挡土墙承载力计算全过程(特详细)
挡土墙计算程序(一)
挡土墙计算程序（一）引言概述：挡土墙计算程序（一）是一种用于计算挡土墙结构参数和设计要求的程序工具。
通过该程序，工程师可以快速准确地计算和评估挡土墙的稳定性、荷载承载能力和结构要求，为土木工程项目的设计和施工提供重要参考。
正文：一、挡土墙的基本概念1.1 挡土墙的定义1.2 挡土墙的分类1.3 挡土墙的构成元素1.4 挡土墙的作用和应用领域1.5 挡土墙的设计原则二、挡土墙的稳定性分析2.1 土体力学基础知识2.2 挡土墙的稳定性条件2.3 挡土墙的失稳形式与影响因素2.4 挡土墙的稳定性计算方法2.5 挡土墙的抗倾覆和抗滑移设计要求三、挡土墙的荷载承载能力计算3.1 挡土墙的荷载分类3.2 挡土墙的荷载作用机理3.3 挡土墙的荷载计算方法3.4 挡土墙的荷载影响因素3.5 挡土墙的荷载承载能力验证和设计要求四、挡土墙的结构要求与材料选择4.1 挡土墙的结构要求4.2 挡土墙的结构形式选择4.3 挡土墙的材料选择与性能要求4.4 挡土墙的排水和防渗设计4.5 挡土墙的变形和裂缝控制五、挡土墙计算程序的应用实例5.1 挡土墙计算程序的输入参数与数据准备5.2 挡土墙计算程序的运行流程与结果分析5.3 挡土墙计算程序的参数优化与工程实践5.4 挡土墙计算程序的局限性和改进方向5.5 挡土墙计算程序在实际工程项目中的应用案例总结：挡土墙计算程序（一）是一种有效的工程计算工具，可以帮助工程师在挡土墙设计过程中快速准确地计算和评估相关参数和要求。
通过对挡土墙的基本概念、稳定性分析、荷载承载能力计算、结构要求和材料选择等方面的全面阐述，该计算程序为挡土墙工程的设计和施工提供了有价值的参考和支持。
然而，该程序仍存在一些局限性，需要不断改进和完善，以满足更多复杂工程项目的需求。
挡土墙承载力计算
挡土墙承载力计算挡土墙承载力计算：1.室外地面活荷载：一般可取10kN/m2，荷载较小时也可取5.0kN/m2。
2.土侧压力系数：挡土墙（1）一般可取静止土压力系数0.5；（2）考虑到支座处可认为无侧向位移，为静止土压力，跨中部分随着侧向位移的增大，逐渐趋向于主动土压力，我院综合取0.4，（3）地下室施工采用护坡桩时可取0.33。
3.覆土重度：以前习惯取18，现在习惯取20，也有的院取19。
4.砼强度：宜取C30,有利于控制裂缝。
5.外侧保护层：《全国民用建筑人防技术措施》3.6.2 注4上规定保护层厚度：”地下室外墙迎水面有外防水层取30mm；《防水规范》规定取50是直接取用前苏联的规定，不适用于一般的地下室结构。
6.裂缝限值：有外防水时取0.3mm，无外防水时取0.2mm。
7.调幅系数：不宜调幅太大，最多0.9，建议0.95。
8.考虑室内填土的有利作用：当基础埋深低于室内地坪较深时（>2m 时），可考虑室内填土的有利作用，此时，应要求回填时先回填室内后回填室外（此项作用不大）。
9.配筋：地下室外墙为控制收缩及温度裂缝，水平筋间距不应大于150，配筋率宜取0.4%~0.5%（内外两侧均计入），有扶壁柱处应另增设直径8mm短钢筋，长度为柱宽加两侧各800mm，间距150mm（在原有水平分布筋之间加此短筋）。
10.其他：（1）无上部结构柱相连的地下室外墙，支撑顶板梁处不宜设扶壁柱，扶壁柱使得此处墙为变截面，易产生收缩裂缝，不设扶壁柱顶板梁在墙上按铰接考虑，此处墙无需设暗柱。
（2）地下室内外墙除了上部为框剪结构或外框架-内核心筒结构的剪力墙延伸者外，在楼层不需要设置暗梁，所有剪力墙在基础底板处均不需要设置暗梁。
（3）单层或多层地下室外墙，均可按单向板或连续单向板计算，最上层地下室楼层板处按铰支座，基础底板处按固端。
（4）窗井外侧墙顶部敞开无顶板相连，其计算简图可根据窗井深度按三边连续一边自由，或水平多跨连续板计算，如按多跨连续板计算时，因为荷载上下差别大，可上下分段计算弯矩确定配筋。
砌体挡土墙计算实例
砌体挡土墙计算实例在土木工程中，砌体挡土墙是一种常见的结构，用于支撑土体，防止其坍塌或滑移。
为了确保挡土墙的稳定性和安全性，需要进行精确的计算。
下面，我们将通过一个具体的实例来详细介绍砌体挡土墙的计算过程。
假设我们要设计一个高度为 5 米的砌体挡土墙，墙背填土为砂土，填土表面水平，墙后地下水位在墙底以下 1 米处。
挡土墙采用 MU30 毛石、M75 水泥砂浆砌筑，墙身重度为 22kN/m³。
一、土压力计算首先，我们需要计算作用在挡土墙上的土压力。
根据库仑土压力理论，主动土压力系数可以通过以下公式计算：Ka ＝tan²(45° φ/2)其中，φ 为填土的内摩擦角。
假设填土的内摩擦角为 30°，则主动土压力系数 Ka 为：Ka ＝ tan²(45° 30°／2) ＝ 033土压力的分布呈三角形，顶部为零，底部最大。
土压力强度可以通过以下公式计算：σa ＝γhKa其中，γ 为填土的重度，h 为计算点距离填土表面的高度。
假设填土重度为 18kN/m³，则墙顶处土压力强度为零，墙底处土压力强度为：σa ＝ 18×5×033 ＝ 297kN/m²土压力的合力可以通过三角形面积计算：Ea ＝ 05×297×5 ＝ 7425kN/m合力作用点距离墙底的高度为：h ＝ 5/3 ＝ 167m二、抗滑移稳定性验算为了保证挡土墙不会沿基底滑移，需要进行抗滑移稳定性验算。
抗滑移稳定系数 Ks 可以通过以下公式计算：Ks ＝（μ∑Gn ＋ Ep) ／ Ea其中，μ 为基底摩擦系数，∑Gn 为垂直于基底的重力之和，Ep 为墙前被动土压力。
由于本例中不考虑墙前被动土压力，Ep 为零。
假设基底摩擦系数为 04，重力之和为：∑Gn ＝ G ＋ Ey其中，G 为挡土墙自重，Ey 为墙后土压力的水平分力。
挡土墙自重 G 可以通过墙身体积乘以重度计算：G ＝ 05×5×22 ＝ 55kN/m墙后土压力的水平分力 Ey 为：Ey ＝Ea×cos(δ)其中，δ 为墙背与填土之间的摩擦角，假设为 15°。
扶壁式挡墙计算实例
扶壁式挡墙计算实例下面以一个扶壁式挡墙计算实例为例，详细介绍计算过程。
假设有一个挡土墙的长度为10m，高度为3m，支挡墙的长度为20m，宽度为1m，高度为2m。
材料选用混凝土，使用C30型号的混凝土，抗弯强度等级为C20，材料抗拉强度等级为MC12.5首先，需要计算挡土墙的自重。
挡土墙的自重可以通过公式计算得出：自重=长度×宽度×厚度×单位重量其中单位重量可以参考材料手册，假设挡土墙的厚度为0.5m，单位重量为25kN/m³。
自重=10m×1m×0.5m×25kN/m³=125kN接下来，需要计算挡土墙顶部受到的土压力。
挡土墙顶部受到的土压力可以通过考虑土的重度和墙面的倾斜度来计算得出。
土压力=1/2×γ×H×H其中γ为土的重度，假设为20kN/m³，H为挡土墙的高度。
土压力=1/2×20kN/m³×3m×3m=90kN然后，需要计算挡土墙受到的背填土侧的水平作用力。
背填土侧的水平作用力可以通过考虑土的重度和倾斜度来计算得出。
水平作用力=γ×H×H水平作用力=20kN/m³×3m×3m=180kN接着，需要计算挡土墙底部的土压力。
挡土墙底部的土压力可以通过考虑土的重度、挡土墙高度和底部倾斜度来计算得出。
土压力=γ×H×H土压力=20kN/m³×3m×3m=180kN挡土墙顶部受到的土压力为90kN，水平作用力为180kN，底部土压力为180kN。
根据受力分析，挡土墙的承载力应大于这些受力。
挡土墙的承载力可以通过抗弯强度等级和抗拉强度等级来计算得出。
挡土墙的抗弯强度等级为C20，抗拉强度等级为MC12.5挡土墙的承载力=C20×挡土墙底部的限制荷载挡土墙底部的限制荷载包括土压力和水平作用力。
挡土墙荷载计算
挡土墙荷载计算本工程地下室挡土墙类型为两种：一种为四面支撑的地下室外墙；另一种为窗井处的悬臂式挡土墙。
一.四面支撑的地下室外墙地砖面层0.05面层201KN/m吊顶1KN/m27活荷载:1.0KN/m2墙板类型一：四面支撑板，按塑性理论进行板的计算根据工程实际情况分为：当墙板跨度长宽比小于2时，按双向四面支撑简支板计算。
当墙板跨度长宽比小于2时，按双向两端简支（上、下），两端固定板计算。
当墙板跨度长宽比大于2时，按长宽比等于2的四面支撑简支板计算。
当墙板跨度长宽比大于2时，按长宽比等于2的双向两端简支（上、下），两端固定板计算。
墙板类型二：按悬臂板进行计算当墙板长高比大于2时，按悬臂板计算。
当墙板长高比小于2时，按三面固定板计算。
2）地下室外墙荷载（1）土侧荷载:地下室外墙由于有楼盖结构和内墙的约束，在土压力作用下不发生侧向移动，外墙填土无侧向变形，所以其受土侧压力属静止土压力静，沿墙高呈三角形布置。
地下室外墙取单位长度为计算单元，土侧压力最大值为：q s=BK0γH当地下水位在地下室基础以下时，土侧压力最大值为：q s=BK0γH地下室外墙外侧填土的重度：γ18KN/m3土的有效内摩擦角：φ'30DEG(根据钻探资料取值)正常固结粘土的塑性指数：I p13/饱和粘土轻度超固结比(OCR<5)：OCR5正常固结土的泊桑比：μ0.3有效应力表示的泊桑比：μ'=0.23+0.003I Pμ'0.269静止土压力系数：J aky(1948年)K0=1-sinφ'K00.500/Brooker Ireland(1965K0=.95-sinφ'K00.450/A lpan(1967年) K0=0.19+0.233logIP K00.450K0,OCR=K0,nc*OCR n砂的指数n值，查图表。
粘性土的指数n值，n=0.54x10-I P/281n0.485K00.982Wroth(1957年) K0=OCR*K n,nc-μ'(OCR-1)/(1-μ')K00.776正常固结土的泊桑比与K0之间存在唯一的关系。
挡土墙计算
引言：挡土墙是一种用于抵抗土体滑动和侧向压力的结构工程。
它广泛应用于道路、铁路、堤坝和建筑物等工程领域，其作用是保持土体的稳定性，防止土方坍塌或滑动，从而确保工程的安全和稳定。
本文将详细介绍挡土墙的计算方法，包括挡土墙的设计原理、荷载计算、稳定性分析和结构设计等。
概述：正文内容：一、荷载计算1.1持力荷载：1.2偶力荷载：1.3水荷载：1.4暂载和附加荷载：1.5地震荷载：二、稳定性分析2.1滑移稳定性：2.2倾覆稳定性：2.3声度稳定性：2.4山体稳定性：2.5基础稳定性：三、构件计算3.1墙体厚度：3.2墙体高度：3.3墙体倾角：3.4模型选择：3.5抗滑抗倾力计算：四、变形计算4.1墙体变形：4.2地基变形：4.3算例分析：4.4墙体倾斜：4.5变形控制：五、结构设计5.1构件选用：5.2墙体布置：5.3墙体连接：5.4基础设计：5.5结构施工：总结：挡土墙的计算是确保工程安全和稳定的重要环节。
荷载计算、稳定性分析、构件计算、变形计算和结构设计是挡土墙计算的核心内容。
荷载计算包括持力荷载、偶力荷载、水荷载、暂载和附加荷载以及地震荷载等。
稳定性分析涉及滑移稳定性、倾覆稳定性、声度稳定性、山体稳定性和基础稳定性等。
构件计算需要考虑墙体厚度、墙体高度、墙体倾角、模型选择和抗滑抗倾力计算。
变形计算涉及墙体和地基的变形及变形控制。
结构设计包括构件选用、墙体布置、墙体连接、基础设计和结构施工等方面。
只有综合考虑了这些因素，才能确保挡土墙的稳定性和安全性。
砖砌挡墙计算书
1、承载力计算
（1）490厚挡墙承载力计算
（2）730厚挡墙承载力计算
（3）980厚挡墙承载力计算
2、土压力设计值计算
（1）1500高土压力（考虑消防车荷载20KN/m2）产生的弯矩剪力设计值计算(因砖砌挡墙不能变形，取静止土压力系数0.5)
(2) 1500高土压力（考虑绿化荷载5KN/m2）产生的弯矩剪力设计值计算(因砖砌挡墙不能变形，取静止土压力系数0.5)
(3) 2000高土压力（考虑绿化荷载5KN/m2）产生的弯矩剪力设计值计算(因砖砌挡墙不能变形，取静止土压力系数0.5)
(3) 2000高土压力（考虑消防车荷载20KN/m2）产生的弯矩剪力设计值计算(因砖砌挡墙不能变形，取静止土压力系数0.5)
3、结论
由以上计算说明：
（1）2000高挡墙底部做980厚并不浪费，因考虑挡墙区域距消防车道较远，没有考虑消防车荷载，如考虑消防车荷载，980厚挡墙不够。
（2）1500高挡墙未考虑消防车荷载时要做到730厚，考虑消防车荷载需要做到980厚。
（3）经大致计算，490厚挡墙只能挡1.26m高的土（考虑绿化荷载不考虑消防车荷载的情况下）。
挡土墙计算
挡土墙计算一、墙身配筋计算（一）已知条件：墙身混凝土等级35钢筋设计强度N/mm 2360混凝土容重γc=26KN/mm 3墙背填土容重γ土=18KN/mm 3裂缝限值0.2mm 覆土厚H1=1m 水位距离墙底H3=4.7m 墙高H=5.2m 地面堆积荷载q 0=20KN/m 2墙厚h（mm）=300mm 保护层(mm)=25mm 横载分项系数1.3（二）土压力按主动土压力计算：Ka=0.66q土1=γ土H1Ka=11.88KN/m 2q 1=q 0Ka+q 土1=25.08KN/m 2q 土2=(γ土×H-γ水×H3)30.76KN/m 2q 水2=γ水H3=47KN/m 2q 2=q 1+q 土2+q 水2=102.84KN/m 2q 11=1.2×q 1=32.604KN/m 2q 22=1.2×q 2=133.6868KN/m 2(三)内力计算（基本组合下）：Ｍ支座=-H 2×（8q 22+7q 11-292.42KN·M Q 墙顶=H×（11q 11+4q 2289.34μ=q 11/q 22＝0.24ν=[(9μ2+7μ0.558681329X=(ν-μ)H/(1-2.164942597m Xo=H-X= 3.0350574mＭmax =Q 墙顶X-q 11X 2/2+84.13227KN·M （四）配筋计算混凝土抗压强度fcd=16.7N/mm 2ho=265mm 钢筋设计强度fy=360N/mm 2计算宽度b=1000mm Ｍ支座 =f cd bx(h 0-x/2)292420114.00 =16700x(265-x/2)x =77.371 m ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得A s = Ｍ支座/(ho-3691mm 2Ｍmax =f cd bx(h 0-x/2)84000000.00 =16700x(265-x/2)x =19.714 mm ≤ξb h 0 =0.53×265.00 =140.5mm 解得跨中A s = Ｍmax/(ho-940mm 2（五）裂缝计算钢筋直径d=22mm 钢筋间距75mm 每延米实配钢筋A s =5068.44mm 2标准组合下Ｍk 支座=-H 2×-224.94KN·M σsk=Ｍk支座192.4974N/mm2αcr=2.1ρte=0.033789574ftk=2.2ψ=0.880148956< 1 且>0.2所以ψ取0.880148956Es=200000c=25deq=22裂缝宽度W fk =0.177163082mm 裂缝满足要求。
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八、挡土墙承载力验算结果
取墙身从南向北第三段计算。
仰斜式挡土墙，计算简图如图10所示。
图10 挡土墙计算简图
斜长11.23m （实测值）
3300h mm =（图中实测值）
2800h mm =，1670h mm =（图中标注）
计算
311.2311.2H h m I ==
2312.67H H h h m I =++=
计算参数：
1. 挡土墙采用40Mu 毛石砌体（依芯样强度试验推定），砂浆强度为0；
2. 砌体重度322r kN m =；
3. 地面荷载取行人荷载22.5q kN m =；
4. 基础置于强风化泥质粉砂岩上，地基承载力特征值2300a f kN m =；
5. 取填土与挡土墙背间外摩擦角δα=，tan 0.25α=，14.04α=，为负值，即14δα=≈；
已知：填土内摩擦角0=35φ，基底摩擦系数=0.3μ。
取填料重度
318r kN m =，粘聚力0c =。
（一）计算主动土压力a E （以下计算取一米宽挡土墙） 将地面荷载换算成土层重，其厚度：0 2.5
0.13918
q h m r === 因为0000,14,35,14,0c βδφα====-=，
20.1642a k ==
（1）挡土墙顶土压力强度：200180.1390.16420.41a q rh k kN m ==⨯⨯= 换算土压力：10112.670.41 5.195 5.2a E H q kN =⨯⨯=⨯==
1a E 到墙趾b 的竖向距离：10.67 5.672
H
m I =
-= （2）填料引起的土压力：
22211
1.2181
2.670.1642284.6822
a c
a E rH k kN ϕ==⨯⨯⨯⨯= 2a E 到墙趾
b 的竖向距离：21
0.67 3.553H m I =-=
（二）计算挡土墙自重(可将挡土墙分为三部分计算1G ，2G ，3G ) 如图11所示。
图11 挡土墙自重计算简图
(1)1G : 已知：11.2H m I =
1022 3.2611.2803.26G r bH kN I ==⨯⨯=
1G 到挡土墙趾b 点的水平距离：
11221 3.260.320.250.16 3.512522
h H b e b b h m I
'=+++⨯=++⨯+=
(2)2G ：2800h mm =，2
20.816h h m '==
312() 1.5h h h m '=+=， 3.43b b m '==
22
22 3.430.81661.58G rb h kN ''==⨯⨯=（由于基地坡度与墙身坡度接近，近似取2G 断面为矩形）
2G 到挡土墙趾b 点的水平距离：
222 3.431 1.7952225
h h b e b m ''=
+=+⨯= (3)3G ：4
32 1.50.8160.684h h h m '''=-=-= 34
1
25.812
G r B h kN ''=⨯⨯=（由于基地坡度与墙身坡度接近，近似取2G 断面为直角三角形）
3G 到挡土墙趾b 点的水平距离：34221
2.1730.0912 2.26335
e b h m '=+⨯=+=
（三）抗滑移验算：
()n an s at t
G E k E G μ
+=
-，00011.3,tan 0.2αα==，0cos n G G α=，0sin t G G α=，
0sin()at a E E ααδ'=--，'0cos()an a E E ααδ=--： 123890.65G G G G kN =++=，12289.88ab a a E E E kN =+=
由《建筑边坡工程规范》GB50330-2002，第10.2.3条
0890.65sin11.3174.52t G kN =⨯=，0890.65cos11.3873.38n G kN =⨯= 0289.88cos11.3284.26at E kN =⨯=，0289.88sin11.356.8an E kN =⨯=
0.3(873.3847.50)
4.36 1.3237.73174.52
s K +=
=>-，满足要求。
（四）抗倾覆验算：
由《建筑边坡工程规范》GB50330-2002，第10.2.4条
112233803.26 3.5161.58 1.7125.81 2.262983.07b M G e G e G e kN m =++=⨯+⨯+⨯= 1122 5.2 5.67284.68 3.35983.16b
M E E kN m αα'=I +I =⨯+⨯= 3.03 1.6b
t b
M K M =
=>'，满足要求。
（五）基底承载能力验算： 合力N 到挡土墙趾b 的水平距离c ， 如图12所示：
2859.56983.16 2.15873.38b
b n
M M M c m V G
'--=
===∑∑∑
合力N 对基底中心偏心距1
0.4352
b e
c m =-= 由图可见，1
1.282
b a e m =
-=; 图12 基底承载力计算
因为1
0.5726
b e m >
=， 此时， max 22873.38
454.89 1.2360331 1.28
k a V
P kPa f kPa la
⨯=
=
=>=⨯⨯∑，不能满足。
（六）墙身自身强度验算： 取变截面22-验算，如图13所示：
图13 挡土墙墙身强度计算
11.2H m I =；同理：210.41q kN m =，
10.41 4.59a E H kN I I ==，1aI E 到o '的竖直距离：1 5.62
I H I m I
=
= 22211
1.222
2.4622
a c
a E q H rH k kN ϕI I I ==⨯=，2aI E 到o '的竖直距离： 21
3.733
I H m I I ==；
墙身自重：11803.26G G kN I ==，
1G 到o '的水平距离：
1 3.260.25 3.0322
H e m I I =
⨯+=， 合力N 对o '距离803.26 3.03(4.59 5.6222.46 3.73)
1.96803.26c m ⨯-⨯+⨯=
=，
0.332b e c m =
-=，0.546
b
e m <=。
（1）抗压强度计算:
由《砌体结构设计规范》（500032001-）表3.2.17-知0.21f MPa =; 由《砌体结构设计规范》5.1.1，11.21.5
1.5 5.1533.26H h βI ==⨯=>，0.101e
h
=，
查表.0.13D -取0.59ϕ=；11.2963.91N G ==
30.590.2110 3.26403.9u N fA N ϕ==⨯⨯⨯=<，不能满足。
（2）抗剪强度验算:
由《砌体结构设计规范》5.5.1得剪力：
121.40.7 1.35 4.59 1.35222.46304.9a a Q E E kN I I =⨯⨯+=+⨯=
由于砂浆强度为0，取0v f =
200803.26
246.43.26
G kN m A σ=
==,00.8f σ=（查表5.5.1）0.12αμ=
0()(00.12246.4) 3.2696.39304.9u v V f A kN Q kN αμσ=+=+⨯⨯=<=，不满足要
求。
九、鉴定结论
长沙师范学校艺术馆西侧挡土墙砌筑质量差、密实性和整体性不好、排水不畅、变形不稳定、承载力不满足规范要求，已存在严重安全隐患，应尽快采取措施进行处理。
十、处理建议
（1）请有资质的设计院对该挡土墙进行专门设计；
（2）拆除现有挡土墙，按新设计图纸重新施工。
（正文完，本报告连同附件共19页）
检测鉴定：
报告编写：
报告审核：
报告批准：
中南大学土木工程检测中心
二O一O年六月十八日
附件一挡土墙平立剖面图。