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1、重力式挡土墙设计示例 路基与路面工程课程设计任务书 题目:重力式挡土墙设计 （一）初始条件： （1）浆砌片石重力式仰斜路堤墙，墙顶填土边坡1:1.5，墙身纵向分段长度为10m；路基宽度26m，路肩宽度3.0m； （2）基底倾斜角0：tan 00.190，取汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m； （3）设计车辆荷载标准值按公路I 级汽车荷载采用，即相当于汽车?超20级、挂车?120（验算荷载）； （4）墙后填料砂性土容重=183 /m kN ,填料与墙背的外摩擦角=0.5；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数=0.30，地基容许承载力0=250a kP ； （5）墙身采用2.5号砂浆砌25号片石，
2、圬工容重k =223 /m kN ，容许压应力a a kP 600=，容许剪应力a j kP 100=，容许拉应力a L kP 60=； 墙后砂性土填料的内摩擦角：34 墙面与墙背平行，墙背仰斜坡度（1:n ）： 1:0.25墙高H：7m 墙顶填土高a ： 3.0m （二）要求完成的主要任务： 按公路路基设计规范（JTG D302022）“5.4挡土墙”一节，采用极限状态设计法进行设计： （1）车辆荷载换算； （2）计算墙后主动土压力a E 及其作用点位置； （3）设计挡土墙截面，墙顶宽度和基础埋置深度应符合规范要求。进行抗滑动稳定性验算及抗倾覆稳定性验算； （4）基础稳定性验算与地基承载力验
3、算； （5）挡土墙正截面强度及抗剪强度验算。 重力式挡土墙设计 1设计参数 挡土墙墙高H=7m，取基础埋置深度D=1.5m，挡土墙纵向分段长度取L=10m；路基宽度26m，路肩宽度3.0m； 墙面与墙背平行，墙背仰斜，仰斜坡度1:0.25，=14.03，墙底（基底）倾斜度tan 0=0.190，倾斜角0=10.76； 墙顶填土高度a =3.0m，填土边坡坡度1:1.5，=arctan（1.5）1-=33.69， 汽车荷载边缘距路肩边缘d =0.5m 墙后填土砂性土内摩擦角=?34，填土与墙背外摩擦角=/2=?17，填 土容重=18kN/m 3 ；粘性土地基与浆砌片石基底的摩擦系数=0.30；墙
4、身采用2.5号砂浆砌25号片石，墙身砌体容重 k =22kN/m 3,砌体容许压应力 a =600kPa,砌体容许剪应力=100kPa,砌体容许拉应力wl =60kPa； 地基容许承载力0=250kPa。 2车辆荷载换算 0.78m 3主动土压力计算 3.1计算破裂角 =18 140q h 4 .0) 78.0237()37()03.14tan()78.02327(7)5.05.4(78.025.43) 2)(tan )22()(2000=?+?+-?+?+?-+?+?=+-+=?h a H a H h a H H d b h ab A ? =?+?-?=+=97.361703.1434?86
5、 .0) 4.097.36)(tan 97.36tan 34(cot 97.36tan ) )(tan tan (cot tan tan =+?+?-=+-=A ? =69.40墙底到路肩的水平距离为3.75m ，路肩宽3m ，墙底至破裂面与路基交点 距离为m 7.1886.0)5.27(=?+，3+3.75=6.758.17 破裂面交于荷载内进行 计算 直线形仰斜墙背，且墙背倾角较小，不会出现第二破裂面。3.2计算主动土压力a E 及其作用点位置 3.2.1计算主动土压力a E =-=+= 25.086.05.0tan tan 2d h 0.82m =-?-=+-= 25.086.086.0
6、35.4tan tan tan 3a b h 3.1m 16 .0)03.14tan(7.40tan )347.40cos(tan tan ) sin()cos(=?-+?+?+?=+=）（?a K m 18.31.382.07321=-=-=h h H h 29 .149 18.378.02)721.31(73212)21(2121031=?+?-?+=+-+=H h h H h H a K m kN 02.9129.116.049182 12112=?= K K H E a a m kN 72.4)03.1417sin(02.91)sin(m kN 9.90)03.1417cos(02.9
7、1)cos(=?-?=+=?-?=+=a y a x E E E E 3.2.2计算主动土压力的合力作用点位置 m 55.229 .1493)7218.33(18.378.0)1.37(3373)23()(321 211023=?-?+-?+=-+-+=K H H h h h h H a H Z x m 61.1190 .0)03.14tan(7.17.1tan tan 011=?-?+=+=b b B m 25.225.055.261.1tan =?+=-=x y Z B Z 墙底（基底）倾斜，需把求得的 x Z 、y Z 修正为1x Z 、1y Z ,即：1x Z x Z 01tan b
8、，1y Z 1b 1x Z tan （见“附录”的图） m 24.2)03.14tan(18.27.1tan m 18.2190.07.155.2tan 111011=?-?-=-=?-=-=x y x x Z b Z b Z Z 3.3被动土压力 墙前的被动土压力忽略不计。偏于安全。 4挡土墙计算 只对荷载组合II 进行计算。 4.1拟定挡土墙顶宽 经试算，取挡土墙顶宽为1b =1.6m 4.2抗滑动稳定性验算墙身体积计算： 3 0111m 71.10)190.06.17(6.1)tan (=?-?=-=b H b V 3 202 12m 24.0190.06.15.0tan 5.0=?=b
9、 V 321m 95.1024.071.10=+=+=V V V 墙身自重计算: 1G kN 62.2352271.101=?=k V ，2G kN 28.52224.02=?=k V ，kN 9.24028.562.23521=+=+=G G G 抗滑稳定性验算： 0 08.139.9040.1190.0)72.440.19.2401.1(3.0)190.09.9072.4(4.19.2401.1tan )1.1()tan (1.110101=?-?+?+?+?+?=-+x Q y Q x y Q E E G E E G 墙身自重力臂计算： ()65 .16.125.0190.06.175.
10、0)tan (5.01011=+?-?=+?-=b n b H Z G 09.16.1)047.05.0(315.0)tan tan 2/1(3/12/1102=? ?+=-+=b Z G ()63.19.24009.128.565.162.235)(2211=?+?=+= G Z G Z G Z G G G kN 62.24572.49.24021=+=+=y E G G N 抗滑稳定系数: 7.1190 .062.2459.903.0190.09.9062.245tan tan 00=?-?+=-+=N E E N K x x C 1.3满足要求 4.3抗倾覆稳定性验算 5.4) 55.2
11、9.9025.272.4(4.163.19.2408.0)(8.0111=?-?+?=-+x x y y Q G Z E Z E GZ 抗倾覆稳定系数: 5 .104.218 .29.9024 .272.409.128.565.162.2351122110=?+?+?=+= x x y y G G Z E Z E Z G Z G K 满足要求 4.4基底合力偏心距验算 N 至墙趾A 的距离 m 84.062 .24518.29.9024.272.409.128.565.162.235112211=?-?+?+?=-+=N Z E Z E Z G Z G Z x x y y G G N 基底合力偏心距035.084.0261.120=-=-= N Z B e ；4.5地基承载力验算 kPa 2506.4172035.061(2.624561(001=?+?=+=kPa e N kPa 2506.613261.1035.06161.12.624561(002=? ?-?=-= kPa B e B N 满足要求 4.6墙身强度验算