擋土墻課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

./1.設(shè)計(jì)資料1.1基礎(chǔ)資料①省道S313,路基寬10米,路面寬7米,兩側(cè)路肩寬各1.5米,在樁號(hào)段為填方路堤,填方邊坡坡度為1:1.5。為保證路堤邊坡穩(wěn)定,少占地拆遷,擬采用重力式擋土墻。②墻高6.2米,墻背仰斜坡度1:0.24〔=13.5°,墻身分段長(zhǎng)度20米。③墻背填土重度,摩擦角；填土與墻背間摩擦角,地基為巖石,地基容許承載力,基底摩擦系數(shù)f=0.45④砌體重度,砌體容許壓應(yīng)力,容許剪應(yīng)力1.2設(shè)計(jì)依據(jù)①擋土墻課程設(shè)計(jì)任務(wù)書②《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)》JTGD30-245③《路基路面工程》第四版——人民交通20142.初擬擋土墻結(jié)構(gòu)形式、尺寸2.1墻身結(jié)構(gòu)形式、尺寸擋土墻高6.2m,擋墻以上邊坡高a=1m,初擬擋墻頂寬1.0m2.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式、尺寸采用擴(kuò)大淺基礎(chǔ),初選基礎(chǔ)埋深為1.0m,厚度為0.5m,凈邊寬為0.25m,高寬比為2：1。擋墻形式如圖2-1圖2-1擋墻形式3.確定車輛荷載及當(dāng)量土柱高度擋土墻設(shè)計(jì)中,換算均布土層厚度可直接由擋土墻高度確定的付家何在強(qiáng)度計(jì)算。即〔3-1式中：——q——附加荷載強(qiáng)度〔KPa,按表3-1取值表3-1附加荷載強(qiáng)度q墻高H〔mq〔KPa20.010.0注：H=2.0~10.0m時(shí),q由線性插法確定。H=6.2m,由線性插法確定=14.75〔KPa換算均布土層厚度=4.破裂面棱體位置確定4.1破裂角假設(shè)破裂面交于荷載中部,如圖4-1,則有：式中：——墻背傾斜角〔°,俯斜墻背為正,仰斜墻背為負(fù)——墻背與填土間的摩擦角〔°——填土的摩擦角〔°因?yàn)閳D4-1假設(shè)破裂面位置圖令破裂棱體的斷面面積S===31.68==9.24==-0.95+=0.71294.2驗(yàn)算破裂面是否交于荷載圍破裂棱體長(zhǎng)度=2.14m車輛荷載分布寬度L=10m所以破裂面如圖4-2圖4-2破裂面示意圖5.土壓力計(jì)算5.1主動(dòng)土壓力計(jì)算根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載部的土壓力計(jì)算公式：=18.5=72.47KN5.2土壓力作用點(diǎn)位置計(jì)算m表示土壓力作用點(diǎn)到墻踵的垂直距離土壓力對(duì)墻趾力臂計(jì)算6.穩(wěn)定性驗(yàn)算6.1受力分析,如圖6-1圖6-1受力分析圖墻體重量及其作用點(diǎn)位置計(jì)算：擋土墻按單位長(zhǎng)度計(jì)算,為方便計(jì)算,把擋土墻和基礎(chǔ)分成兩個(gè)部分,上部分為四邊形,下部分為矩形：0.5+1.49m6.2抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算6.2.1滑動(dòng)穩(wěn)定方程水平基底〔6-1式中：G——擋土墻自重——墻背主動(dòng)土壓力的水平與垂直分力〔KN；——墻前被動(dòng)土壓力的水平分量〔KN,當(dāng)為浸水擋土墻時(shí),=0——基底傾斜角〔°——基底摩擦系數(shù),取0.45；——主動(dòng)土壓力和墻前被動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)。=<1.2=-11.22<06.2.2滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)〔6-2式中：N——作用于基底上合理的豎向分力〔KN,浸水擋土墻應(yīng)計(jì)浸水部分的浮力；——墻前被動(dòng)土壓力水平分量的0.3倍〔KN1.03<1.3所以抗滑穩(wěn)定性不足6.3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算6.3.1滑動(dòng)穩(wěn)定方程0.9G〔6-3式中：——墻身、基礎(chǔ)及其上的土重合力重心及作用于墻頂?shù)钠渌奢d的豎向合力重心到墻趾的水平距離〔m；——墻后主動(dòng)土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離〔m；——墻后主動(dòng)土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的垂直距離〔m；——墻前被動(dòng)土壓力的水平分量到墻趾的距離〔m。0.9G=0.972.02=68.35>06.3.2抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)〔6-4==2.14>1.3所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。6.4基底應(yīng)力和合力偏心距驗(yàn)算6.4.1合力偏心距驗(yàn)算〔6-5式中：M——作用于基底形心的彎矩——由填土恒載土壓力所引起的彎矩；——由墻身及基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重引起的彎矩上式中,彎矩為作用于基底形心的彎矩,所以計(jì)算時(shí),先要計(jì)算對(duì)形心的力臂：根據(jù)前面計(jì)算過(guò)的對(duì)墻趾的力臂,可以計(jì)算出對(duì)形心的力臂。==0.080m<=0.25m所以基底合力偏心距滿足規(guī)的規(guī)定。6.4.2基底應(yīng)力驗(yàn)算<地基容許承載力6.5截面應(yīng)力就算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1~2個(gè)控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算,如1/2墻高處,以及墻身與基礎(chǔ)的銜接截面。強(qiáng)度計(jì)算按下式6-1〔6-6按每延米墻長(zhǎng)計(jì)算：式中：——軸向設(shè)計(jì)力〔KN；——重要性系數(shù)；——荷載組合系數(shù)〔表6-1；——分別為恒載引起的軸向力和相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)；——主動(dòng)土壓力引起的軸向力〔KN；——被動(dòng)土壓力、水浮力、靜水壓力、動(dòng)水壓力、地震力引起的軸向力〔KN；——以上各項(xiàng)軸向力的分項(xiàng)系數(shù)；——抗力分項(xiàng)系數(shù),按表6-2選用——材料極限抗壓強(qiáng)度——容許偏心距,按表6-3選用A——擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面積〔——軸向力偏心影響系數(shù),按下式計(jì)算<6-7>表6-1荷載組合系數(shù)表荷載組合I、II1.0III0.8施工荷載0.7表6-2抗力分項(xiàng)系數(shù)圬工種類受力情況受壓受彎、剪、拉石料1.852.31片石砌體2.312.31塊石砌體、粗料砌體1.921.31混凝土1.542.31表6-3圬工結(jié)構(gòu)容許偏心距荷載組合容許偏心距I、II0.25BIII0.30B施工荷載0.33B1/2墻高處截面驗(yàn)算：1.0=95.18KN=0.5691,強(qiáng)度滿足。墻身與基礎(chǔ)銜接截面驗(yàn)算：1.0=150.987.改善措施7.1改善措施應(yīng)采取改進(jìn)措施以增強(qiáng)抗滑穩(wěn)定性。更換地基持力層填土,選用質(zhì)量較好的碎石類土,以增大基底摩擦系數(shù),重新驗(yàn)算抗滑動(dòng)穩(wěn)定性方程：=<1.2=18.65>0抗滑動(dòng)穩(wěn)定性系數(shù)：1.37>1.3所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。確定擋墻高6.2米,墻背仰斜坡度1:0.24〔=13.5°,墻身分段長(zhǎng)度20米。墻背填土重度,摩擦角；填土與墻背間摩擦角,地基為巖石,地基容許承載力,基底摩擦系數(shù)f=0.60砌體重度,砌體容許壓應(yīng)力,容許剪應(yīng)力7.2工程數(shù)量表表7工程數(shù)量表墻高〔m斷面尺寸〔m混凝土〔H6.206.26.21.01.06.28.附屬設(shè)施設(shè)計(jì)8.1泄水孔布置對(duì)于重力式擋土墻,應(yīng)沿墻高和墻長(zhǎng)設(shè)置泄水孔,泄水孔應(yīng)具有向墻外傾斜的坡度,其間距一般為2.0~3.0m,上下交錯(cuò)設(shè)置。如圖8-1ab圖8-1擋土墻排水設(shè)施示意圖8.2沉降縫地基不均勻沉降而引起墻身開(kāi)裂,應(yīng)根據(jù)地基地址條件及墻高、墻身斷面的變化情況,設(shè)置沉降縫。重力式擋土墻,擋土墻高度突變或基底地質(zhì)、水文情況變化處,應(yīng)設(shè)沉降縫；平曲線路段擋土墻按折現(xiàn)布置時(shí),轉(zhuǎn)折處宜設(shè)置沉降