重力式擋土墻課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

1、1路基設(shè)計(jì)擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。按照墻的形式， 擋土墻可以分為重力式擋土墻，加筋擋土墻。錨定式擋土墻，薄壁式擋土墻等形式。本 設(shè)計(jì)采用重力式擋土墻。1.1擋土墻設(shè)計(jì)資料1漿砌片石重力式路堤墻，填土邊坡1:1.5,墻背仰斜，坡度1： 0.151: 0.35。2. 公路等級(jí)二級(jí)，車輛荷載等級(jí)為公路-II級(jí)，擋土墻荷載效應(yīng)組合采用荷載組合I、II。3. 墻背填土容重 尸17.8kN/m3,計(jì)算內(nèi)摩擦角 二42° ,填土與墻背間的內(nèi)摩擦角 A 2=21 °。4. 地基為砂類土，容許承載力d=810kPa，基底摩擦系數(shù) 尸0.43。5墻身材料采用

2、5號(hào)砂漿砌30號(hào)片石，砌體 a =22kN/m3，砌體容許壓應(yīng)力為a600 kPa,容許剪應(yīng)力=100kPa,容許拉應(yīng)力wi =60 kPa。1.2確定計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)擋墻高度H=4m,墻上填土高度a=2m，填土邊坡坡度為1:1.5,墻背仰斜，坡度 1:0.25。填土內(nèi)摩擦角：42°，填土與墻背間的摩擦角/2 21 ;墻背與豎直平面的夾角arctan0.25 14.036。墻背填土容重 17.8kN/m3,地基土容重：17.7kN/m3。1.3車輛荷載換算試算不計(jì)車輛荷載作用時(shí)破裂棱體寬度(1)假定破裂面交于荷載內(nèi)側(cè)不計(jì)車輛荷載作用ho 0 ;計(jì)算棱體參數(shù)Ao、Bo :1A0(a2H 2

3、h°)(a H)1(aH)2 1(24)21811-ab -H(H2212a) ta n223 124 (422)tan(14.036)7BoAB0 0.389Ao184214.0362148.964 ；tan tantan 48.964.(cot tan )(tan A),(cot42tan48.964 ) (tan48.9640.389) 0.7154 0 25 3 則：arcta n0.715 35.57 arctan33.6924計(jì)算車輛荷載作用時(shí)破裂棱體寬度值B:B (H a) tanH tan b(4 2) 0.7154 tan( 14.036 ) 3 0.29m由于路肩

4、寬度d=1.5m>B=0.29m,所以可以確定破裂面交與荷載內(nèi)側(cè)(2)計(jì)算主動(dòng)土壓力及其作用位置cos(? ?= ? tan?2 ?)-.?.?丿 sin(?+ ?cos( 33.69 ° + 42 °最大主動(dòng)土壓力：=17.8 X(18 X0.715-7)Xsin(33.69° + 48.964 )=26.04kN土壓力的水平和垂直分力為：?= ?cos( ?+ ?=26.04 Xcos(-14.036 ° + 21 °=25.85kN?= ?si n(?+ ?=26.04 Xsin (-14.036 ° + 21 °

5、;=3.16kN主動(dòng)土壓力系數(shù)及作用位置:hidtan tan, b a tan h3tan tan1.50.7150.253 2 0.7150.7150.253.226m3.376mK12h0h41 晉(1 黑)0。312作用位置:H a(H h3)2 hoi%©!%2H)33H2K121.39m2 (4 3.376)03 42 0.312Zx B ZY tan0.29 1.39tan( 14.037 ) 0.64m抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗(yàn)算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋 土墻滑移的能力。在一般情況下：(0.9GQ1 Ey)0.9G tan 0Q1 E

6、x式中：G擋土墻自重；ExEy墻背主動(dòng)土壓力的水平與垂直分力;0.43;0基底傾斜角(° );Q1基底摩擦系數(shù)，此處根據(jù)已知資料,主動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)組合為I、U時(shí)，Q1=1.4;當(dāng)組合為川時(shí),Q1 =1.3G (1 4 0.3 0.5)2291.3kN / m(0.9?+ ?1?)?+ 0.9?an ?=(0.9 X91.3 + 1.4 X 3.16) X0.43 + 0.9 X91.3 X0 = 37.24kN> ?為？張=1.4 X25.85 = 36.19kN)因此，該擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。133抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，需驗(yàn)算它抵抗墻身繞墻趾向外

7、轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力,式中：0.9GZgQi（EyZx ExZy） 0（1 2）Zg墻身、基礎(chǔ)及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離（m）；Zx土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離（m）；y土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的垂直距離（m）。?1= 0.5?- O.5?X 0.25 = 0.5 X0.3 - 0.5 X 0.5 X0.25 = 0.09m?2= 0.5?+ 0.5?X0.25 = 0.5 X 1 + 0.5 X4 X0.25 = 1.0m?= ?= 0.3 xO.5 x22 = 3.3kN/m? = ?= 1 x 4 X22 = 88kN/m?1 + ?23.3 X0.09 + 88 X1.0

8、?=-=0.967?91.30.9 91.3 0.9671.4 （3.16 0.6425.85 1.39）40.82kN0基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時(shí)，為了避 免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。(1)基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力軸心荷載作用時(shí)式中：P %(1.3)P基底平均壓應(yīng)力(kPa)；2A 基礎(chǔ)底面每延米的面積，即基礎(chǔ)寬度，B 1.0(m )；其中：N1每延米作用于基底的總豎向力設(shè)計(jì)值(kN)；N1 (G gQ1Ey W)c°s oQ1ExSin o(14)y墻背主動(dòng)土壓力(含附加何載引起)的垂直分力(kN)；

9、Ex墻背主動(dòng)土壓力(含附加何載引起)的水平分力 (kN)；W 低水位浮力(kN)(指常年淹沒水位)偏心荷載作用時(shí)作用于基底的合力偏心距e為(1.5)式中：M作用于基底形心的彎矩，可按下表采用作用于基底的合力偏心距e為:其中:(1.6)B=1+0.3=1.3m?=?+ ?- ?+ ?_ 91.3 X 0.967 + 3.16 X 0.64 - 25.85 X1.39=91.3+ 3.16=0.576m1.3B 1.3則 e0.5760.0740.2226 6?+?6?91.3+ 3.166 X0.07?=(1+刃=13(1 + 石)=96.14kPa< 4 = 810kPa所以基礎(chǔ)底面的壓

10、應(yīng)力滿足要求(2)基底合力偏心距基底合力偏心距應(yīng)滿足表的要求表1.1各地基條件下的合力偏心距地基條件合力偏心距地基條件合力偏心距非巖石地基e0 W B/6軟土、松砂、一般黏土e0 W B/6較差的巖石地基eo W B/5緊密細(xì)砂、黏土e0 W B/5堅(jiān)密的巖石地基eo w B/4中密砂、礫石、中砂e0 W B/4由以上計(jì)算可知，基底合力偏心距滿足要求(3)地基承載力抗力值當(dāng)軸向荷載作用時(shí)(1.7)式中：P基底平均壓應(yīng)力；f地基承載力抗力值(kpa)。當(dāng)偏心荷載作用時(shí)(1.8)p 1.2 f?_(?+ ?務(wù)?- ?) cos? + ?1?sin ?？ ?(91.3 X1.2 + 1.4 X 3.

11、16 - 0)cos0 + 1.4 X0.64 Xsin0 =13=87.68kPa < 1.2?= 1.2 X 810 = 972kPa)所以滿足地基承載力要求。墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算如墻身為了保證墻身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇12個(gè)控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算，底部、1 / 2墻高處、上下墻(凸形及衡重式墻)交界處。此處選擇二分之一墻高處進(jìn)行驗(yàn)算(1)強(qiáng)度計(jì)算(1.9)(1.10)N jK ARk J K按每延米墻長計(jì)算：N j0( g Ng Q1NQ1)式中：Nj設(shè)計(jì)軸向力(kN);0重要性系數(shù)，取為1.0;Ng、 G恒載(自重及襟邊以上土重)弓I起的軸向力(kN)和相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù);Nq1主動(dòng)土

12、壓力引起的軸向力(kN);Q1主動(dòng)土壓力引起的軸向力的分項(xiàng)系數(shù)；?= 1 X4 X22 = 88kN?1= 3.16kN?= 1.0 X (1.2 X88 + 1.4 X 3.16) = 110.024kNK 抗力分項(xiàng)系數(shù)，取為2.31;材料極限抗壓強(qiáng)度(kpa), ?=1275kPa；A 擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面積(m2), A=1 m2 ；K軸向力偏心影響系數(shù)。1 - 256 (? ?=?256 (罟)1.3 牙二 0.9661 + 12(71 + 12(罟)1275 = 533.18kN?= 110.024?c 肯上 0.966 X1 X 2.31故強(qiáng)度滿足要求(2)穩(wěn)定計(jì)算N jK K ARk ； K A(1.11)式中：Nj、 KA、 K意義同式(3.10);K彎曲平面內(nèi)的縱向翹曲系數(shù)，按下式計(jì)算:1(1.12)1 s s( s 3) 116(e。B)2H/B, H為墻有效高度，B為墻的寬度(m);般情