重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙是一种常用的挡土结构，主要通过墙体自身的重力抵抗土压力，实现护坡和固定堆坡土体的目的。这种挡土墙设计简单、施工方便，广泛应用于公路、铁路、水利等工程中。
重力式挡土墙设计的主要步骤包括：确定土性参数、计算土压力、选择墙体类型、计算稳定性等。
首先，需要确定土性参数。设计师需要调查研究地面土的性质，包括重度、密度、水含量等，以便准确计算土压力。
然后，进行土压力的计算。在设计中，需要计算土壤和墙体的相互作用力，以求得墙体的设计土压力。可以根据不同的土性，采用不同的土压力计算方法，如库尔贝公式、科赫公式等。
选择合适的墙体类型也是重力式挡土墙设计的关键。常用的墙体类型包括重力墙、嵌岩墙、钢筋混凝土重力墙等。设计师需要根据不同工程要求和实际情况，选择适应的墙体类型。
最后，进行稳定性计算。重力式挡土墙的稳定性是设计中最为重要的考虑因素之一。设计师需要对墙体的滑动稳定性、倾倒稳定性和基础稳定性等进行全面考虑和计算。可以通过计算力矩、抗滑稳定系数、基础承载力等参数来评估墙体的稳定性。
此外，重力式挡土墙设计中还需要注意以下几个方面：墙体的尺寸和形状、墙体材料的选择、排水系统的设计等。这些因素都会影响挡土墙的抵抗土压力、稳定性和使用寿命。
综上所述，重力式挡土墙设计是一项综合性的工作，需要考虑土体特性、土压力计算、墙体类型选择和稳定性计算等多个方面。只有通过科学、合理的设计，才能保证挡土墙的安全稳定性和工程寿命。
重力式挡土墙设计指导书
重力式挡土墙设计指导书 一、重力式挡土墙的设计 1、选择挡土墙的位置 应根据路基横断面来确定挡土墙的位置 （1）路堑挡土墙的位置应设在侧沟外侧，挡土墙的高度和长度应保证墙顶以上边坡稳定。 （2）路肩挡土墙的位置，在直线地段按路基宽度确定。 2、拟定挡土墙的断面尺寸和形状 （1）拟定挡土墙的胸坡 当地面横坡较陡时，挡土墙胸坡直接影响墙的高度，胸坡较陡的挡土墙高度较小，胸坡较缓的挡土墙高度较大。重力式挡土墙的墙胸坡度，一般在地形陡峻的山区，采用1:0.05-1:0.20。对于路肩和路堤式挡土墙，应尽可能采用较陡的胸坡。在地形平缓的地区，一般采用1:0.20-1:0.35。 （2）挡土墙的墙背坡度及形式 挡土墙墙背坡度及形式，应力求使墙身结构经济合理，施工开挖量小，回填工程量少，施工便，保证安全，同时还应满足土压力计算理论的适用范围，回填前挡土墙必须稳定等要求。 墙背的形式与坡度也影响墙的高度，仰斜的墙最高，竖直的次之，俯斜墙背的最低。由土压力计算公式可知，仰斜墙背的主动土压力最小，竖直的次之，俯斜墙背的最大。一般说来，对于较低的挡土墙，应优先考虑仰斜及竖直墙背；对于较高的挡土墙，应优先考虑俯斜及折线形墙背。折线形墙背上部俯斜下部仰斜，综合了二者的优点，但其形状复杂，施工不便，一般只在墙身较高时才采用。 选择墙背形式时，必须考虑施工的要求。例如，路堑挡土墙，由于仰斜墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合，而俯斜墙背则在施工后尚需填土，因此选用仰斜墙背比较合理。对于路堤、路肩挡土墙，仰斜墙背填土穷实比较困难，所以采用竖直与俯斜墙背比较合理。总之，挡土墙的墙背形式必须综合考虑上述各方面的因素，经过试算、比较后才能确定。 在同一工点的挡土墙，其断面形式不宜过多，以免造成施工困难和影响墙的美观。
重力式挡土墙
第1章绪论 1.1 挡土墙的基本概念 挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。通常用块石、砖、素混凝土及钢筋混凝土等材料构成。 在路基工程中，挡土墙可以用来稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治塌方、滑坡等路基病害。挡土墙在山区公路中应用更为广泛。路基的下列情况宜修建挡土墙：陡坡路段或岩石风化的路堑边坡；需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段；增加不良地质路段边坡的稳定，以防止产生滑塌防止沿河路段水流冲刷；桥梁或隧道与路基的连接地段；节约道路用地、减少拆迁或少占农田；保护重要建筑物，生态环境或其他需要特殊保护的地段。 在铁路工程中广泛应用于支撑路堤或路堑以及隧道洞口、桥梁两端的路基边坡和河流岸壁等。在其他工程包括公路、铁路、水利、建筑及矿山建设中均普遍使用到挡土墙。 图 1-1挡土墙的结构图 按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型(图 1-1)。路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或
基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有重要建筑物。滨河及水库路堤，在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。造价。设置在桥梁两端的挡土墙，作为翼墙或桥台，起着护台及连接路堤的作用。而抗滑挡土墙则用于防治滑坡。 挡土墙各部分名称如图(图 1-1c)所示。靠填土(或山体)一侧为墙背，外露一侧为墙面，墙面与墙底的交线为墙趾，墙背与墙底的交线为墙踵，墙背与铅垂线的交角为墙背倾角α。墙背的倾角方向，比照面向外侧站立的人的俯仰情况，分俯斜、仰斜和垂直三种。墙背向外侧倾斜时，为俯斜墙背(图 1-1c)，α为正；墙背向填土一侧倾斜时，为仰斜墙背(图 1-1a)，α为负；墙背铅垂时，为垂直墙背(图 1-1b)，α为零。如果墙背具有单一坡度，称为直线形墙背；若多于一个坡度，则称为折线形墙背。选择挡土墙设计方案时，应与其它方案进行技术经济比较。例如，采用路堑或山坡挡土墙，常须与隧道、明洞或刷缓边坡的方案作比较；采用路堤或路肩挡土墙，有时须与栈桥或陡坡填方等相比较，以求工程经济合理。 目前我国多采用重力式挡土墙，重力式挡土墙是由块石、毛石砌筑,它靠自身的重力来抵抗土压力。由于其结构简单、施工方便、取材容易而得到广泛应用。重力式挡土墙的缺点是当墙高超过五米时，要保证其稳定性，势必造成很大的体量，材料用量较多，不太经济。支护结构在各种土建工程中得到广泛的应用，如在铁路、公路工程中用于支承路堤或路堑边坡、隧道洞口、支承桥台后台填土，以减少土石方量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治塌方、滑坡等路基病害；在水利、港湾工程中支挡河岸及水闸的岸墙；在民用与工业建筑中用于修建地下连续墙等。随着大量土木工程在地形复杂地区的兴建，支挡结构愈加显得重要。支挡结构的设计将直接影响到工程的经济效益及安全。 1.2 挡土墙的基本类型 常用的挡土墙型式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆及锚定板式和加筋土挡墙等；道路工程中还可以根据挡土墙设置位置的不同可分为路肩挡土墙、路堑挡土墙和路堤挡土墙；根据其墙体材料可以分为砌石挡土墙、混凝土或钢筋混凝土挡土墙等；而在理论研究中侧重于研究作用于挡土墙的荷载、挡土墙稳定边坡的作用机理等因素，所以在理论上一般根据其结构和受力机理等特点可分为：重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶臂式挡土墙、加筋挡土墙、锚杆式挡土墙、锚定板式挡土墙、土钉式挡土墙、桩板式挡土墙等。 (1)薄壁式挡土墙
重力式挡土墙课程设计(通用版)
重力式挡土墙课程设计 作者姓名 学号 班级 学科专业土木工程 指导教师 所在院系建筑工程系 提交日期
设计任务书 一、 设计题目 本次课程设计题目：重力式挡土墙设计 二、 设计资料 1、线路资料：建设地点为某一级公路DK23+415.00~DK23+520.00段，在穿过一条深沟时，由于地形限制，无法按规定放坡修筑路堤，而采取了贴坡式（仰斜式）浆砌片石挡土墙。线路经过的此处是丘陵地区，石材比较丰富，挡土墙在设计过程中应就地选材，结合当地的地形条件，节省工程费用。 2、墙后填土为碎石土，重度30/18m kN =γ，内摩擦角 35=ϕ；墙后填土表面为水平，即 0=β，其上汽车等代荷载值2/15m kN q =；地基为砾石类土，承载力特征值 kPa f k 750=；外摩擦角δ取 14；墙底与岩土摩擦系数6.0=μ。 3、墙体材料采用MU80片石，M10水泥砂浆，砌体抗压强1.142/mm N ，砌体重度30/24m kN =γ。 4、挡土墙布置形式及各项计算参数如下图所示： 图4-1 挡土墙参数图（单位：m ）
目录 设计任务书 (2) 一、设计题目 (2) 二、设计资料 (2) 设计计算书 (4) 一、设计挡土墙的基础埋深、断面形状和尺寸 (4) 二、主动土压力计算 (4) 1、计算破裂角 (4) 2 、计算主动土压力系数K和K1 (4) 3、计算主动土压力的合力作用点 (5) 三、挡土墙截面计算 (5) 1、计算墙身重G及力臂Z G (6) 2、抗滑稳定性验算 (6) 3、抗倾覆稳定性验算 (6) 4、基底应力验算 (7) 5、墙身截面应力验算 (7) 四、设计挡土墙的排水措施 (8) 五、设计挡土墙的伸缩缝和沉降缝 (8) 六、参考文献 (8) 七、附图 (8)
重力式挡土墙
目录 1.设计资料 (2) 2.墙型选择 (3) 3.挡土墙布置 (4) 3.1基础埋置深度 (4) 4.挡土墙的构造和尺寸初拟 (4) 5.挡土墙的主动土压力 (5) 5.1车辆荷载作用下的土压力 (5) 5.2复杂边界条件下的主动土压力 (5) 5.3土压力作用位置 (8) 6.挡土墙的验算 (9) 6.1抗滑移验算 (9) 6.2抗倾覆验算 (9) 6.3 地基应力及偏心距验算 (10) 6.4 基础强度验算 (10) 6.5 墙底截面强度验算 (10) 6.6极限状态验算法 (11) 7.改进措施 (15)
重力式挡土墙设计 1.设计资料 （1）高速公路，双向四车道路基宽度为路基宽度26米，即：3.50(中间带)+4×3.75(行车道) +2×3.00( 硬路肩)+2×0.75(土路肩)。边坡坡度为1：1.5，高填方路堤段，中心填筑高度为10m ，地面坡度平均为5%。 （2）大体可变荷载只考虑正常利用情形下的行车荷载。 （3）挡土墙墙身材料，石料为MU30，砂浆为M7.5，其允许压应力为[]=1500kpa σ,允许剪应力为[]=190kpa τ 。 （4）地基为土质地基，以砂性土为要紧，挡土墙基底的摩擦系数为0.36，地基的承载能力特点值为350kPa 。 （5）墙后填料为砂类土，填土重度取193 kN/m ，内摩擦角ϕ为︒34，粘聚力近似为0kPa 。 （6）墙背与填土间的摩擦角δ为ϕ1/2。 （7）季节性冰冻地域，本地最大冻深为1.8m 。 （8）挡土墙设计荷载组合取组合Ⅱ。
（9）其他需要的建筑供给充沛，自行选择，相关资料参照标准选取。 2.墙型选择 常见的挡土墙形式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式及桩板式等。重力式挡土墙要紧依托墙身自重维持稳固，取材容易，形式简单，施工简便，适用范围普遍。重力式挡土墙墙身截面大，圬工数量也大，在软弱地基上修建往往受到地基承载力的限制。若是墙太高，材料花费多，那么不经济。由于该路段填筑高度为10m，一样情形下挡土墙小于12m，挡土墙高度较小，而且本地有石料，因此在此设计当选择重力式挡土墙。 重力式挡土墙的墙背可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式五种。 仰斜墙背所受的土压力较小，用于路堑墙时，墙背与开挖面边坡较贴合，因此开挖量和回填量均较小，但墙后填土不易压实，不便施工。当墙趾处地面横坡较陡时，采纳仰斜墙背将使墙身增高，断面增大，因此仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。 俯斜墙背所受土压力较大，其墙身断面较仰斜为大，通常在地面横坡陡峻时，借陡直的墙面以减小墙高。垂直墙背的特点，介于仰斜和俯斜墙背之间。 凸形折线墙背系由仰斜墙背演变而来，上部俯斜、下部仰斜，以减小上部断面尺寸，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。 衡重式墙背在上下墙间设有衡重台，利用衡重台上填土的重力使全墙重心后移，增加了墙身的稳固。因采纳陡直的墙面，且下墙采纳仰斜墙背，故能够减小墙身高度，减少开挖工作量。衡重式墙背适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。 由于地面平均坡度为5%，坡度较缓，墙背选择仰斜式，土压力较小，从而提高挡土墙的抗滑和抗倾覆能力，对地基的承载能力要求也比较低，减小圬工量。同时考虑到路堤较高会有较高的土压力，应当适当增加墙顶高度，增加自重来抗击倾覆与滑移，若是仍然不知足，坡脚做为倾斜。
重力式挡土墙的设计内容
重力式挡土墙的设计内容 重力式挡土墙的设计是一项严谨而细致的工作，它需要综合考虑多个 因素，包括地质条件、土壤性质、设计要求等等。下面是关于重力式 挡土墙的设计内容的一些重要细节： 一、设计要求 重力式挡土墙的设计要求包括以下几个方面：稳定性、安全性、美观 性和经济性。其中，稳定性是最重要的考虑因素，而美观性和经济性 则是次要的，要在满足稳定性和安全性的前提下尽量实现。 二、土壤性质 在进行重力式挡土墙的设计时，需要先了解设计地区的土壤特性。具 体来说，就要知道土壤的压缩性、可抗变形性、承载力等等。这些信 息可以通过实地勘探、试验或者查看搜集的相关资料得到。 三、墙体结构 重力式挡土墙的墙体结构有很多种，常见的包括混凝土墙体、石材结 构和钢筋混凝土结构等。设计人员需要根据具体情况来选择墙体结构，
同时需要考虑墙体与周围环境的融合度和美观度。 四、支撑构造 重力式挡土墙需要合理的支撑构造来保持稳定。通常采用的支撑构造有钢条、钢管、钢丝绳、混凝土等。在选择支撑构造时，需要考虑材质的强度、耐久性以及质量，同时考虑支撑构造与墙体的协调性。 五、排水系统 重力式挡土墙的排水系统也很重要，它可以有效地将渗透水排走，防止墙体破坏。据了解，常见的排水系统有集水沟、防滑材料和冲水系统等。设计人员需要根据设计要求选择合适的排水系统。 六、附加措施 除了以上几点，设计人员还需要考虑附加措施，防止重力式挡土墙发生意外。这些措施包括防护网、遮阳板、绿化带等等。这些措施可以使挡土墙更加美观，也可以增加墙体的稳定性和安全性。 总之，重力式挡土墙的设计不仅需要考虑各种材料的选择，还需要考虑其他因素如施工条件、环境因素等等。只有在前期细致的调研和方
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计 一、引言 挡土墙被广泛应用于各类工程中，用于实现土体的稳定和防止土体滑动。其中，重力式挡土墙以其结构简单、施工便捷、经济高效的特点，成为常见的土木工程中的挡土墙类型之一。本文将重点探讨重力式挡土墙的设计原理、主要构造要素以及设计考虑因素。 二、设计原理 重力式挡土墙设计的核心原理是通过墙体的自重和基底的摩擦力来平衡土体的侧压力，确保墙体的稳定性。具体而言，设计要满足以下原理要求： 1. 墙体自重原理：重力式挡土墙的墙体自重应足够大，能够抵抗土体的侧压力，防止挡土墙的倾覆和滑动。 2. 基底摩擦力原理：墙体与基底之间的摩擦力对于防止土体滑动至关重要。设计中需考虑墙体和基底材料的摩擦系数，并通过增大基底面积或采用摩擦锚杆等手段增加摩擦力。 3. 合理的墙体倾角：根据土体性质和工程条件等因素，确定合理的墙体倾角，使其既能满足结构稳定性要求，又能在经济和施工上具备可行性。 三、主要构造要素 重力式挡土墙的设计还需关注以下主要构造要素：
1. 挡土墙墙体：墙体通常采用混凝土或砌石，具备足够的自重和抗压强度。墙体厚度和高度需要根据设计土体的压力和墙体所需的稳定性来确定。 2. 墙顶板：墙顶板承受着来自土体和荷载的压力，应具备足够的承载能力和平整度。一般采用预制混凝土板或钢筋混凝土板。 3. 排水系统：重力式挡土墙需要考虑土体的排水问题，避免水分对土体稳定性的影响。设计中应合理布置排水孔或排水管，确保土体排水畅通。 四、设计考虑因素 在进行重力式挡土墙设计时，还需考虑以下因素： 1. 土体性质：重力式挡土墙设计应根据实际土体的性质、强度参数和侧压力等因素进行合理选择和计算。 2. 设计荷载：考虑到挡土墙可能承受的附加荷载，如交通荷载、地震荷载等，需对设计荷载进行充分的考虑。 3. 稳定性分析：通过进行稳定性分析，确认挡土墙在不同工况下的稳定性，并进行结构上的调整和优化。 4. 施工和维护性：设计中需考虑施工的可行性和墙体的日常维护要求，确保设计方案的可操作性和长期可靠性。 五、结论
重力式挡土墙设计
华中科技大学道桥专业路基路面工程课程设计重力式挡土墙结构设计 目录 1. 设计资料…………………………………………………………………………1 1．设计资料 某新建公路 K2+345~K2+379 路段采用浆砌片石重力式路堤墙，具体设计资料列于下： 1．路线技术标准，山岭重丘区一般二级公路，路基宽 8.5m，路面宽 7.0m。 2．车辆荷载，计算荷载为汽车-20 级，验算荷载为挂车-100。 3．横断面原地面实测值及路基设计标高如表 1 所示。 3 2. 挡土墙平面、立面布置 (1) 4．填料为砂性土，其密度γ 的摩擦角δ = φ/2。 =18KN/m ，计算内摩擦角φ=35，填料与墙背间 3. 挡土墙横断面布置 (2) 4. 计算主动土压力 (2) 5. 重力式挡土墙计算要求 (4) 6. 挡土墙抗滑验算 (4) 7. 挡土墙抗倾覆验算 (5) 8. 挡土墙偏心距及基底应力验算 (5) 9. 墙身截面强度验算 (5) 10. 挡土墙伸缩沉降缝及排水设施设计 (8) 附图：《重力式挡土墙平面图》、《重力式挡土墙立面图》、《重力式挡土墙横断面图》
a 5．地基为整体性较好的石灰岩，其允许承载力 [σ 0 ]=450Kpa ，基地摩擦系数为 f =0.45。 6．墙身材料采用 5 号砂浆砌 30 号片石，砌体 γ =22KN/m 3，砌体容许压应力 为 [σ a ] = 600 Kpa ，容许剪应力[τ ]=100Kpa ，容许拉应力[ σ wl ]=60 Kpa 。 横断面原地面实测值及路基设计标高 表 1 ） 2．挡土墙平面、立面布置 1
桩号 K2+345 K2+350 K2+356 K2+361 K2+367 K2+373 K2+379 H(m) 3.93 4.42 5.00 4.73 4.42 5.00 4.54 平面布置图详见《重力式挡土墙平面图》。 2.2 挡土墙立面布置 假设挡土墙为仰斜式，墙身倾斜度为 1:0.25。根据已知的几个断面的已知数 据，可求出挡土墙外侧与地基土的交点到墙顶的距离 h l ，列表如下： 桩号 K2+345 K2+350 K2+356 K2+361 K2+367 K2+373 K2+379 h l (m) 1.78 2.44 3.58 2.91 2.15 3.58 2.33 绘出路基设计标高线、挡土墙墙顶线、挡土墙外边缘与地基土交点线。根据 地形布置挡土墙高度。从图中分析可知，地形变化点主要有 3 个点，故可以考虑 分四段布置挡土墙。 挡土墙最大高度处应设在 K2+356 和 K2+373 处，为了保证最小 1m 的埋深， 此处挡土墙可设为 6m ，另外两块高度略小，可设为 5m 。 立面布置图详见《重力式挡土墙立面图》。 3．挡土墙横断面布置 先将挡土墙设计为顶宽 b 1 = 1.4m ，墙身倾角 1:0.25，墙趾长度 l d = 0.4m ，墙 趾高度 h d = 0.6m ，墙底坡度 i = 1: 5 ，墙身最大高度设在 K2+356 和 K2+373 处，墙 身最大高度为 6m 。其余桩号挡土墙高度，可按基底倾角算出，列表如下： 4．计算主动土压力 对挡土墙的设计计算，墙高最高的挡土墙最不利，故此处只对墙高最高为 5m 的截面进行计算，计算图示如下（取中桩左边部分）： 4.1 计算汽车荷载换算土柱高 h 0 按《公路设计手册》中车带宽均摊的方法计算： ①汽车—20 h 0 = 109.09 γ [5.6 + 0.577(H + 2a )] = 0.53m 挡土墙横断面布置详见《重力式挡土墙横断面图》。 车辆荷载作用宽度： b 0 = 2 ⨯1.8 +1.3 + 0.6 = 5.5m 载荷边缘到路边的宽度： d = (B - b 0 ) / 2 = (8.5 - 5.5) / 2 = 1.5m 2
路基工程知识：重力式路肩挡土墙设计及基础处理
路基工程知识：重力式路肩挡土墙设计及基 础处理 1、工程场地概况 本段道路为一条互通式立交匝道，路基宽度为8.5m.该路基左侧边坡紧邻一条现状排水河道，路肩至河道底面高差约5.8m.为避免路基边坡侵入河道，压缩河床断面，设计考虑在该侧设置路肩挡土墙。该墙同时作河道护岸之用。 根据钻探揭露地层，该挡墙基础将置于素填土、淤泥质土等地层中，而素填土及淤泥质土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性差、力学性质差等特征，不可直接作为基础持力层，应进行软弱下卧层验算后进行有针对性的地基处理。 2、挡土墙结构设计 2.1挡土墙类型
墙身的断面形式应根据墙的用途，墙高和墙趾处地形、地质、水文等条件，在满足稳定性和强度要求的前提下，按结构合理、断面经济和施工便利的原则比较确定。 根据场地现状，路肩墙埋置深度按不小于1m考虑，总墙高约7m.根据工程经验，可采用重力式挡土墙，设计采用浆砌片石作为本挡墙的砌体材料。 2.2挡土墙设计 （1）墙身尺寸方案 根据沿线地形，设计选取大墙高处断面进行验算，该处墙顶至墙趾高为7m.设计初拟了仰斜、垂直和俯斜三种断面形式进行验算。墙身尺寸如下： a）仰斜式b）垂直c）俯斜式
（2）土压力计算 计算物理参数取值如下：圬工砌体容重：23.0kN/m3，圬工之间摩擦系数：0.4，地基土摩擦系数：0.5，砂浆标号：M7.5，石料强度：30MPa，墙后填土内摩擦角：35o，墙后填土粘聚力：不计，墙后填土容重：19.0kN/m3，墙背与墙后填土摩擦角：17.5o，地基土容重：18.0kN/m3，修正后地基土容许承载力：[б]=150kPa，地基土容许承载力提高系数：墙趾值提高系数：1.2，墙踵值提高系数：1.3，平均值提高系数：1.0，墙底摩擦系数：0.5（墙底换填碎石），地基土内摩擦角：30.0o，土压力计算方法：库仑，挡墙节段长度：10m. 计算活载按2004路基规范挡土墙车辆荷载，在车行道7m 宽范围内满布考虑。结构重要性系数1.1，对挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、墙顶与第二破裂面间有效荷载、填土侧压力、车辆荷载引起的土侧压力等进行荷载组合。 经计算等代均布土层厚度为0.724m.因基础埋置较浅，不
重力式挡土墙设计实例
重力式挡土墙设计实例 1、某二级公路重力式路肩墙设计资料如下： 1墙身构造：墙高5m;墙背仰斜坡度：1：0.25＝14°02′;墙身分段长度20m;其余初始拟采用尺寸如图3－40示； 2土质情况：墙背填土容重γ=18kN/m 3;内摩擦角φ=35°；填土与墙背间的摩擦角δ＝17.5°；地基为岩石地基容许承载力σ＝500kPa;基地摩擦系数f=0.5； 3墙身材料：砌体容重γ=20kN/m 3; 砌体容许压应力σ＝500kPa;容许剪应力τ＝80kPa.. 图3－40 初始拟采用挡土墙尺寸图 2、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： 14021730353828ψαδφ'''++-++＝＝＝ 90ω<因为 00000111()(22)tan 0(00)(2)tan 222 B ab b d h H H a h h H H h αα=++-++=++-+ 01(2)tan 2 H H h α=-+ 00011(2)()(2)22 A a H h a H H H h =+++=+ 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：
tg tg θψ=-+ tg ψ=-()()3828 35382838281402tg ctg tg tg tg ''''=-+++ 0.7945=- 0.7291= 36544θ'''= 2验算破裂面是否交于荷载范围内： 破裂契体长度：()()050.72910.25 2.4L H tg tg m θα=+=-= 车辆荷载分布宽度：()12 1.8 1.30.6 3.5L Nb N m d m =+-+=⨯++= 所以0L L <;即破裂面交于荷载范围内;符合假设.. 3、荷载当量土柱高度计算： 墙高5米;按墙高确定附加荷载强度进行计算..按照线性内插法;计算附加荷载强度：q ＝16.25kN/m 2; 016.250.918 q h m γ==＝ 4、土压力计算 ()()()()01120 5.020 5.01722 A a H a H +++=++⨯+=0＝h 0.9 ()()()()011122tan 5.0502tan 142 4.25222 B ab b d H H a α'++-++⨯++⨯-=00＝h h ＝0+0-0.9 根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式： ()()()()()() a 003654435tan 18170.7291 4.2549.25sin sin 365443828E A B KN θφγθθψ'''++=-=⨯⨯-=+'''''+cos cos ()()X a 49.25142173049.14E E KN αδ''=+=-+=cos cos ()()y a sin 49.25sin 1421730 2.97E E KN αδ''=+=-+= 5、土压力作用点位置计算： 5 1.36H =⨯=10K ＝1+2h 1+20.9 X101/3/35/30.9/3 1.36 1.59Z H h K m =+=+⨯=－查数学手册 X1Z －土压力作用点到墙踵的垂直距离；
毕业设计--重力式挡土墙设计及其优化设计-所有专业
本科生毕业论文（设计） 题目: 重力式挡土墙设计及其优化设计 姓名: 学院: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 职称: 2012 年月日 南京农业大学教务处制
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1 绪论 (1) (1) (1) (2) (2) (2) 2重力式挡土墙的常规设计 (3) (3) (3) (3) 挡土墙类型的选择 (3) 墙后回填土的选择 (4) (4) (5) (6) (6) (6) (6) (7) 3 重力式挡土墙优化设计 (9) (9) (9) (10) (10) (11) (11) (12) (13) (13) (14) (14) (15) 结论 (17)
致谢 (18) 参考文献 (18)
重力式挡土墙设计及其优化设计 工程管理专业学生××× 指导教师××× 摘要：挡土墙是一种应用较广的构筑物，重力式挡土墙是其中最常见的一种形式。本文所涉及的工程为对某高速公路路线上的一处土丘进行开挖后，挖槽两边所形成的土坡。在进行土坡稳定性分析后，依据设计资料，采用传统的试算法设计了一堵重力式挡土墙。由于假设墙背竖直、光滑，且墙后填土面水平等条件，采用了郎肯土压力理论计算土压力。然后，运用matlab软件分别用fmincon 函数和遗传算法对挡土墙截面进行了优化设计。优化设计采用挡土墙上部宽度和上下部宽度差作为变量，以最小截面面积为目标函数。最后，比较了常规设计结果与优化结果和普通优化与遗传算法优化结果。经比较，采用遗传算法得到的优化结果最优。 关键词：重力式挡土墙；优化设计；Matlab；遗传算法 Gravity retaining wall design and optimal design Student majoring in engineering management ××× Tutor ××× Abstract：Retaining wall is a kind of structures which are widely used, and gravity retaining wall is one of the most common forms of it. The paper talks about the slope of a dug earth hummock which is in the way of a highway. After analyzing the slope stability, designs a gravity retaining wall according to the design material by using the traditional trial method. Because we presume the back of the wall smooth and vertical, and the filled soil surface horizontal, we use Lang Ken earth pressure theory to calculate the earth pressure. Then, the paper uses Matlab software to optimize the section size with fmincon function and separately with genetic algorithm. Make the upside width and the difference of the upside width and the bottom width as variables, and the minimum section area as target function. Finally, the paper compared the conventional design results and the optimization results, common optimization results and genetic algorithm optimization results. By comparison, find that using the genetic algorithm to optimize is the best way. Key words: Gravity retaining wall；optimal design；Matlab；genetic algorithm 1 绪论 挡土墙的概述 公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。 土压力计算研究现状 土压力分为静止土压力、主动土压力和被动土压力，重力式挡土墙所受土压力为主动土压力。目前土压力计算方法主要有三类。一是极限平衡理论，包括郎肯土压力理论
重力式挡土墙设计经验
重力式挡土墙设计经验谈 引言 在土建工程中，经常用挡土墙来支挡上下高差的土体，而重力式挡土墙是用得较多的一种形式。一般来讲，此种挡土墙的设计偏于保守的不少；但也有因考虑不周而致挡墙倒塌，甚至连地基发生整体滑动或因发生滑坡而被推倒。 一般重力式挡土墙的设计，须考虑以下五个问题： (1)抗滑移稳定性； (2)抗倾覆稳定性； (3)墙身的强度； (4)地基的应力； (5)地基的整体稳定性。 关于墙身的强度，一般毋需验算，如有必要，仅验算最危险截面，即墙身和基础结合处的强度就可以了。如地基为抗剪强度较低的软土或基底下有软弱夹层时，除验算基底和下卧层的应力外，还需作地基稳定性验算。如因切割坡脚而砌筑挡墙，应加强工程地质勘察工作，特别注意山坡下是否存在容易发生滑坡的地质构造?经验算，切割坡脚后，有发生滑坡的可能，则此墙应作抗滑挡土墙考虑。 1关于土压力问题 1.1对库仑、朗肯土压理论的看法 法国学者(Coulomb)库仑在1773年提出的和英国的(Rankine)朗肯在1857年提出的两种土压力理论，直到现在，工程界还在普遍应用。这是因为这两种理论仍有其实用价值。第一，其计算模型比较简单，计算过程也不复杂；其二，用来计算主动土压力，误差不太大，而尤以库仑理
论更小些。众所周知，无论库仑或朗肯理论都假定土为理想散体，只有摩擦力产生，而无粘聚力存在，故只适用于砂性土。关于散体的极限平衡理论，前苏联学者索科洛夫斯基曾作过精确的分析，用来检验和评价库仑理论的可靠性。当墙背垂直(α=0°)，填土水平(β=0°)，不考虑土与墙背的摩擦力(δ=0°)，由库仑理论求得的主动、被动土压力系数公式为：K a=tan2(45°-φ/2)、K p=tan2(45°+φ/2)，与索氏理论完全符合，说明在此种情况下，库仑理论是可靠无误的。上述两个公式亦即砂性土朗肯理论土压力系数计算公式。当α=0°,β=0°和δ≠0°时，由索氏的计算得出下列结论：库仑主动土压力误差一般不超过5%，而库仑被动土压力的误差是随着φ，特别是δ的增加而变大的，误差可超过50%，甚至更大。但索氏理论实质上还是不能完全反映复杂的实际情况，也只是一种近似方法，更何况对于复杂的填土和荷载情况，计算工作十分繁重，其实用价值不大。库仑土压力的误差主要是由于假设的滑动面为一平面而引起的。一般讲，库仑主动土压力计算实用上是足够准确的，而被动土压力与实际情况出入之大，有时不能应用于具体的工程设计中。朗肯土压力理论由于不考虑土与墙背的摩擦力，以致主动土压力偏大，而被动土压力则偏小。一般来讲，用朗肯土压力理论计算主动土压力作挡土墙的计算是比较保守的，除非墙背垂直而光滑，不能考虑墙摩擦力。当朗肯发表其土压力理论时，与库仑理论一样，仅限于无粘聚力的砂性土，后来培尔氏于1915年始将朗肯理论扩大使之适用于粘性土。(Terzaghi)太沙基认为库仑和朗肯土压力理论只适用于无挠曲的重力式挡土墙之类的 挡土构筑物。 1.2对《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》附录11“挡土墙主动土压力系数K a”的看法 在计算K a的公式中，几乎所有计算主动压力的各种条件和参数如挡墙背面的角度α(注意此α与库仑公式中的α含义不一样)，墙后土坡的倾角β、墙摩擦角δ、粘性土的抗剪强度指标c、φ、地表均布荷载q 以及挡墙的高度h，都已包括在内。但是粘性土的主动土压力计算毕竟是复杂的，要想用一个数学模式来全面正确地概括，这是不可能的。只
抗震重力式挡土墙设计
抗震重力式挡土墙设计 引言： 在山区和丘陵地带，挡土墙广泛应用于道路、铁路、水利工程和建筑工程中，用于抵抗土体的自然倾斜或外力作用。挡土墙的设计需要考虑抗震性能，以确保其在地震发生时能够稳定并保持其完整性。本文旨在介绍抗震重力式挡土墙的设计原理和方法。 一、设计原理： 1.设计摩擦力：通过地块和挡土墙底面的摩擦力抵抗地震力，使挡土墙保持稳定。摩擦力的大小取决于地基土壤的性质和墙底部的压力。 2.自重稳定：挡土墙的自重是抵抗地震力的一个重要因素，通过合理的墙体几何形状和墙体截面面积来确保自重稳定。 二、设计方法： 1.地震参数分析：根据当地地震烈度和设计基准地震加速度，确定挡土墙的抗震要求。这包括确定地震力的特征周期和基准水平加速度。 2.挡土墙几何形状设计：根据挡土墙的使用要求和抗震要求，确定墙的高度、宽度和墙体倾斜角度等几何参数。 3.墙体截面设计：根据挡土墙的几何形状和土壤参数，计算墙体的截面积、惯性矩和形心位置等参数，以满足抗震要求。 4.土体参数确定：通过现场勘察和土壤试验，确定挡土墙所使用土壤的力学性质，包括土壤的内摩擦角、剪切模量和泊松比等。
5.临界坡度检验：根据当地的土壤条件和挡土墙的设计要求，检验挡 土墙底部的临界坡度是否满足要求，确保摩擦力可以有效地抵抗地震力。 6.抗滑稳定检验：根据墙体的几何形状和土壤参数，计算挡土墙的抗 滑稳定性，确保墙体能够抵抗水平地震力的倾覆力矩。 7.墙体检验：对设计后的挡土墙进行抗震性能的检验，包括水平位移、摩擦力和剪切应力的计算和分析。 三、常用抗震措施： 为增加抗震能力和保证挡土墙的稳定性，常用的抗震措施包括： 1.土体加固：在墙体后方加筑土体或使用土工合成材料进行加固，增 加墙体的抗震能力和稳定性。 2.锚杆加固：通过预埋锚杆或拉筋将挡土墙与基础连接，增加墙体的 抗震性能和稳定性。 3.排水措施：加设排水系统以减少土体的渗流力，提高墙体的稳定性。 4.减震措施：采用橡胶支座等减震装置来减少地震荷载对墙体的冲击，提高墙体的抗震性能。 结论：
重力式挡土墙的设计要点
1重力式挡土墙的设计要点 设计重力式挡土墙，一般先通过满足挡土墙的抗滑移要求确定挡土墙的总工程量，再进行细部尺寸调整，以满足挡土墙的抗倾覆要求。 断面形式的确定 根据重力式挡土墙结构类型及其特点，我们可以根据实际条件，选择不同类型的断面结构。如果地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，一定会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，而采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。只有在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。 挡土墙的截面尺寸的确定 重力式挡土墙是靠自身重力来抵抗土压力，在设计时，重力式挡土墙的截面尺寸一般按试算法确定，可结合工程地质、填土性质、墙身材料和施工条件等方面的情况按经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算，如不满足要求，则应修改截面尺寸或采取其它措施，直到满足为止。 土压力的确定 挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多，由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。 2重力式挡土墙的计算内容从安全地角度考虑，当埋入土中不算很深时，作用于挡土墙上的荷载有主动土压力、挡土墙自重、墙面埋入土中部分所受的被动土压力，一般可忽略不计。重力式挡土墙的计算内容主要进行稳定性验
算、地基承载力验算和墙身强度验算。 挡土墙的稳定验算及强度验算 挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算(采用容许应力法)。 墙身截面强度验算 通常选取一、两个截面进行验算。验算截面可选在基础底面、1/2墙高处或上下墙交界处等。墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。剪应力虽然包括水平剪应力和斜剪应力两种，重力式挡土墙只验算水平剪应力。基底应力及偏心验算 基底的合力偏心距e计算公式为:e=B/2-Zn=B/2-( WZw+EyZx-ExZy)/(W+Ey) 在土质地基上，eWB/6：在软弱岩石地基上，eWB/5；在不易风化的岩石地基上，eWB/4。 3挡土墙稳定性增大的措施 设计、验算之后，为保证挡土墙的安全性，必须采取必要的措施。 倾覆稳定性增大的措施为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，可以在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底，以增大稳定力臂。另外可以改变墙背或墙面的坡度，以减小土压力或增大力臂。改变墙身形式，如釆用衡重式、拱桥式等。 滑动稳定性增大的措施
重力式挡土墙施工工艺及设计
重力式挡土墙施工工艺及设计 重力式挡土墙是一种常见的构造物，用于支撑路基、桥墩等，防止土体滑坡或坍塌。本文将详细介绍重力式挡土墙的施工工艺及设计。首先，让我们了解一下重力式挡土墙的定义。重力式挡土墙是一种依靠自身重力来保持稳定的构造物，主要由墙体和地基组成。墙体一般由混凝土、钢筋、石材等材料构成，具有较大的体积和重量，能够有效地抵抗土压力和侧向压力。地基是挡土墙的基础，要求具有足够的承载力和稳定性，以支撑墙体的重量和压力。 在进行重力式挡土墙的施工前，需要进行详细的设计和规划。设计时需要考虑多种因素，如地形、地质、环境、建筑要求等。设计人员需要根据实际情况选择合适的材料、规格和施工工艺，确保挡土墙的稳定性和耐久性。 重力式挡土墙的施工流程一般包括以下几个步骤： 1、地基处理：在地基上铺设一定厚度的垫层，以提高地基的承载力和稳定性。垫层一般采用碎石、砂砾等材料。 2、安装模板：根据设计图纸制作模板，然后将其安装在垫层上。模板的精度和稳定性对于挡土墙的尺寸和位置有着重要的影响。 3、钢筋加工和安装：根据设计要求加工钢筋，并将其安装在模板内。钢筋的型号和数量对于挡土墙的承载力和稳定性有着重要的影响。
4、混凝土浇筑：将混凝土倒入模板内，并振捣密实。混凝土的质量和浇筑方式对于挡土墙的外观和质量有着重要的影响。 5、拆模和养护：在混凝土达到一定强度后，拆除模板并进行养护。养护期间要保持挡土墙的湿润，避免受到日晒雨淋。 在施工过程中，需要注意以下几点： 1、严格按照设计图纸进行施工，确保挡土墙的尺寸和位置与设计要求相符。 2、加强对模板的固定和维护，避免模板变形或移位，影响挡土墙的尺寸和外观。 3、钢筋的型号和数量要符合设计要求，安装时要保证位置准确，连接牢固。 4、混凝土的配合比和浇筑方式要符合规范要求，确保混凝土的质量和密实度。 5、加强施工现场的质量和安全控制，避免因操作不规范或材料质量问题导致的事故。 重力式挡土墙的设计和施工需要考虑多种因素，如地形、地质、环境、建筑要求等。只有综合考虑这些因素，选择合适的材料和施工工艺，才能确保挡土墙的稳定性和耐久性。在施工过程中，要严格按照设计
重力式挡土墙
设计的重力式挡土墙墙高为6m 。采用M5水泥砂浆，Mu 毛石砌筑的毛石挡土墙，其重度为322/KN m γ=。基础底面地基与地基摩擦系数为0.3。 （2）荷载计算 1）土压力计算 沿墙体延伸方向取一延长米。由于地面水平，墙背竖直且光滑，土压力计算选用郎肯理论公式计算： 主动土压力系数： 22122219tan (45)tan (45)0.5092217tan (45)tan (45)0.54822o o o a o o o a K K ϕϕ=-=-==-=-= 地面活荷载k p 的作用，采用等代土层厚度0/56/16.5 3.394k t h p m γ===。 560.50928.504223042.807a qK kp kp =⨯==⨯= 12a qK <压力强度时，填土表面将开裂，开裂深度c z 可按下列公式求解： 15616.51.703c q z m γ=-=-= 此时，填土表面以下深度Z 处主动土压力强度az p 可分为两种情况： （1） 当c z z <时 在计算点的深度z 小于填土的开裂深度c z 时，主动土压力强度均 等于零，即0az p =。 （2） 当c z z >时 在计算点处的主动土压力强度az p 可按下式计算 1112az a a p qk zk c γ=+-在地下水面1 3.6z H m ==处，故该处的土压力强度为
111112560.50916.5 3.60.50923015.93aH a a p qk H k c kpa γ=+-=⨯+⨯⨯-⨯= 在地下水面以下部分的土层中，地下水面以下深度'z 处的主动土压力强度为： '''211222az a a a p qk H k z k c γγ=++- （1） 当'z =0时，为地下水面高程处，该处的主动土压力强度为： 12112218.823az a a p qk H k c kpa γ=+-=（2） 当'2 2.4z H m ==时，为挡土墙强踵高程处，该处的主动土压力的强 度为： '2211222az a a a p qk H k H k c γγ=++-'318108/sat w KN m γγγ=-=-= 所以，地下水位以下2 2.4H m =处D 点的主动土压力强度为： '2211223 2560.54816.5 3.60.5488 2.40.54823029.345/az a a a p qk H k H k c KN m γγ=++-=⨯+⨯⨯+⨯⨯-⨯=可得土压力强度分布图如下：
重力式挡土墙及衡重式挡土墙
重力式挡土墙 重力式挡土墙，指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。它的优点是就地取材，施工方便，经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。 常见的重力式挡土墙高度一般在5～6 m以下，大多采用结构简单的梯形截面形式，对于超高重力式挡土墙（一般指6m以上的挡墙）即有半重力式、衡重力式等多种形式，如何科学地、合理地选择挡土墙的结构形式，是挡土墙技术中的一项重要内容。 由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙太高，它耗费材料多，也不经济。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。 重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在6m 以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。 重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。重力式挡土墙墙面胸坡和墙背的背坡一般选用1：0.2～1：0.3，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙背坡不小于1：0.25，墙面尽量与墙背平行。 对于垂直墙，当地面坡度较陡时，墙面坡度可有1：0.05～1：0.2，对于中、高挡土墙，地形平坦时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.4。 采用混凝土块和石砌体的挡土墙，墙顶宽不宜小于0.4m；整体灌注的混凝土挡土墙，墙顶宽不应小于0.2m；钢筋混凝土挡土墙，墙顶不应小于0.2m。通常顶宽约为H／12，而墙底宽约为（0.5～0.7）H，应根据计算最后决定墙底宽。 当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶时挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，要求墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角θ（图6—3），对于石砌圬工不大