五种常见挡土墙的设计计算实例.doc
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挡土墙设计实例
挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。
在挡土墙横断面中,与被支承土体直接接触的部位称为墙背;与墙背相对的、临空的部位称为墙面;与地基直接接触的部位称为基地;与基底相对的、墙的顶面称为墙顶;基底的前端称为墙趾;基底的后端称为墙踵。
根据挡土墙的设置位置不同,分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。
设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙;墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙;设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙;设置于山坡上,支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。
本实例中主要讲述了5种常见挡土墙的设计计算实例。
1、重力式挡土墙
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原始条件:
墙身尺寸:
墙身高:
6.500(m)
墙顶宽:
0.660(m)
面坡倾斜坡度:
1:
0.250
背坡倾斜坡度:
1:
0.200
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
0.300(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:
0.200:
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
墙后填土内摩擦角:
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:
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
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:
0.000(m)
挡墙分段长度:
10.000(m)
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组合1(仅取一种组合计算)
=============================================
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>1.300
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)
地基土层水平向:
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)>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=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内的纵向弯曲系数豮=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:
计算值=438.499<=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)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
29.150(度)
Ea=172.939Ex=151.533Ey=83.340(kN)作用点高度Zy=2.150(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=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)
[容许应力法]:
法向应力检算:
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)
截面上偏心距验算满足:
e1=0.569<=0.250*3.360=0.840(m)
截面上压应力:
面坡=216.516背坡=-1.802(kPa)
压应力验算满足:
计算值=216.516<=800.000(kPa)
拉应力验算满足:
计算值=1.802<=80.000(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=2.156<=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=360.72
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- 常见 挡土墙 设计 计算 实例