浆砌片石重力式挡土墙设计计算书分析解析文档格式.docx
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5、基底应力验算8
6、截面应力验算9
6.1对于墙高处9
6.2对于墙身底部11
7、挡土墙排水和变形缝设置14
第三部分路基工程课程设计图纸
路基工程课程设计计算书
一、设计资料
某新建公路K2+345~K2+379路段采用浆砌片石重力式挡土墙,具体设计资料如下:
1.山区重丘一般二级公路,路基宽8.5m,路面宽7.0m。
2.设计荷载为汽车—15,验算荷载为挂—80
3.山坡基础为中密砾石土,容许承载力为520kPa,基底摩擦系数为0.4。
4.填土边坡为1:
1.5。
5.墙背填料的重度为,计算内摩擦角。
6.墙体采用50号浆砌片石,重度为,容许压应力,容许剪应力,填料与墙背之间的摩擦角。
7.挡土墙横断面形式应采用墙背俯式、基底为倾斜、有墙趾(墙踵可根据具体情况设置)的结构形式。
8.初步拟定挡土墙高为4~8m;
墙背倾斜角为16°
~20°
;
b=0.8~1.2m。
二、断面尺寸
综合考虑该路段的挡土墙设计形式为重力式,初步拟定尺寸如下图,具体数据通过几何关系计算如下:
,,,,,,,,
图1挡土墙截面示意图
三、墙顶以上填土压力的计算
1.车辆荷载
车辆荷载作用在挡土墙墙背填土所引起的附加土体侧压力,换算成等代均布土层厚度计算。
根据资料,设计荷载为汽车-15级。
所以汽车荷载的换算柱高h0为:
两辆车-15级的横向分布宽度B0=7.00m。
取一辆标准汽车的扩散长度:
在lB0范围内可能布置的最大车轮重力为:
其中:
γ为墙后填土重度
为不计车辆荷载作用是破裂棱体的宽度。
对于路堤墙,指破裂棱体范围内的路基宽度
L为挡土墙的计算长度
∑Q为布置在范围的车轮总重
验算荷载为挂车-80级:
对于挂车-80,按在路面宽度内居中行驶考虑
2.墙背土压力计算
在挡土墙基础一般埋深的情况下,挡土墙前的被动土压力可不计,只计墙背填土的主动土压力。
2.1求破裂角
假设破裂面交于荷载中部,则:
破裂角
验算假定:
破裂面距墙背顶点
荷载内边缘距墙背顶点
荷载外边缘距墙背顶点
因,故破裂面交于荷载中部,假设满足要求。
在挂车荷载时:
故可近似认为计算图示破裂面与原假定破裂面相符。
取。
2.2求主动土压力
可知
则土压力的水平和垂直分力分别为:
作用位置:
对于挂车荷载:
3.墙身截面性质计算
3.1截面面积
3.2作用于基底以上的重力
合力重心到墙趾的垂直距离为:
4.墙身稳定性验算
4.1抗滑稳定性验算
图2挡土墙的抗滑动稳定
为保证挡土墙抗滑稳定性,应满足下式:
式中:
为主动土压力分项系数,当组合为Ⅰ、Ⅱ时,;
当组合为Ⅲ时,。
常用荷载组合见下表:
常用作用(含荷载)组合表4-1
组合
作用(或荷载)名称
Ⅰ
挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其他永久荷载组合
Ⅱ
组合Ⅰ与基本可变荷载相结合
Ⅲ
组合Ⅱ与其他可变荷载、偶然荷载相结合
因为
则有
(满足要求)
4.2抗倾覆稳定性验算
图3挡土墙的抗倾覆稳定
为保证挡土墙倾覆稳定性,应满足下式:
可知:
则:
5、基底应力验算
每延米挡土墙总竖向力设计值:
平均压应力:
基底弯矩:
基底合力偏心矩:
且;
可不考虑地基拉应力,压应力重新分布如下:
地基能载力抗力值:
因为:
故基底应力满足要求。
6、截面应力验算
为保证墙身具有足够的强度,应根据经验选择1~2个控制性截面进行验算。
验算截面,一般可选择在距墙身底部二分之一墙高和截面急剧变化处
6.1对于墙高处
选取墙高处截面进行验算。
如下图所示:
图41/2挡土墙截面示意图
(1)强度计算:
墙身截面强度应满足下式:
假设该1/2挡土墙的破裂面交于内边坡,均不变,
所以
土压力作用点:
该1/2挡土墙的截面积:
每延米挡土墙总竖向力设计值:
故合力偏心矩为:
按每延米墙长计算:
因此(满足要求)
(2)稳定计算
因为
砌体砂浆强度等级为时,查表有
所以纵向翘曲系数:
则
(3)正截面直接受剪时验算
正截面受剪应满足下式
正截面剪力
受剪截面面积
抗剪截面强度
摩擦系数
故
(满足要求)
6.2对于墙身底部
选取墙身底部处截面进行验算。
其各部分尺寸如下图所示:
图5墙身底部挡土墙截面示意图
(1)强度计算
墙身截面强度应满足下式:
假设该墙身底部挡土墙的破裂面交于内边坡,均不变,
所以
该墙身底部挡土墙的截面积:
(2)稳定计算
(3)正截面直接受剪时验算
7、挡土墙排水和变形缝设置
为防止地表水渗入墙背填料或地基,因此设立地面排水沟。
排水沟的横断面为梯形,底宽和沟深为0.5,边坡坡度为,沟底纵坡为。
为了迅速排除墙后积水,通常在非干砌的挡土墙身的适当高度处设置2排排水孔。
排水孔采用的方孔。
上下交错设置,间距为。
为防止因地基不均匀沉陷而引起堵身开裂,根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况,设置沉降缝。
同时,为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生裂缝,须设置伸缩缝。
在此把沉降缝和伸缩缝结合在一起,全高设置,宽度为。
挡土墙排水设施如下图所示:
图6挡土墙排水和变形缝设置
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