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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