重力式挡土墙设计Word格式.docx

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631.45

630.57

6（-2.4）6（-3.6）

K2+350

4（2.1）6（2.4）

631.08

630.62

7（-3.0）6（-3.0）

K2+356

4（2.2）6（2.8）

629.62

630.68

6（-3.0）6（-1.0）

K2+361

4（1.2）6（2.4）

628.51

630.73

6（-2.0）6（-2.6）

K2+367

5（2.0）5（1.5）

630.30

630.79

5（-1.6）7（-3.0）

K2+373

4（2.0）6（2.0）

629.08

630.85

6（-1.2）6（-1.8）

K2+379

2（1.0）8（1.0）

629.03

630.91

）

2．挡土墙平面、立面布置

2.1挡土墙平面布置

已知路基宽8.5m，假设挡土墙为路堤墙，墙顶与路基设计标高的高差为2m，墙上方土质边坡坡度为1:

1.5，据此求出挡土墙墙顶内边缘到路基边缘的水平距离为3m。

又已知路线为直线，再将不同高度的挡土墙投影到水平面，可完成挡土墙的平面布置。

1

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hl，列表如下：

hl（m）

1.78

2.44

3.58

2.91

2.15

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

H（m）

3.93

4.42

5.00

4.73

4.54

先将挡土墙设计为顶宽b1=1.4m，墙身倾角1:

0.25，墙趾长度ld=0.4m，墙趾高度hd=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h0

按《公路设计手册》中车带宽均摊的方法计算：

①汽车—20

h0=

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：

b0=2⨯1.8+1.3+0.6=5.5m

载荷边缘到路边的宽度：

d=（B-b0）/2=（8.5-5.5）/2=1.5m

2

②挂车—100

tanθ=-tanψ+

（cotϕ+tanψ）（tanψ+A）=-0.794+

2.22⨯1.339=1.0927

312.50

γ[6.6+0.577（H+2a）]

=1.40m

则破裂角θ=4732'

下面验算破裂面是否交于载荷内：

堤顶破裂面距墙踵：

（H+a）tanθ=8.74m

载荷内边缘距墙踵：

-Htanα+b+d=7.15m

查路基设计手册，b0=3.2m

d=（B-b0）/2=（8.5-3.2）/2=2.65m

4.2计算破裂角

假设破裂面交于载荷内，按《公路设计手册》中相关公式计算。

载荷外边缘距墙踵：

-Htanα+b+d+b0=10.35m

因为7.15<

8.74<

10.35，故破裂面交于载荷内，假设成立。

4.3计算主动土压力系数K

ψ=ϕ+α+δ=3828'

A=ab+2h0（b+d）-H（H+2a+2h0）tanα=6+4.77+16.59=0.401m2

（H+a）（H+a+h0）8⨯8.53

K=cos（θ+ϕ）（tanθ+tanα）=0.267⨯0.5848=0.156sin（θ+ψ）

2.22⨯1.195=0.8348

则破裂角θ=4113'

（H+a）tanθ=6.68m

K=cos（θ+ϕ）

sin（θ+ψ）

（tanθ+tanα）=0.130⨯0.8427=0.110

-Htanα+b+d=6.00m

-Htanα+b+d+b0=11.50m

因为6.00<

6.68<

11.50，故破裂面交于载荷内，假设成立。

4.4计算主动土压力E

根据《公路设计手册》中相关公式计算。

①车—20

db-atanθ

A=ab+2h0（b+d）-H（H+2a+2h0）tanα=6+15.82+19.2=0.545m2

（H+a）（H+a+h0）8⨯9.4

h1==2.56m；

h3==2.27m；

h4=H-h1-h3=1.17m

tanθ+tanαtanθ+tanα

要求

指标

不产生墙身沿基底滑移破坏

滑动稳定系数Kc≥1.3

不产生墙身绕墙趾倾覆

倾覆稳定系数K0≥1.5

不出现基底过度不均匀沉降引起的墙身倾斜

作用于基底的合力偏心距e≤B/6（土质地基）；

e≤B/5（岩石地基）

地基不出现过大下沉

基底最大压应力小于地基允许应力，即σ≤[σ]

墙身截面不开裂、破坏

墙身截面上的压应力、剪应力、拉应力小于材料的容许应力，作用于截面上的合力偏心距

e1≤0.25B1

K=1+2a（1+

h3）+2h0h4=1+0.79+0.03=1.82

1H2HH2

土压力合力：

E=1γH2KK

=91.99KN/m

21

土压力水平分力：

Ex=Ecos（α+δ）=91.82KN/m

土压力竖直分力：

Ey=Esin（α+δ）=5.56KN/m

Ha（H-h）2+hh（3h

-2H）27.83-5.26

土压力作用点位置：

Z

=+3044=2+=2.11m

y33H2K

196.56

6．挡土墙抗滑验算

h=d

=m；

h=

b-atanθ

=0.97m

；

h=

H-h-h

1=.89m

1tanθ+tanα

3.14

3tanθ+tanα

413

为了防止地基土的剪切破坏，规范要求岩石地基基底斜坡不得陡于0.3:

1，此

K=1+2a（1+

h3）+2h0h4=1+0.72+0.15=1.87

处，基底斜坡0.2:

1（1:

5），满足规范要求，可不进行土体抗剪强度验算。

根据挡土

墙受力情况，画出受力分析图，如下：

=66.65KN/m

Ex=Ecos（α+δ）=66.53KN/m

Ey=Esin（α+δ）=4.03KN/m

-2H）50.6-16.75

=+3044=2+=2.17m

201.96

5．重力式挡土墙计算要求

根据路基设计手册，将重力式挡土墙计算要求列表如下：

4

用AutoCAD计算出挡土墙的面积为8.41m2，则可求出挡土墙重力W：

WZ

+EZ

297.88+8.50

抗倾覆系数

K=wyx==2.48>

1.5

①汽车—20

W=8.41⨯γa=8.41⨯22=185.02KN/m

ExZy

经验算，该挡土墙抗倾覆能力满足要求。

123.75

抗滑动系数Kc

=[Wcosα0+Esin（α+δ+α0）]f

Ecos（α+δ+α0）-Wsinα0

=[181.42+23.47]⨯0.45=1.75>

1.3

52.64

8．挡土墙偏心距及基底应力验算

因此，该挡土墙满足抗滑要求。

e=B-WZw+EyZx-ExZy

=0.8-144.28=0.04m

2W+Ey

190.58

=[181.42+17.01]⨯0.45=1.74>

51.36

由于e≤B/6，故基底只会出现压应力，计算如下：

经挂车—100验算，该挡土墙满足抗滑要求。

大压应力：

σ1=

W+Ey

（1+

6e

）=118.16⨯1.15=135.88KPa<

450KPa=[σ0]

BB

7．挡土墙抗倾覆验算

故，基底应力满足要求。

BWZw+EyZx-ExZy

182.64

e=-=0.8-=-0.17m

189.05

由AutoCAD计算出Zw=1.61m，Zx=2.10m，Zy=1.80m

WZw+EyZx

297.88+11.68

K0===1.87>

σ

W+E6e

=y（1-）=118.17⨯1.6375=193.50KPa<

450KPa=[σ]

165.28

1BB0

故，该挡土墙抗倾覆能力满足要求。

由AutoCAD计算出Zw=1.61m，Zx=2.11m，Zy=1.86m

经验算，基底应力满足要求。

9．墙身截面强度验算

假设最危险破裂面在墙趾的在高处截面，采用容许应力法进行验算，画出计算图

5

示，如下图：

-Htanα+b+d=5.77m

-Htanα+b+d+b0=11.27m

因为5.77<

6.12<

11.27，故破裂面交于载荷内，假设成立。

主动土压力系数：

K=cos（θ+ϕ）（tanθ+tanα）=0.229⨯0.6135=0.140sin（θ+ψ）

h=d

=m；

h=

=2.07m

h=H-h-h

=0.58m

1tanθ+tanα

h3）+2h0h4=1+0.95+0.03=1.98

E

=1γH2KK

=64.64KN/m

121

9.1主动土压力计算

E1x=Ecos（α+δ）=64.52KN/m

E1y=Esin（α+δ）=3.91KN/m

-2H）18.24-2.74

Z=+3044=1.70+=1.80m

y33H2K

153.89

假设破裂面交于载荷内

h0

=109.09

=0.56m

=1.47m

A=ab+2h0（b+d）-H（H+2a+2h0）tanα=6+5.04+12.99=0.443m2

（H+a）（H+a+h0）7.09⨯7.65

2.22⨯1.237=0.8635

ψ=ϕ+α+δ=3828'

则破裂角θ=4049'

A=ab+2h0（b+d）-H（H+2a+2h0）tanα=6+16.61+15.31=0.625m2

（H+a）（H+a+h0）7.09⨯8.56

堤顶破裂面距墙踵：

（H+a）tanθ=6.12m

2.22⨯1.419=0.9812

6

则破裂角θ=4427'

（H+a）tanθ=6.96m载荷内边缘距墙踵：

-Htanα+b+d=6.92m载荷外边缘距墙踵：

-Htanα+b+d+b0=10.12m

因为6.92<

6.96<

10.12，故破裂面交于载荷内，假设成立。

K=cos（θ+ϕ）（tanθ+tanα）=0.185⨯0.7312=0.135sin（θ+ψ）

h1=

d

tanθ+tanα

=3.62m；

h3=

=1.42m；

h4=

H-h1

-h3

=0.05m

h3）+2h0h4=1+0.90+0.01=1.91

=60.12KN/m

E1x=Ecos（α+δ）=60.01KN/m

E1y=Esin（α+δ）=3.64KN/m

由AutoCAD计算出W1=156.64KN，B1=1.4m，Z1w=1.34m，Z1x=1.85m，

Z1y=1.80m

Z=H+

3044

a（H-h）2+hh（3h

-2H）=1.70+26.94-0.74=1.88m

偏心距：

e1

=B1-W1Z1W+E1yZ1y-E1xZ1x=0.7-209.9+7.04-119.36=0.09m

148.45

2W1+E1y

160.55

由于e1≤B1/6，故基底只会出现压应力，计算如下：

9.2法向应力验算

W1+E1y

B

（1+

6e1

）=114.68⨯1.3857=158.91KPa<

600KPa=[σa]

11

绘出计算图示，如下图：

由AutoCAD计算出Z1x=1.87m，Z1y=1.88m

7

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

=B1-W1Z1W+E1yZ1y-E1xZ1x=0.7-209.9+6.84-112.22=0.05m结语

160.28

通过这次挡土墙课程设计，让我更加深刻地理解了挡土墙设计的原理和步骤，

让我能够将学过的东西应用于实际，让我受益匪浅。

这次课程设计更增加了我对

σ1

W