路基路面工程课程设计之一挡土墙验算.docx
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路基路面工程课程设计之一挡土墙验算
课程设计
课程名称：
路基路面工程
设计题目：
重力式挡土墙验算
院系：
土木工程
专业：
工程造价
年级：
姓名：
学号：
指导教师：
成绩指导教师（签章）
年月日
西南交通大学峨眉校区
第1章任务书和指导书
某浆砌片石重力式路堤挡土墙，断面尺寸如图1所示，填料容重γ＝18kN/m3，内摩擦角φ＝35°；砌体容重γ＝23kN/m3，墙背摩擦角δ＝φ/2；地基土容重γ0＝19kN/m3，内摩擦系数f0＝0.80，基底摩挠系数f＝0.50，地基承载力[σ]＝800kPa，挡土墙分段长度10m；路基宽8.5m，踏肩宽0.75m。
图1浆砌片石重力式路堤挡土墙
车辆荷载为公路Ⅰ级荷载。
挡土墙的墙高H2变化（见表1），其它几何参数保持不变。
试按主要组合荷载，利用理正软件验算挡土墙的稳定性。
表1挡土墙的墙高H2变化
学号末尾2位数k
0-15
16-30
31-45
46-60
61-75
76-99
墙高H2（m）
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
请参考理正软件中的学习资料，练习使用该软件。
将最后的结果粘贴在设计文本中。
第2章理正软件验算挡土墙稳定性
重力式挡土墙验算[执行标准：
公路]
计算项目：
重力式挡土墙1
计算时间：
2014-11-0422:
52:
42星期二
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身高:
4.350（m）
墙顶宽:
1.150（m）
面坡倾斜坡度:
1:
0.250
背坡倾斜坡度:
1:
-0.250
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
0.200（m）
墙趾台阶h1:
0.500（m）
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率:
0.100:
1
物理参数:
圬工砌体容重:
23.000（kN/m3）
圬工之间摩擦系数:
0.400
地基土摩擦系数:
0.500
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:
35.000（度）
墙后填土粘聚力:
0.000（kPa）
墙后填土容重:
18.000（kN/m3）
墙背与墙后填土摩擦角:
17.500（度）
地基土容重:
19.000（kN/m3）
修正后地基土容许承载力:
800.000（kPa）
地基土容许承载力提高系数:
墙趾值提高系数:
1.200
墙踵值提高系数:
1.300
平均值提高系数:
1.000
墙底摩擦系数:
0.500
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
30.000（度）
土压力计算方法:
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
13.0002.0000
28.5000.0000
坡面起始距离:
0.000（m）
地面横坡角度:
20.000（度）
墙顶标高:
0.000（m）
挡墙分段长度:
10.000（m）
=====================================================================
第1种情况:
组合1
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√
3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√
4.填土侧压力分项系数=1.000√
5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为4.482（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=39.132（度）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角：
39.132（度）
Ea=47.063Ex=46.977Ey=2.843（kN）作用点高度Zy=1.578（m）
墙身截面积=5.191（m2）重量=119.402kN
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.500
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度=5.711（度）
Wn=118.810（kN）En=7.504（kN）Wt=11.881（kN）Et=46.461（kN）
滑移力=34.580（kN）抗滑力=63.157（kN）
滑移验算满足:
Kc=1.826>1.300
滑动稳定方程验算：
滑动稳定方程满足:
方程值=35.884（kN）>0.0
地基土摩擦系数=0.500
地基土层水平向:
滑移力=46.977（kN）抗滑力=61.947（kN）
地基土层水平向:
滑移验算满足:
Kc2=1.319>1.300
（二）倾覆稳定性验算
相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.289（m）
相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.712（m）
相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.446（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=67.947（kN-m）抗倾覆力矩=158.790（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=2.337>1.500
倾覆稳定方程验算：
倾覆稳定方程满足:
方程值=60.059（kN-m）>0.0
（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=126.313（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=90.843（kN-m）
基础底面宽度B=1.324（m）偏心距e=-0.057（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.719（m）
基底压应力:
趾部=70.612踵部=120.245（kPa）
最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=-0.057<=0.167*1.324=0.221（m）
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=70.612<=960.000（kPa）
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=120.245<=1040.000（kPa）
地基平均承载力验算满足:
压应力=95.429<=800.000（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=5.102（m2）重量=117.357kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.296（m）
相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.712（m）
相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.446（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=120.201（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=89.026（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.741（m）
截面宽度B=1.350（m）偏心距e1=-0.066（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=-0.066<=0.250*1.350=0.338（m）
截面上压应力:
面坡=63.062背坡=115.013（kPa）
压应力验算满足:
计算值=115.013<=800.000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-0.818<=80.000（kPa）
[极限状态法]:
重要性系数γ0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=120.201（kN）
轴心力偏心影响系数αk=0.972
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350（m2）
材料抗压极限强度Ra=1600.000（kPa）
圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.956
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=120.201<=909.269（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=120.201<=869.221（kN）
（六）台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为3.850（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=39.765（度）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角：
39.765（度）
Ea=36.049Ex=35.983Ey=2.178（kN）作用点高度Zy=1.346（m）
墙身截面积=4.427（m2）重量=101.832kN
[强度验算]
验算截面以上，墙身截面积=4.427（m2）重量=101.832kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.056（m）
相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.487（m）
相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.346（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=104.010（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=62.356（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.600（m）
截面宽度B=1.150（m）偏心距e1=-0.025（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=-0.025<=0.250*1.150=0.287（m）
截面上压应力:
面坡=78.876背坡=102.012（kPa）
压应力验算满足:
计算值=102.012<=800.000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-4.888<=80.000（kPa）
[极限状态法]:
重要性系数γ0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=104.010（kN）
轴心力偏心影响系数αk=0.995
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150（m2）
材料抗压极限强度Ra=1600.000（kPa）
圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.953
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=104.010<=792.217（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=104.010<=754.600（kN）
=====================================================================
第2种情况:
组合2
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√
3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√
4.填土侧压力分项系数=1.000√
5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为4.482（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=39.132（度）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角：
39.132（度）
Ea=47.063Ex=46.977Ey=2.843（kN）作用点高度Zy=1.578（m）
墙身截面积=5.191（m2）重量=119.402kN
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.500
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度=5.711（度）
Wn=118.810（kN）En=7.504（kN）Wt=11.881（kN）Et=46.461（kN）
滑移力=34.580（kN）抗滑力=63.157（kN）
滑移验算满足:
Kc=1.826>1.300
滑动稳定方程验算：
滑动稳定方程满足:
方程值=35.884（kN）>0.0
地基土摩擦系数=0.500
地基土层水平向:
滑移力=46.977（kN）抗滑力=61.947（kN）
地基土层水平向:
滑移验算满足:
Kc2=1.319>1.300
（二）倾覆稳定性验算
相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.289（m）
相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.712（m）
相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.446（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=67.947（kN-m）抗倾覆力矩=158.790（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=2.337>1.500
倾覆稳定方程验算：
倾覆稳定方程满足:
方程值=60.059（kN-m）>0.0
（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=126.313（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=90.843（kN-m）
基础底面宽度B=1.324（m）偏心距e=-0.057（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.719（m）
基底压应力:
趾部=70.612踵部=120.245（kPa）
最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=-0.057<=0.167*1.324=0.221（m）
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=70.612<=960.000（kPa）
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=120.245<=1040.000（kPa）
地基平均承载力验算满足:
压应力=95.429<=800.000（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=5.102（m2）重量=117.357kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.296（m）
相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.712（m）
相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.446（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=120.201（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=89.026（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.741（m）
截面宽度B=1.350（m）偏心距e1=-0.066（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=-0.066<=0.250*1.350=0.338（m）
截面上压应力:
面坡=63.062背坡=115.013（kPa）
压应力验算满足:
计算值=115.013<=800.000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-0.818<=80.000（kPa）
[极限状态法]:
重要性系数γ0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=120.201（kN）
轴心力偏心影响系数αk=0.972
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350（m2）
材料抗压极限强度Ra=1600.000（kPa）
圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.956
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=120.201<=909.269（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=120.201<=869.221（kN）
（六）台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为3.850（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=39.765（度）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角：
39.765（度）
Ea=36.049Ex=35.983Ey=2.178（kN）作用点高度Zy=1.346（m）
墙身截面积=4.427（m2）重量=101.832kN
[强度验算]
验算截面以上，墙身截面积=4.427（m2）重量=101.832kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.056（m）
相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.487（m）
相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.346（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=104.010（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=62.356（kN-m）
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=0.600（m）
截面宽度B=1.150（m）偏心距e1=-0.025（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=-0.025<=0.250*1.150=0.287（m）
截面上压应力:
面坡=78.876背坡=102.012（kPa）
压应力验算满足:
计算值=102.012<=800.000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-4.888<=80.000（kPa）
[极限状态法]:
重要性系数γ0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=104.010（kN）
轴心力偏心影响系数αk=0.995
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150（m2）
材料抗压极限强度Ra=1600.000（kPa）
圬工构件或材料的抗力分项系数γf=2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=0.953
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=104.010<=792.217（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=104.010<=754.600（kN）
=====================================================================
第3种情况:
组合3
=============================================
组合系数:
1.000
1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√
2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√
3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√
4.填土侧压力分项系数=1.000√
5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√
=============================================
[土压力计算]计算高度为4.482（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=39.132（度）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角：
39.132（度）
Ea=47.063Ex=46.977Ey=2.843（kN）作用点高度Zy=1.578（m）
墙身截面积=5.191（m2）重量=119.402kN
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0.500
采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:
基底倾斜角度=5.711（度）
Wn=118.810（kN）En=7.504（kN）Wt=11.881（kN）Et=46.461（kN）
滑移力=34.580（kN）抗滑力=63.157（kN）
滑移验算满足:
Kc=1.826>1.300
滑动稳定方程验算：
滑动稳定方程满足:
方程值=35.884（kN）>0.0
地基土摩擦系数=0.500
地基土层水平向:
滑移力=46.977（kN）抗滑力=61.947（kN）
地基土层水平向:
滑移验算满足:
Kc2=1.319>1.300
（二）倾覆稳定性验算
相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.289（m）
相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.712（m）
相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.446（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=67.947（kN-m）抗倾覆力矩=158.790（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=2.337>1.500
倾覆稳定方程验算：
倾覆稳定方程满足:
方程值=60.059（kN-m）>0.0
（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=126.313（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=90.843（kN-m）
基础底面宽度B=1.324（m）偏心距e=-0.057（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=0.719（m）
基底压应力:
趾部=70.612踵部=120.245（kPa）
最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=-0.057<=0.167*1.324=0.221（m）
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=70.612<=960.000（kPa）
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=120.245<=1040.000（kPa）
地基平均承载力验算满足:
压应力=95.429<=800.000（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=5.102（m2）重量=117.357kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.296（m）
相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.712（m）
相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.446（m）
[容许应力法]:
法向应力检
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