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1、 .课程名称：路基路面工程 设计题目：重力式挡土墙验算 院 系：土木工程 专 业：工程造价 年 级：姓 名：学 号：指导教师：成 绩 指导教师 (签章)年 月 日 .西南交通大学峨眉校区 .目 录 第 1 章 任务书和指导书.1 第 2 章 理正软件验算挡土墙稳定性.2 参考文献.20 西南交通大学课程设计 第1页 .第 1 章 任务书和指导书 某浆砌片石重力式路堤挡土墙，断面尺寸如图 1 所示，填料容重 18kN/m3，内摩擦角 35；砌体容重 23kN/m3，墙背摩擦角/2；地基土容重 019 kN/m3，内摩擦系数 f00.80，基底摩挠系数 f0.50，地基承载力800kPa，挡土墙分
2、段长度 10m；路基宽 8.5m，踏肩宽0.75m。图 1 浆砌片石重力式路堤挡土墙 车辆荷载为公路级荷载。挡土墙的墙高 H2变化（见表 1），其它几何参数保持不变。试按主要组合荷载，利用理正软件验算挡土墙的稳定性。表 1 挡土墙的墙高 H2变化 学号末尾 2 位数 k 0-15 16-30 31-45 46-60 61-75 76-99 墙高 H2（m）3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 请参考理正软件中的学习资料，练习使用该软件。将最后的结果粘贴在设计文本中。西南交通大学课程设计 第2页 .第 2 章 理正软件验算挡土墙稳定性 重力式挡土墙验算执行标准：公路 计算项目：重力式挡
3、土墙 1 计算时间：2014-11-04 22:52:42 星期二-原始条件:墙身尺寸:墙身高:4.350(m)墙顶宽:1.150(m)面坡倾斜坡度:1:0.250 背坡倾斜坡度:1:-0.250 采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1:0.200(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:0.100:1 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
4、)墙后填土容重:18.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角:17.500(度)地基土容重:19.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力:800.000(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 1 3.000 2.000 0 2 8.500 0.000 0 坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:20.000(度)墙顶标高:0
5、.000(m)挡墙分段长度:10.000(m)=第 1 种情况:组合1=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 4.482(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角=39.132(度)按实际墙背计算得到:.第1破裂角：39.132(度)Ea=47.063 Ex=46.977 Ey=2.843(kN)作用点高度 Zy=1.578(m)墙身截面积=5.191(m
6、2)重量=119.402 kN(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=5.711(度)Wn=118.810(kN)En=7.504(kN)Wt=11.881(kN)Et=46.461(kN)滑移力=34.580(kN)抗滑力=63.157(kN)滑移验算满足:Kc=1.826 1.300 滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=35.884(kN)0.0 地基土摩擦系数=0.500 地基土层水平向:滑移力=46.977(kN)抗滑力=61.947(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319 1.300 (二)倾
7、覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw=1.289(m)相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx=1.712(m)相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy=1.446(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩=67.947(kN-m)抗倾覆力矩=158.790(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.337 1.500 倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=60.059(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=126.313(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m)基础底面宽
8、度 B =1.324(m)偏心距 e=-0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn=0.719(m)基底压应力:趾部=70.612 踵部=120.245(kPa).最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703 作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.057=0.167*1.324=0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=70.612=960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=120.245=1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=95.429=800.000(kPa)(四)基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验
9、算 (五)墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积=5.102(m2)重量=117.357 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw=1.296(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx=1.712(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy=1.446(m)容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=120.201(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn=0.741(m)截面宽度 B =1.350(m)偏心距 e1=-0.066(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.066=0.250*1.350=0.338(m)截
10、面上压应力:面坡=63.062 背坡=115.013(kPa)压应力验算满足:计算值=115.013=800.000(kPa)切向应力检算:.剪应力验算满足:计算值=-0.818=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=120.201(kN)轴心力偏心影响系数k=0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350(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f=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k=0.956 计算强度时:强度验算满足:计算值=120.201=909.269(kN)计
11、算稳定时:稳定验算满足:计算值=120.201=869.221(kN)(六)台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角=39.765(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.765(度)Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN)作用点高度 Zy=1.346(m)墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw=1.056(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx=1.487(m)相对于
12、验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy=1.346(m)容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=104.010(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn=0.600(m).截面宽度 B =1.150(m)偏心距 e1=-0.025(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.025=0.250*1.150=0.287(m)截面上压应力:面坡=78.876 背坡=102.012(kPa)压应力验算满足:计算值=102.012=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-4.888=80.000(kPa)极限状态法:重要性系
13、数0=1.000 验算截面上的轴向力组合设计值Nd=104.010(kN)轴心力偏心影响系数k=0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150(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f=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k=0.953 计算强度时:强度验算满足:计算值=104.010=792.217(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=104.010 1.300 滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=35.884(kN)0.0 地基土摩擦系数=0.500 地基土层水平向:滑移力=46.977(kN)抗滑力=61.94
14、7(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319 1.300 (二)倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw=1.289(m)相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx=1.712(m)相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy=1.446(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩=67.947(kN-m)抗倾覆力矩=158.790(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.337 1.500 倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=60.059(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
15、=126.313(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m)基础底面宽度 B =1.324(m)偏心距 e=-0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn=0.719(m)基底压应力:趾部=70.612 踵部=120.245(kPa)最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703 作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.057=0.167*1.324=0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=70.612=960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=120.245=1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=95
16、.429=800.000(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=5.102(m2)重量=117.357 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw=1.296(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx=1.712(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy=1.446(m)容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=120.201(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn=0.741(m)截面宽度 B =1.350(m)偏心距 e1=-0.066(m)截面
17、上偏心距验算满足:e1=-0.066=0.250*1.350=0.338(m)截面上压应力:面坡=63.062 背坡=115.013(kPa).压应力验算满足:计算值=115.013=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-0.818=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=120.201(kN)轴心力偏心影响系数k=0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350(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f=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k=0.9
18、56 计算强度时:强度验算满足:计算值=120.201=909.269(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=120.201=869.221(kN)(六)台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角=39.765(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.765(度)Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN)作用点高度 Zy=1.346(m)墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw
19、=1.056(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx=1.487(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy=1.346(m).容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=104.010(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn=0.600(m)截面宽度 B =1.150(m)偏心距 e1=-0.025(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.025=0.250*1.150=0.287(m)截面上压应力:面坡=78.876 背坡=102.012(kPa)压应力验算满足:计算值=102.012=800.000(kPa)切向应力检算:
20、剪应力验算满足:计算值=-4.888=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=104.010(kN)轴心力偏心影响系数k=0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150(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f=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k=0.953 计算强度时:强度验算满足:计算值=104.010=792.217(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=104.010 1.300 滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=35.884(kN)0.0 地基土摩擦
21、系数=0.500 地基土层水平向:滑移力=46.977(kN)抗滑力=61.947(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319 1.300 (二)倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw=1.289(m)相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx=1.712(m)相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy=1.446(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩=67.947(kN-m)抗倾覆力矩=158.790(kN-m)倾覆验算满足:K0=2.337 1.500 .倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=60.059(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
22、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=126.313(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m)基础底面宽度 B =1.324(m)偏心距 e=-0.057(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn=0.719(m)基底压应力:趾部=70.612 踵部=120.245(kPa)最大应力与最小应力之比=120.245/70.612=1.703 作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.057=0.167*1.324=0.221(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=70.612=960.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力
23、=120.245=1040.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=95.429=800.000(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=5.102(m2)重量=117.357 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw=1.296(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx=1.712(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy=1.446(m)容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=120.201(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn=0.
24、741(m).截面宽度 B =1.350(m)偏心距 e1=-0.066(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.066=0.250*1.350=0.338(m)截面上压应力:面坡=63.062 背坡=115.013(kPa)压应力验算满足:计算值=115.013=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-0.818=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=120.201(kN)轴心力偏心影响系数k=0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.350(m2)材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)圬工构件或材
25、料的抗力分项系数f=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k=0.956 计算强度时:强度验算满足:计算值=120.201=909.269(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=120.201=869.221(kN)(六)台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m)处的库仑主动土压力 无荷载时的破裂角=39.765(度)按实际墙背计算得到:第1破裂角：39.765(度)Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN)作用点高度 Zy=1.346(m)墙身截面积=4.427(m2)重量=101.832 kN 强度验算 .验算截面以上，墙身截面积=4.4
26、27(m2)重量=101.832 kN 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw=1.056(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂 Zx=1.487(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂 Zy=1.346(m)容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=104.010(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn=0.600(m)截面宽度 B =1.150(m)偏心距 e1=-0.025(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.025=0.250*1.150=0.287(m)截面上压应力:面坡=78.876 背坡=102.012(kPa
27、)压应力验算满足:计算值=102.012=800.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-4.888=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=104.010(kN)轴心力偏心影响系数k=0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1.150(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f=2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k=0.953 计算强度时:强度验算满足:计算值=104.010=792.217(kN)计算稳定时:.稳定验算满足:计算值=104.010 1.300
28、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=35.884(kN)0.0 安全系数最不利为：组合1(组合1)抗滑力=63.157(kN),滑移力=34.580(kN)。地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.319 1.300 (二)倾覆验算 安全系数最不利为：组合1(组合1)抗倾覆力矩=158.790(kN-M),倾覆力矩=67.947(kN-m)。倾覆验算满足:K0=2.337 1.500 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=60.059(kN-m)0.0 (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
29、的合力偏心距验算满足:e=-0.057=0.167*1.324=0.221(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=70.612=960.000(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=120.245=1040.000(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=95.429=800.000(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=-0.066=0.250*1
30、.350=0.338(m)压应力验算最不利为：组合3(组合3)压应力验算满足:计算值=115.013=800.000(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=0.000=80.000(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=-0.818=80.000(kPa)极限状态法:强度验算最不利为：组合3(组合3)强度验算满足:计算值=120.201=909.269(kN)稳定验算最不利为：组合3(组合3)稳定验算满足:计算值=120.201=869.221(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
31、上偏心距验算满足:e1=-0.025=0.250*1.150=0.287(m)压应力验算最不利为：组合1(组合1)压应力验算满足:计算值=102.012=800.000(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=0.000=80.000(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=-4.888=80.000(kPa)极限状态法:.强度验算最不利为：组合1(组合1)强度验算满足:计算值=104.010=792.217(kN)稳定验算最不利为：组合1(组合1)稳定验算满足:计算值=104.010=754.600(kN)西南交通大学课程设计 第20页 .参考文献 1新编路基路面工程，刘黎萍.同济大学出版社出版，2012 2公路路基设计规范（JTJ D30-2004），中交公路规划设计院.人民交通出版社，2004