五种常见挡土墙的设计计算实例Word文档格式.docx
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墙底倾斜坡率:
0.200:
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
墙后填土摩擦角:
35.000(度)
墙后填土粘聚力:
0.000(kPa)
墙后填土容重:
19.000(kN/m3)
墙背与墙后填土摩擦角:
17.500(度)
地基土容重:
18.000(kN/m3)
修正后地基土容许承载力:
500.000(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:
地基土类型:
土质地基
地基土摩擦角:
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
25.0000.0000
坡面起始距离:
0.000(m)
地面横坡角度:
20.000(度)
墙顶标高:
挡墙分段长度:
10.000(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=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7.309(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=28.320(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
28.320(度)
Ea=244.312Ex=214.072Ey=117.736(kN)作用点高度Zy=2.627(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面不存在
墙身截面积=15.518(m2)重量=356.925kN
(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=11.310(度)
Wn=349.993(kN)En=157.432(kN)Wt=69.999(kN)Et=186.825(kN)
滑移力=116.827(kN)抗滑力=253.713(kN)
滑移验算满足:
Kc=2.172>
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=164.582(kN)>
0.0
地基土摩擦系数=0.500
地基土层水平向:
滑移力=214.072(kN)抗滑力=252.070(kN)
滑移验算不满足:
Kc2=1.177<
=1.300
(二)倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=2.186(m)
相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=3.521(m)
相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=1.818(m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=389.149(kN-m)抗倾覆力矩=1194.778(kN-m)
倾覆验算满足:
K0=3.070>
1.500
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=649.592(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=507.426(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=805.628(kN-m)
基础底面宽度B=4.127(m)偏心距e=0.476(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.588(m)
基底压应力:
趾部=208.008踵部=37.896(kPa)
最大应力与最小应力之比=208.008/37.896=5.489
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=0.476<
=0.167*4.127=0.688(m)
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=208.008<
=600.000(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=37.896<
=650.000(kPa)
地基平均承载力验算满足:
压应力=122.952<
=500.000(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=13.946(m2)重量=320.764kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2.134(m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=3.521(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=1.818(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=438.499(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=710.021(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.619(m)
截面宽度B=3.885(m)偏心距e1=0.323(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=0.323<
=0.250*3.885=0.971(m)
截面上压应力:
面坡=169.225背坡=56.514(kPa)
压应力验算满足:
计算值=169.225<
=800.000(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=9.954<
=80.000(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=438.499(kN)
轴心力偏心影响系数醟=0.923
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.885(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鉬=2.310
偏心受压构件在弯曲平面的纵向弯曲系数豮=0.997
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=438.499<
=2484.452(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
=2478.074(kN)
(六)台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为6.000(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=29.150(度)
29.150(度)
Ea=172.939Ex=151.533Ey=83.340(kN)作用点高度Zy=2.150(m)
墙身截面积=12.060(m2)重量=277.380kN
[强度验算]
验算截面以上,墙身截面积=12.060(m2)重量=277.380kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=1.738(m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=2.930(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=2.150(m)
作用于验算截面的总竖向力=360.720(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=400.617(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.111(m)
截面宽度B=3.360(m)偏心距e1=0.569(m)
e1=0.569<
=0.250*3.360=0.840(m)
面坡=216.516背坡=-1.802(kPa)
计算值=216.516<
拉应力验算满足:
计算值=1.802<
计算值=2.156<
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=360.720(kN)
轴心力偏心影响系数醟=0.744
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.360(m2)
偏心受压构件在弯曲平面的纵向弯曲系数豮=0.994
计算值=360.720<
=1730.509(kN)
=1720.261(kN)
2、衡重式挡土墙
墙身总高:
9.600(m)
上墙高:
3.400(m)
台宽:
1.500(m)
0.150
上墙背坡倾斜坡度:
下墙背坡倾斜坡度:
-0.200
下墙土压力计算方法:
力多边形法
物理参数:
2.填土重力分项系数=1.000√
3.填土侧压力分项系数=1.000√
4.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10.242(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角=31.060(度)
按假想墙背计算得到:
32.720(度)
Ea=148.041Ex=56.254Ey=136.937(kN)作用点高度Zy=1.260(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=17.542(度)第1破裂角=31.060(度)
Ea=102.147Ex=62.124Ey=81.085(kN)作用点高度Zy=1.465(m)
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角=34.222(度)
按力多边形法计算得到:
破裂角:
34.222(度)
Ea=201.028Ex=199.855Ey=21.676(kN)作用点高度Zy=2.979(m)
墙身截面积=25.299(m2)重量=581.869kN
衡重台上填料重=90.539(kN)重心坐标(1.649,-1.646)(相对于墙面坡上角点)
Wn=659.350(kN)En=152.144(kN)Wt=131.870(kN)Et=236.739(kN)
滑移力=104.869(kN)抗滑力=405.747(kN)
Kc=3.869>
方程值=353.905(kN)>
滑移力=261.979(kN)抗滑力=396.867(kN)
Kc2=1.515>
相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=2.308(m)
相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=4.117(m)
相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=7.665(m)
相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=3.807(m)
相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=2.337(m)
倾覆力矩=943.130(kN-m)抗倾覆力矩=2066.104(kN-m)
K0=2.191>
方程值=793.025(kN-m)>
作用于基础底的总竖向力=811.494(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1122.975(kN-m)
基础底面宽度B=3.275(m)偏心距e=0.254(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.384(m)
趾部=362.948踵部=132.600(kPa)
最大应力与最小应力之比=362.948/132.600=2.737
e=0.254<
=0.167*3.275=0.546(m)
压应力=362.948<
压应力=132.600<
压应力=247.774<
(五)上墙截面强度验算
上墙重力Ws=98.141(kN)
上墙墙背处的Ex=62.124(kN)
上墙墙背处的Ey=12.425(kN)
相对于上墙墙趾,上墙重力的力臂Zw=0.889(m)
相对于上墙墙趾,上墙Ex的力臂Zy=1.465(m)
相对于上墙墙趾,上墙Ey的力臂Zx=1.557(m)
相对于上墙墙趾,合力作用力臂Zn=0.141(m)
截面宽度B=1.850(m)偏心距e1=0.784(m)
截面上偏心距验算不满足:
e1=0.784>
0.250*1.850=0.463(m)
面坡=211.665背坡=-92.134(kPa)
计算值=211.665<
拉应力验算不满足:
计算值=92.134>
80.000(kPa)
计算值=9.674<
斜截面剪应力检算
斜剪应力验算满足:
计算值=41.598<
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=110.566(kN)
轴心力偏心影响系数醟=0.233
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.850(m2)
偏心受压构件在弯曲平面的纵向弯曲系数豮=0.981
计算值=110.566<
=298.521(kN)
=292.889(kN)
(六)墙底截面强度验算
验算截面以上,墙身截面积=24.226(m2)重量=557.198kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2.313(m)
作用于截面总竖向力=750.498(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1106.215(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.474(m)
截面宽度B=3.340(m)偏心距e1=0.196(m)
e1=0.196<
=0.250*3.340=0.835(m)
面坡=303.826背坡=145.574(kPa)
计算值=303.826<
计算值=-11.443<
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=750.498(kN)
轴心力偏心影响系数醟=0.960
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.340(m2)
偏心受压构件在弯曲平面的纵向弯曲系数豮=0.968
计算值=750.498<
=2221.592(kN)
=2149.911(kN)
(七)台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为9.100(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=34.075(度)
34.075(度)
Ea=156.451Ex=155.539Ey=16.870(kN)作用点高度Zy=2.522(m)
验算截面以上,墙身截面积=22.550(m2)重量=518.644kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2.358(m)
作用于截面总竖向力=707.137(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=830.127(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.174(m)
截面宽度B=3.065(m)偏心距e1=0.359(m)
e1=0.359<
=0.250*3.065=0.766(m)
面坡=392.661背坡=68.767(kPa)
计算值=392.661<
计算值=-21.270<
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=707.137(kN)
轴心力偏心影响系数醟=0.859
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3.065(m2)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2.3
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