挡土墙设计实例.docx

1、挡土墙设计实例挡土墙设计实例挡土墙是指支承填土或山坡土体、避免填土或土体变形失稳的构造物。在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与直接接触的部位称为基地；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。按照挡土墙的设置位置不同，分为、路堤墙、墙和山坡墙等。设置于路堤的挡土墙称为路堤墙；墙顶位于的挡土墙称为路肩墙；设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙；设置于山坡上，支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。本实例中主要讲述了5种常见挡土墙的设计计算实例。1、重力式挡土墙-原始条件: 墙身尺寸: 墙身高: (m

2、) 墙顶宽: (m) 面坡倾斜坡度: 1: 背坡倾斜坡度: 1: 采用1个扩展墙址台阶: 墙趾台阶b1: (m) 墙趾台阶h1: (m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙底倾斜坡率: :1 物理参数: 圬工砌体容重: (kN/m3) 圬工之间摩擦系数: 地基土摩擦系数: 砌体种类: 片石砌体 砂浆标号: 5 石料强度(MPa): 30 挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: (度) 墙后填土粘聚力: (kPa) 墙后填土容重: (kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: (度) 地基土容重: (kN/m3) 修正后地基土允许承载力: (kPa) 地基土允许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 墙踵

3、值提高系数: 平均值提高系数: 墙底摩擦系数: 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: (度) 土压力计算方式: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 2 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 0 2 0 坡面起始距离: (m) 地面横坡角度: (度) 墙顶标高: (m) 挡墙分段长度: (m)=组合1（仅取一种组合计算）= 组合系数: 1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 2. 墙顶上的有效永久荷载 分项系数 = 3. 墙顶与第二破裂面间有效荷载 分项系数 = 4. 填土侧压力 分项系数 = 5. 车辆荷载引发的土侧压力 分项系数 = = 土压力计算 计算高度为 (m)处的

4、库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = (度) 按实际墙背计算取得: 第1破裂角： (度) Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是不是存在，计算后发觉第二破裂面不存在 墙身截面积 = (m2) 重量 = kN(一) 滑动稳固性验算 基底摩擦系数 = 采用倾斜基底增强抗滑动稳固性,计算进程如下: 基底倾斜角度 = (度) Wn = (kN) En = (kN) Wt = (kN) Et = (kN) 滑移力= (kN) 抗滑力= (kN) 滑移验算知足: Kc = 滑动稳固方程验算： 滑动稳固方程知足: 方程值 = (kN) 地基土摩擦系数 =

5、地基土层水平向: 滑移力= (kN) 抗滑力= (kN) 地基土层水平向: 滑移验算不知足: Kc2 = 倾覆稳固方程验算： 倾覆稳固方程知足: 方程值 = (kN-m) (三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力 = (kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m) 基础底面宽度 B = (m) 偏心距 e = (m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = (m) 基底压应力: 趾部= 踵部=(kPa) 最大应力与最小应力之比 = / = 作用于基底的合力偏心距验算知足: e= = * =

6、(m) 墙趾处地基承载力验算知足: 压应力= = (kPa) 墙踵处地基承载力验算知足: 压应力= = (kPa) 地基平均承载力验算知足: 压应力= = (kPa)(四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = (m2) 重量 = kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = (m) 相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx = (m) 相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy = (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = (kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作使劲臂

7、Zn = (m) 截面宽度 B = (m) 偏心距 e1 = (m) 截面上偏心距验算知足: e1= = * = (m) 截面上压应力: 面坡= 背坡=(kPa) 压应力验算知足: 计算值= = (kPa) 切向应力检算: 剪应力验算知足: 计算值= = (kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN) 轴心力偏心影响系数醟 = 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = (m2) 材料抗压极限强度Ra = (kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数鉬 = 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 计算强度时: 强度验算知足: 计算值= = (kN) 计算稳固

8、时: 稳固验算知足: 计算值= = (kN)(六) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 (m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角 = (度) 按实际墙背计算取得: 第1破裂角： (度) Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是不是存在，计算后发觉第二破裂面不存在 墙身截面积 = (m2) 重量 = kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = (m2) 重量 = kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = (m) 相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx = (m) 相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy = (m)允许应力法:

9、 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = (kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作使劲臂 Zn = (m) 截面宽度 B = (m) 偏心距 e1 = (m) 截面上偏心距验算知足: e1= = * = (m) 截面上压应力: 面坡= 背坡=(kPa) 压应力验算知足: 计算值= = (kPa) 拉应力验算知足: 计算值= = (kPa) 切向应力检算: 剪应力验算知足: 计算值= = (kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN) 轴心力偏心影响系数醟 = 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = (m2) 材料抗

10、压极限强度Ra = (kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数鉬 = 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 计算强度时: 强度验算知足: 计算值= = (kN) 计算稳固时: 稳固验算知足: 计算值= 滑动稳固方程验算： 滑动稳固方程知足: 方程值 = (kN) 地基土摩擦系数 = 地基土层水平向: 滑移力= (kN) 抗滑力= (kN) 地基土层水平向: 滑移验算知足: Kc2 = (二) 倾覆稳固性验算 相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = (m) 相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = (m) 相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = (m) 相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = (m

11、) 相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳固性 倾覆力矩= (kN-m) 抗倾覆力矩= (kN-m) 倾覆验算知足: K0 = 倾覆稳固方程验算： 倾覆稳固方程知足: 方程值 = (kN-m) (三) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距 作用于基础底的总竖向力 = (kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m) 基础底面宽度 B = (m) 偏心距 e = (m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = (m) 基底压应力: 趾部= 踵部=(kPa) 最大应力与最小应力之比 = /

12、= 作用于基底的合力偏心距验算知足: e= = * = (m) 墙趾处地基承载力验算知足: 压应力= = (kPa) 墙踵处地基承载力验算知足: 压应力= = (kPa) 地基平均承载力验算知足: 压应力= * = (m) 截面上压应力: 面坡= 背坡=(kPa) 压应力验算知足: 计算值= (kPa) 切向应力检算: 剪应力验算知足: 计算值= = (kPa) 斜截面剪应力检算 斜剪应力验算知足: 计算值= = (kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN) 轴心力偏心影响系数醟 = 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = (m2) 材料抗压极限强度Ra

13、 = (kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数鉬 = 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 计算强度时: 强度验算知足: 计算值= = (kN) 计算稳固时: 稳固验算知足: 计算值= = (kN)(六) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = (m2) 重量 = kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于截面总竖向力 = (kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作使劲臂 Zn = (m) 截面宽度 B = (m) 偏心距 e1 = (m) 截面上偏心距验算知足: e1= = * = (m)

14、 截面上压应力: 面坡= 背坡=(kPa) 压应力验算知足: 计算值= = (kPa) 切向应力检算: 剪应力验算知足: 计算值= = (kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN) 轴心力偏心影响系数醟 = 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = (m2) 材料抗压极限强度Ra = (kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数鉬 = 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 计算强度时: 强度验算知足: 计算值= = (kN) 计算稳固时: 稳固验算知足: 计算值= = (kN)(七) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 (m)处的库仑主动土压力

15、计算上墙土压力 无荷载时的破裂角 = (度) 按假想墙背计算取得: 第1破裂角： (度) Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是不是存在，计算后发觉第二破裂面存在： 第2破裂角=(度) 第1破裂角=(度) Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m) 计算下墙土压力 无荷载时的破裂角 = (度) 按力多边形法计算取得: 破裂角： (度) Ea= Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m) 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = (m2) 重量 = kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = (m)允许应力法: 法向

16、应力检算: 作用于截面总竖向力 = (kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m) 相对于验算截面外边缘，合力作使劲臂 Zn = (m) 截面宽度 B = (m) 偏心距 e1 = (m) 截面上偏心距验算知足: e1= = * = (m) 截面上压应力: 面坡= 背坡=(kPa) 压应力验算知足: 计算值= = (kPa) 切向应力检算: 剪应力验算知足: 计算值= = (kPa)极限状态法: 重要性系数0 = 验算截面上的轴向力组合设计值Nd = (kN) 轴心力偏心影响系数醟 = 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = (m2) 材料抗压极限强度Ra = (kPa) 圬工构件或材料的抗力分项

17、系数鉬 = 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 计算强度时: 强度验算知足: 计算值= = (kN) 计算稳固时: 稳固验算知足: 计算值= = (kN)=3、加筋土挡土墙-原始条件: 墙身尺寸: 墙身总高: (m) 筋带竖向间距是不是不等: 否 单个筋带厚: 1(mm) 筋带水平方向间距: (m) 筋带竖直方向间距: (m) 筋带长度竖向分段数: 2 分段序号 高度(m) 筋带长(m) 1 2 筋带序号 筋带宽(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 物理参数: 加筋土容重: (kN/m3) 加筋土内摩擦角: (度

18、) 筋带允许拉应力: (MPa) 土与筋带之间的摩擦系数: 加筋土浮容重: (kN/m3) 地基土浮重度: (kN/m3) 筋带抗拔力计算调节系数: 筋带材料抗拉计算调节系数: 筋带材料强度标准值: (MPa) 筋带材料抗拉性能的分项系数: 挡土墙类型: 一般挡土墙 墙后填土内摩擦角: (度) 墙后填土粘聚力: (kPa) 墙后填土容重: (kN/m3) 地基土容重: (kN/m3) 修正后地基土允许承载力: (kPa) 地基土允许承载力提高系数: 墙趾值提高系数: 墙踵值提高系数: 平均值提高系数: 墙底摩擦系数: 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: (度) 坡线土柱: 坡面线段数:

19、2 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 0 2 0 地面横坡角度: (度) 墙顶标高: (m) 挡墙分段长度: (m) 计算参数: 稳固计算目标: 给定圆心,半径计算安全系数 圆心X坐标: (m) 圆心Y坐标: (m) 半径: (m) 筋带对稳固的作用: 筋带力沿圆弧切线 内部稳固分析采用方式: 应力分析法 条分法的土条宽度: (m) 墙后填土粘聚力: (kPa) 墙体填土粘聚力: (kPa) 地基土粘聚力: (kPa) 土条切向分力与滑动方向反向时: 看成下滑力对待=第 1 种情形: 组合1= 组合系数: 1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 2. 填土侧压力 分项系

20、数 = 3. 车辆荷载引发的土侧压力 分项系数 = =-内部稳固性验算采用应力分析法(一) 应力分析法筋带号 宽度 总长度 稳固区 竖向压应 水平应 最大拉力 抗拉力 抗拔力 (m) (m) 长度(m) 力(kPa) 力(kPa) 设计值(kN) (kN) (kN) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 单个筋带结点抗拔稳固知足: 拉力设计值= = (kN) 筋带截面抗拉强度验算知足: 拉力设计值= = -外部稳固性验算 土压力计算 计算墙背处的库仑主动土压力 按假想墙背计算取得: 第1破裂角： (度) Ea=

21、Ex= Ey=(kN) 作用点高度 Zy=(m) 墙身截面积 = (m2) 重量 = kN 墙顶上的土重(包括超载) = (kN) 重心坐标,(相对于墙面坡上角点) 墙顶上的土重(不包括超载) = (kN) 重心坐标,(相对于墙面坡上角点)(一) 滑动稳固性验算 基底摩擦系数 = 滑移力= (kN) 抗滑力= (kN) 滑移验算知足: Kc = 滑动稳固方程验算： 滑动稳固方程知足: 方程值 = (kN) (二) 倾覆稳固性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = (m) 相对于墙趾点，墙土压力Ey的力臂 Zx = (m) 相对于墙趾点，墙土压力Ex的力臂 Zy = (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳