重力式挡土墙设计

1重力式挡土墙设计

1.1设计依据

（1)。墙身构造

某二级公路路基宽度B=12m ，土路肩宽0。75m ，某段路基拟采用浆砌片石重力式路堤墙支挡（见图1），填土边坡坡度为1：1。5墙身分段长度10m. （2)。车辆荷载 公路Ⅱ级 (3）。土壤与地基

墙背填土为砂性土，容重γ=18kN/3m 填土与墙背间的摩擦角取δ=ϕ/2地基土性指标与填土相同

(4）.墙身材料

5号砂浆砌30号片石，砌体容重k γ=24kN/3m ;砌体容许压应力［∂σ]= 800kPa 许剪应力[τ］=160kPa ，容许拉应力［1σ］=80kPa 。 (5).计算参数

墙背坡度 1:0.2α=（俯斜）（11.31=），墙 面 坡 度 为 1:0.05 (=2。86°），填土高 a=2m,挡土墙高度H=7m ，内摩擦角ϕ=33°，基底摩擦系数f 0.35=,地基容许承载力［σ

0 ] =300kPa

1.2车辆荷载换算

当m 2≤H 时，20.0q kPa =;当m H 10≥时,10q kPa = 试算拟定顶宽 1b 1.00m =，

根据几何关系可计算得，挡土墙实际高度H 1=7.89m ，墙底宽B 1=2。86m ，

由线性内插法（

5.2225.11+-=H q ）得：

17.55H m =时， 1.257.5022.513.125q kPa =-⨯+=

注意：以下所有H 值代表H 1值

换算均布土层厚度： 013.1250.70218q h m

γ===

1.3 主动土压力计算

1。3。1破裂棱体位置确定 （1).破裂角（θ）的计算

假设破裂面交于荷载范围内,则有：

=++=ϕδαψ11.3116.53360.81+︒+︒=︒

()()()0011a 2(a )27.8920.70227.8955.8422A H h H =+++=⨯++⨯⨯+= ()()αtan 222

1

21000h a H H h d b ab B ++-++=

()11

2 2.5 2.50.701-7.897.892220.7010.222=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯+⨯⨯

-6.235=

其中()b 2 1.510.5 2.5m =⨯--=，tan 0.2α=

)tan )(

tan t (tan tan 0

ψψϕψθ+++-=A B co ()-6.24

-tan60.81cot30tan60.81tan60.8155.84⎛⎫

=+︒++

⎪⎝⎭

） 0.57=

故arctan 0.5729.68θ==

（2).验算破裂面是否交于荷载范围内

H=7.89m ，d=0m ，tan 0.2α=，b=2。5m,m 5.1075.0212d 2b 0=⨯-=-=B 堤顶破裂面至墙踵的距离:()a tan 5.64m H θ+= 荷载内缘至墙踵的距离：b tan -2.0m H α-= 荷载外缘至墙踵的距离：tan 10m b H B α-+=

—2.0m 〈5.64mm<10m ，故破裂面交于荷载范围内，与假设相符。 1。3。2主动土压力计算

（1）.求主动土压力Ea 和土压力作用位置

0055.84,-6.24A B ==，

()

()

()ψθϕθθγ++-=sin cos tan 00a B A E

()()

()cos 29.68331855.840.57+6.24sin 29.6860.81+︒=⨯⨯⨯

+

314.9kN

= ()δα+=cos x a E E

()314.9cos 11.3116.5=⨯+︒

278.53kN =

1:m 1

1:m 2

O

’ x

1:m 3

()

δα+=sin y a E E

()

314.9sin 11.3116.5

=⨯+

146.91k N

=

1tan h 1.77an tan b a t θ

θα-⨯==+ 0tan an h 2=+=

α

θt d

412h 6.12H h h =--=

()⎥

⎦⎤

⎢⎣⎡+⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+-+=240124402

1x 221213)23(3H h h H h H a H H h h h h H a H

Z

()()2

2227.89 1.770.701 6.123 6.12-27.897.89

322 1.7720.701 6.1237.89117.8927.897.89⨯++⨯⨯⨯⨯=+⎡⨯⨯⨯⎤

⎛⎫⨯⨯+⨯-+ ⎪⎢⎥⨯⎝⎭⎣⎦ 2.92m

=

y 1tan 1.64m X Z B Z α=-=

（2）。求土压力对墙趾的力臂

O x

1

x 3 B ’

图 1—5 基底大样图

由于挡墙基底倾斜，实际的墙趾为

O ’.因此，为了便于对挡土墙进行稳定性计算， 土压力的水平分力 E x 和垂直分力 E y 对墙趾 O 点的力臂必须修正为实际墙趾 O '点.

x1x 2.03Z Z x m =-=

y111b tan 3.89x Z Z m α=-=

1。3。3被动土压力计算

被动土压力很小，忽略不计

1.4稳定性验算

1。4.1计算挡土墙墙身重量G 及其力臂Z G

表1—1 每延米挡土墙墙身重G 及其力臂Z G 计算结果

体积3()i V m

重量()i G kN

力臂()Gi Z m

1

b 011⨯=H V

11k G V γ=

110

122

G b m H Z =- 1.07

7=⨯=

724

168

=⨯=

10.05722

0.675⨯=

+

=

()12012⨯-=

H H B V

22k G V γ=

()3

20212H H m B Z G --=

()2.727.89712

1.21

⨯-=⨯= 1.212429.04

=⨯= ()2 2.720.27.89-73

1.87

⨯+⨯=

= ()1103b H 2

B V '-=

33k G V γ=

1110

323G B b m H Z '+-=

=4。38 =105 =2。9

123V=V +V V +

k G V γ=

112233

G G G G G Z G Z G Z Z G ++=

12.59=

302.16= 1.56=

备注：

（1） 墙趾水平截面宽度:()'11021170.25 2.75B b H m m m =+-=+⨯=

（2） 基地水平投影宽度：11210b 1+0.27.890.027 2.72B m H m H m =+-=⨯+⨯= （3） 1m 和2m 应遵循“左负右正”原则，在公式中带入正负号.

b 1