计算构件的长细比：67.82.1/0.43.12/2s =?=s B H 按本细则6.3.8条规定：23.02.127.0,002.00=s s B e 由公式（6.3.8-1）得构件轴向力的偏心距0
