衡重式挡土墙课程设计

衡重式挡土墙课程设计

1、设计资料

（1）地形

中浅切割褶皱剥蚀中低山地区，地势起伏较大。

（2）工程地质条件

自上而下土层依次如下：

①号土层：耕植土，厚约0.9m ，黄褐色，含大量有机质。

②号土层，中风化砾岩，厚度未揭露，地基容许承载力R=800kPa 。

（3）墙身及墙后填料材料参数

填料， 35=ϕ 3m kN 18=γ，下墙2ϕ

δ=，上墙（假想墙背）ϕδ=。墙身容重3k m kN 22=γ。基底摩擦系数f=0.6。圬工材料[a σ]=600k a P ，[1σ]=100k a P ，=j τ500k a P 。

（4）荷载参数

本题组号为5，挡土墙高度8.1m ，车辆荷载换算等代土层厚度为=0h 0.55m ，分布在路基横断面方向的宽度0b =5.5m 。

（5）水文地质条件

本次勘测未发现地下水，可不考虑地下水影响。

2、初步确定墙身尺寸

挡土墙高8.1m ，选用上墙1H =3m ，选墙顶宽1b =0.5m,则上墙底宽1b =1.65m,下墙底宽B=1.53m,墙背俯斜1：0.33（'11518 =α），衡重台宽1d =1.0m ，下墙2H =5.1m ，墙背仰斜1：0.27（'20615 -=α），墙面坡1：0.05，见下图：

3、上墙土压力计算

（1）求破裂角1θ

计算破裂角，判别是否出现第二破裂面，假想墙背倾角见下图，

则有

'1tan α=0

.3133.00.3tan 1111+⨯=+H d H α=0.67 则'1α= 82.33

假想破裂面交于荷载内，按表5.6第一类公式计算，得

5.272

3545=-==i i θα 521.0tan =i θ 验核破裂面位置如下：第一破裂面距墙顶内缘距离为

)tan (tan '11αθ+i H =3.0×（0.521+0.67）

=3.573m ＜0b =5.5m

破裂面交于荷载内，与假设相符，而且也不可能出现其他情况，故采用此类计算公式。因为i α＜'1α，故出现第二破裂面。

（2）计算第二破裂面上的主动土压力1E

有表5.6第一类公式，有 K=)2

45cos()245(tan 2ϕϕ

+- =)

5.1745cos()5.1745(tan 2 +-=0.587 1K =1+1

02H h =1+0.355.02⨯=1.367

1E =1221KK H γ=0.5×18×3.0×3.0×0.587×1.367=64.98kN

=x E 11E cos(ϕα+i )=64.98×cos( 355.27+)=30.03 kN

y E 1=1E sin(ϕα+i )=64.98×sin(

355.27+)=57.64 kN

对上墙1O 的力臂为

11133K h H

Z y

+==367.

1355

.030.3⨯+=1.134m

i y x Z d b Z αtan 1121-+==1.65+1-1.134×0.521=2.06m

（3）计算上墙实际墙背上土压力'

1E

'

1x E =x E 1=30.03kN

'1y E ='

1x E tan 1α=30.03×0.33=10kN

对上墙1O 的力臂为

==31

'

1H Z y 1.0m

='1x Z 1'

12tan αy Z b -=1.65-1.0×0.33=1.32m

4、下墙土压力计算

（1）求破裂角2θ

假想破裂面交于荷载内，破裂角示意图如下，

按表5.7第一类公式得

A=-tan 2α=-tan '0615 -=0.27

22δαϕψ++==235061435' ++='3666

tan 2θ=-tan ψ+))(tan tan (cot A ++ψψϕ =-2.311+)27.0311.2)(311.2428.1(++

=0.795

2θ= 48.38

验核破裂面位置：堤顶破裂面距墙顶内缘的距离为

++)tan (tan '

11i H θα)tan (tan 222αθ+H

=3×（0.67+0.521）+5.1×（0.795-0.25）

=3.573+2.779

=6.353m ＞0b =5.5m

则破裂面位于荷载外，与假设不符。应采用5.7表中第四类公式，

0'

0b b =-)tan (tan '

11i H θα+=5.5-3.573=1.93m A=-21220

'

0tan )2(2α-+H H H h b =-

25.0)321.5(1.555

.093.12+⨯+⨯⨯=0.21

22δαϕψ++=='3666

tan 2θ=-tan ψ+))(tan tan (cot A ++ψψϕ =-2.311+)21.0311.2)(311.2428.1(++

=0.759

2θ='

1237

验核破裂面位置：堤顶破裂面距墙顶内缘的距离为

++)tan (tan '

11i H θα)tan (tan 222αθ+H

=3×（0.67+0.521）+5.1×（0.759-0.25）

=3.573+2.596

=6.169＞0b =5.5m

则破裂面位于荷载外，与假设相符。

（2）计算土压力2E

采用5.7表中第四类公式，得

土压力系数： K=)tan (tan )sin()

cos(222

2αθψθϕθ+++

=)25.048.38(tan 08.105sin 48.73cos -