重力式挡土墙设计计算书教学版.docx
- 文档编号:28653952
- 上传时间:2023-07-19
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:35.19KB
重力式挡土墙设计计算书教学版.docx
《重力式挡土墙设计计算书教学版.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《重力式挡土墙设计计算书教学版.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
重力式挡土墙设计计算书教学版
挡土墙设计计算书
1工程概况
挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定的建筑物。
按照墙的形式,
挡土墙可以分为重力式挡土墙,加筋挡土墙。
锚定式挡土墙,薄壁式挡土墙等形式。
本设计采用重力式挡土墙。
2挡土墙设计资料
1.浆砌片石重力式路堤墙,填土边坡1:
,墙背仰斜,坡度1:
:
。
2.公路等级二级,车辆荷载等级为公路-II级,挡土墙荷载效应组合采用荷载组合
I、II。
3.墙背填土容重丫=/m,计算内摩擦角①二42°,填土与墙背间的内摩擦角S
=32=21°。
4.地基为砂类土,容许承载力[c]=810kPa,基底摩擦系数卩=。
5.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石,砌体a=22kN/m,砌体容许压应力为
a600kPa,容许剪应力[]=100kPa,容许拉应力[wl]=60kPa。
3确定计算参数
挡墙高度H=4m
填土高度a=2m
墙面倾斜坡度:
1:
墙背倾斜坡度:
1:
墙底倾斜坡率:
0
扩展墙趾台阶:
1级台阶,宽b1=,高h1=。
填土边坡坡度为1:
;填土内摩擦角:
42°,填土与墙背间的摩擦角/221;
墙背与竖直平面的夹角arctan0.2514.036
墙背填土容重m
地基土容重:
m3
挡土墙尺寸具体见图
4车辆荷载换算
试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度
(1)不计车辆荷载作用ho0
假定破裂面交于荷载内侧,计算棱体参数A0、B0:
A0
扣
H
2ho)(aH)
2(aH)2
2(2
4)218
Bq
^ab
2
1
2
H(H2a)tan
123
2
14
2
(422)tan(14.036)7
A
Bq
7
0.389
A18
4214.0362148.964;
r
tantan(cottan)(tanA)
tan48.964.(cot42tan48.964)(tan48.9640.389)0.715
40253
贝U:
arctan0.71535.57arctan33.69
24
计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B:
B(Ha)tanHtanb
(42)0.7154tan(14.036)30.29m
由于路肩宽度d=>B=所以可以确定破裂面交与荷载内侧
(2)计算主动土压力及其作用位置
cos+
K=tan
sin+
tan
cos33.69+42
sin33.69+48.96tan33.69也®=
h1
d
tan
tan
h3
b
atan
tan
tan
1.5
0.7150.25
320.715
0.7150.25
2负
3.226m
3.376m
K1
ha
2H
122(132Z6)00.312
424
最大主动土压力:
122
E=H2KK1=**4**=Kn21
土压力的水平和垂直分力为:
ExEcos=*cos+21)=
EyEsin=*sin+21)=
作用位置:
Zy
Ha(Hhs)2h°h4(3h42H)
2
33H2K1
2
42(423.376)01.39m
33420.312
ZxBZytan0.291.39tan(14.037)0.64m
计车辆荷载作用时破裂棱体宽度
5抗滑稳定性验算
为保证挡土墙抗滑稳定性,应验算在土压力及其他外力作用下,基底摩阻力抵抗挡
土墙滑移的能力。
在一般情况下:
(0.9GQ1Ey)0.9Gtan0Q1Ex
式中:
G——挡土墙自重;
Ex,Ey——墙背主动土压力的水平与垂直分力;
0——基底倾斜角(°);
——基底摩擦系数,此处根据已知资料,0.43;
Q1
主动土压力分项系数,当组合为I、U时,
Q1=;当组合为川时,
Q1=1.3
G(140.30.5)2291.3kN/m
因此,该挡土墙抗滑稳定性满足要求。
6抗倾覆稳定性验算
为保证挡土墙抗倾覆稳定性,需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力,
0.9GZGQ1(EyZxExZy)0
式中:
ZG——墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离(m);
Zx土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离(m);
Zy土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离(m)。
0.991.30.9671.4(3.160.6425.851.39)40.82kN0
7基底应力及合力偏心距验算
为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力,应进行基底应力验算;同时,为了避免挡土墙不均匀沉陷,控制作用于挡土墙基底的合力偏心距
(1)基础底面的压应力
①轴心荷载作用时
pN1A
式中:
p基底平均压应力(kPa);
A——基础底面每延米的面积,即基础宽度,(m2);
Nl——每延米作用于基底的总竖向力设计值(kN);
Ni(GGQ1EyW)coso
其中:
Ey墙背主动土压力(含附加荷载引起)的垂直分力(kN);
Ex墙背主动土压力(含附加荷载引起)的水平分力(kN);
W——低水位浮力(kN)(指常年淹没水位)。
②偏心荷载作用时
作用于基底的合力偏心距e为
式中:
M——作用于基底形心的弯矩,可按下表采用。
作用于基底的合力偏心距e为:
其中:
B=1+=
则e1.30.5760.074-130.22
266
所以基础底面的压应力满足要求
(2)基底合力偏心距
基底合力偏心距应满足表的要求
表各地基条件下的合力偏心距
地基条件
合力偏心距
地基条件
合力偏心距
非岩石地基
eo
软土、松砂、一般黏土
eowB/6
较差的岩石地基
e°wB/5
紧密细砂、黏土
eowB/5
坚密的岩石地基
eowB/4
中密砂、砾石、中砂
e0wB/4
由以上计算可知,基底合力偏心距满足要求
(3)地基承载力抗力值
①当轴向荷载作用时
pf
式中:
p基底平均压应力;
f——地基承载力抗力值(kpa)。
②当偏心荷载作用时
p1.2f
所以满足地基承载力要求。
8墙身截面强度验算
为了保证墙身具有足够的强度,应根据经验选择12个控制断面进行验算,如墙身
底部、1/2墙高处、上下墙(凸形及衡重式墙)交界处。
此处选择二分之一墙高处进行验算
(1)强度计算
NjKARk;K
按每延米墙长计算:
式中:
Nj——设计轴向力(kN);
0——重要性系数,取为;
Ng、G——恒载(自重及襟边以上土重)弓|起的轴向力(kN)和相应的分项系数;
Nq1主动土压力引起的轴向力(kN);
Q1——主动土压力引起的轴向力的分项系数;
K——抗力分项系数,取为;
Rk——材料极限抗压强度(kpa),=1275kPa;
A——挡土墙构件的计算截面积(),A=lm2;
K——轴向力偏心影响系数。
故强度满足要求。
(2)稳定计算
式中:
Nj、K、A、K意义同式;
K——弯曲平面内的纵向翘曲系数,按下式计算:
1
K
1ss(s3)116(eoB)
2H/B,H为墙有效高度,B为墙的宽度(m);
般情况下挡土墙尺寸不受稳定控制,但应判断是细高墙或是矮墙。
当H/B小于10
时为矮墙,其余则为细高墙。
对于矮墙可取K=1,即不考虑纵向稳定。
此处H/B=4/仁4<10,
故K=1
故稳定满足要求。
同理,选择墙身底部进行验算,经验算强度与稳定均满足要求故所设计的挡土墙满足要求。
9基础截面强度验算
10相应结构的内力和配筋计算
挡土墙验算计算书(理正岩土)
重力式挡土墙验算[执行标准:
公路]
计算项目:
重力式挡土墙2
计算时间:
2014-10-2811:
18:
27星期二
1工程概况
原始条件:
墙身尺寸:
墙身高:
(m)
墙顶宽:
(m)
面坡倾斜坡度:
1:
背坡倾斜坡度:
1:
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
(m)
墙趾台阶h1:
(m)
墙趾台阶面坡坡度为:
1:
墙底倾斜坡率:
:
1
物理参数:
圬工砌体容重:
(kN/m3)
圬工之间摩擦系数:
地基土摩擦系数:
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:
(度)墙后填土粘聚力:
(kPa)
墙后填土容重:
(kN/m3)
墙背与墙后填土摩擦角:
(度)
地基土容重:
(kN/m3)
修正后地基土容许承载力:
(kPa)
地基土容许承载力提高系数:
墙趾值提高系数:
墙踵值提高系数:
平均值提高系数:
墙底摩擦系数:
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
(度)
土压力计算方法:
库仑
坡线土柱:
换算土柱数
坡面线段数:
2
折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)
10
20
坡面起始距离:
(m)地面横坡角度:
(度)墙顶标高:
(m)挡墙分段长度:
(m)
第1种情况:
组合1
组合系数:
1.
挡土墙结构重力分项系数
=V
2.
墙顶上的有效永久荷载分项系数=V
3.
墙顶与第二破裂面间有效荷载
分项系数=
4.
填土侧压力分项系数=
V
5.
车辆荷载引起的土侧压力
分项系数=V
[土压力计算]计算高度为(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
墙身截面积=(m2)重量=kN
(一)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=
滑移力=(kN)抗滑力=(kN)
滑移验算满足:
Kc=>
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=(kN)>
(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=(m)相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=(m)相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=(kN-m)抗倾覆力矩=(kN-m)倾覆验算满足:
K0=>
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=(kN-m)>
=(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作用于基础底的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩基础底面宽度B=(m)偏心距e=(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=(m)基底压应力:
趾部=踵部=(kPa)最大应力与最小应力之比=/=
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=<=*=(m)
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
地基平均承载力验算满足:
压应力=<=(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=(m2)重量=kN相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
=(kN-m)
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)轴心力偏心影响系数醟=挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)材料抗压极限强度Ra=(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
(六)台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
墙身截面积=(m2)重量=kN
[强度验算]
验算截面以上,墙身截面积=(m2)重量=kN相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=(m)
=(kN-m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)轴心力偏心影响系数醟=挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)材料抗压极限强度Ra=(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
第2种情况:
组合2
组合系数
1.挡土墙结构重力分项系数=V
2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=x
3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=V
4.填土侧压力分项系数=V
5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=x
[土压力计算]计算高度为(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
墙身截面积=(m2)重量=kN
(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=滑移力=(kN)抗滑力=(kN)滑移验算满足:
Kc=>
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=(kN)>
(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=(m)相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=(m)相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=(kN-m)抗倾覆力矩=(kN-m)倾覆验算满足:
K0=>
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=(kN-m)>
=(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作用于基础底的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩基础底面宽度B=(m)偏心距e=(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=(m)基底压应力:
趾部=踵部=(kPa)最大应力与最小应力之比=/=
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=<=*=(m)
墙趾处地基承载力验算满足
压应力=<=(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
地基平均承载力验算满足:
压应力=<=(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=(m2)重量=kN相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=(m)
=(kN-m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)轴心力偏心影响系数醟=挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)材料抗压极限强度Ra=(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮
计算强度时强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
(六)台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为(m)处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)墙身截面积=(m2)重量=kN
[强度验算]验算截面以上,墙身截面积=(m2)重量=kN相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
=(kN-m)
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)轴心力偏心影响系数醟=挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)
材料抗压极限强度Ra=(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
各组合最不利结果
(一)滑移验算
安全系数最不利为:
组合1(组合1)抗滑力=(kN),滑移力=(kN)。
滑移验算满足:
Kc=>
滑动稳定方程验算最不利为:
组合1(组合1)滑动稳定方程满足:
方程值=(kN)>
(二)倾覆验算
安全系数最不利为:
组合1(组合1)抗倾覆力矩=(kN-M),倾覆力矩=(kN-m)。
倾覆验算满足:
K0=>
倾覆稳定方程验算最不利为:
组合1(组合1)倾覆稳定方程满足:
方程值=(kN-m)>
(三)地基验算
作用于基底的合力偏心距验算最不利为:
组合1(组合1)
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=<=*=(m)
墙趾处地基承载力验算最不利为:
组合1(组合1)
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
墙踵处地基承载力验算最不利为:
组合1(组合1)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
地基平均承载力验算最不利为:
组合1(组合1)地基平均承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
(四)基础验算
不做强度计算。
(五)墙底截面强度验算
[容许应力法]:
截面上偏心距验算最不利为:
组合1(组合1)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
压应力验算最不利为:
组合2(组合2)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
拉应力验算最不利为:
组合1(组合1)
拉应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
剪应力验算最不利为:
组合1(组合1)
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
强度验算最不利为:
组合2(组合2)强度验算满足:
计算值=<=(kN)
稳定验算最不利为:
组合2(组合2)
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
(六)台顶截面强度验算
[容许应力法]:
截面上偏心距验算最不利为:
组合1(组合1)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
压应力验算最不利为:
组合2(组合2)压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
拉应力验算最不利为:
组合1(组合1)拉应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
剪应力验算最不利为:
组合2(组合2)
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
强度验算最不利为:
组合2(组合2)强度验算满足:
计算值=<=(kN)
稳定验算最不利为:
组合2(组合2)
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 重力 挡土墙 设计 计算 教学