重力式路堤挡土墙课程设计报告书

重力式路堤挡土墙课程设计

3.1设计题目

浆砌重力式路堤挡土墙设计。

3.2地层条件及参数

（1）题号：重力式路堤墙课程设计任务书中第1组第1题（挡土墙高4.4m,墙后填土高度3.0m ）。

（2）地层：地基埋置深度不小于1.0m ，持力层为2号土层含砂粉质黏性土层，地基容许承载力250R kPa =。

（3）荷载资料：车辆荷载换算等代土层厚度为0.84m ，布置在7.5m 全宽路基上（见图3.1）

（4）其他设计参数：填料235,18o kN m ϕγ==，墙身容重322k kN m γ=，截面容许应力[]600a kPa σ= ，50i kPa τ=，/2δϕ= 。填土边坡1：1.5

根据设计资料，初步确定墙身尺寸如下：挡土墙高 4.4H m =，墙背仰斜1：0.25（1402α-=︒' ），墙面为平行于墙背的直线，墙顶宽1.5m ，墙身分段长10m 。为增大墙身抗滑稳定性设置基底按坡度0.2：1倾。

图3.1 挡土墙示意图

3.3主动土压力计算

1．求破裂角θ

假设破裂面交与荷载，按表5.5第三类公式计算，即

()()()

0002()(22)tan ()(2)

3 4.520.8

4 4.

5 4.4 4.42320.840.25 4.43 4.4320.84 0.51

ab h b d H H a h A H a H a h α

++-++=+++⨯+⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯=+⨯++⨯= 3514021730382890ψϕαδ'''++=-+=≤

tan tan 0.909θψ=-+

=

则 4216ϕ'=

验核破裂面位置如下：

堤顶破裂面距墙踵距离为

()()tan 4.430.909 6.73H m αθ+=+⨯=

荷载边缘距墙踵距离为

tan 4.5 4.40.25 5.6b H m α-=+⨯=

荷载外边缘距墙踵距离为

0tan 5.67.513.1b H b m α-+=+=

5.6

6.7313.1m m m <<

破裂面交于荷载，与假设相符，故可采用所选计算公式。

2．求主动土压力系数K 和K 1

主动土压力系数K 和K 1计算如下：

()()()cos tan tan 0.147sin K θϕθαθψ+=

+=+ 由于

3tan 4.530.909 2.69tan tan 0.9090.25

b h m αθθα--⨯===+-

43 4.4 2.69 1.71h H h m =-=-=

则

304122

2211223 2.6920.84 1.71 =114.42 4.4 4.4 =2.088h h h a K H H H ⎛⎫=+-+ ⎪⎝

⎭

⨯⨯⨯⎛⎫+-+ ⎪⨯⎝⎭ 3．求主动土压力E 及其作用点位置Z y

主动土压力E 为

2210.50.518 4.40.147 2.08853.48E H KK kN γ==⨯⨯⨯⨯=

主动土压力的作用点位置Z y 为

()()()()2

304421

2232333 4.4 2.690.84 1.713 1.712 4.44.4 33 4.4 2.088

1.5y a H h h h h H H Z H K m -+-=+⨯-+⨯⨯⨯-⨯=+⨯⨯= 3.4设计挡土墙截面

由于墙面平行墙背，基底倾斜0.2：1（01119α=︒´ ）。通过试算，选墙顶墙宽1 1.5b m = 。

1．计算墙身重G 及其力臂Z G

墙身重G 及其力臂Z G 计算结果：

表3.1 墙身重G 及其力臂Z G 计算结果

体积V （m 3） 自重G （kN ） 力臂Z G （m ）

2

111

20.191 1.5 4.40.1911.5 6.17V b H b =-=⨯-⨯=

1111.1G = 110.1250.476 0.125 4.40.476 1.5 1.26

G Z H b =+=⨯+⨯=

2.滑动稳定验算

()()()0000

cos sin cos sin 114.90.9853.480.250.4

=53.480.968114.90.194

=1.75>1.3c G E f K E G ααϕδαϕδα+++⎡⎤⎣⎦=++-⨯+⨯⨯⨯-⨯

3.倾覆稳定验算

cos()53.480.99853.37sin()53.480.058 3.24x y E E kN

E E kN

αδαδ=+=⨯==+=⨯=

因基底倾斜，土压力对墙趾O 的力臂改为 11110.191 1.50.191 1.5 1.21

tan 0.952 1.5 1.50.25 1.8

y y x y Z Z b Z B Z α=-=-⨯==-=⨯+⨯=

则 1122101111.1 1.26 3.80.98 3.24 1.8 =53.37 1.21

=2.32>1.30

G G y x x y G Z G Z E Z K E Z ++=

⨯+⨯+⨯⨯ 稳定性验算的结果表明，断面尺寸由滑动面控制，上述估计符合实际。

4.基底应力计算

()112211112120.952 =

20.952 1.5111.1 1.26 3.80.98 3.24 1.853.48 1.21 =2111.1 3.8 3.24

=0.05<0.246

N G G y x x y y B e Z G Z G Z E Z E Z b G G E B m m =

-++--++⨯⨯+⨯+⨯-⨯-++= max min 99.9565.256114.9 3.2460.0511(250)1.43 1.43y kPa kPa G E e R kPa B B σσ++⨯⎛⎫⎛⎫±=±=≤= ⎪ ⎪⎝⎭⎝

⎭=

5.截面应力验算

墙面与墙背为平行的直线，截面的最大应力出现于接近基底处。由基底应力验算可知，偏心距及基底应力均满足地基的要求，则截面应力肯定也满足墙身材料的要求，故可不做验算。

通过上述验算，所拟截面符合各项要求，决定采用此截面，顶宽1.5m 。

3.5设计图纸

根据上述计算，绘制浆砌片重力式路堤墙立面、断面做法示意图及大样图，参见图纸（03）。