重力式挡土墙.doc

重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计
1. 某二级公路重力式路肩挡土墙设计资料如下:
(1)墙身构造:墙高5m,墙背仰斜坡度为1:(=14°02′),墙身分段长度20m,其余初始拟采用尺寸如图所示
(2)土质情况:墙背填土重度=18kN/m3,内摩擦角(),填土与墙背之间的摩擦角;地基为岩石地基容许承载力,基地摩擦系数;
(3)墙身材料:砌体重度,砌体容许压应力,容许剪应力。
初始拟采用挡土墙尺寸图
一、挡土墙设计
(1)纵面布置
纵面布置在墙趾纵断面图上进行,布置后的挡土墙正面图如下:
(2)平面布置
对于较长的沿河挡土墙和曲线挡土墙,除了纵向布置外,还应进行平面布置,绘制平面图。沿河段挡土墙的平面布置如下:
(3)横断面图
反滤层
路面
地面
排水沟
泄水孔
二、挡土墙尺寸验算
(1)车辆荷载换算
根据破裂面棱体范围内布置的车辆荷载换算,设换算均布土层厚度为,
根据公式:
破裂体的宽度:
=
挡土墙的计算米长度:
=
破裂体内部车辆总重:
则车辆荷载换算高度为:
(2)破裂棱体位置确定:
()的计算
假设破裂面交于荷载中部,则有:
=
=17
根据路堤挡土墙破裂面交于荷载中部时破裂角的计算公式:
tan=tan+
=
则破裂角=°
:
破裂契体长度:
车辆荷载分布宽度:
所以,即破裂面交于荷载范围内,符合假设。
(3)主动土压力计算
在重力式挡土墙中,为了简化运算,不考虑挡土墙墙面处被动土压力的影响。

=×=

=×=
(4)土压力作用点位置确定



所以土压力作用点到墙趾的竖直距离为
=
所以土压力作用点到墙趾的水平距离为
=
(5)挡土墙稳定性验算

为了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,基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力。
在一般情况下,挡土墙应满足:
代入数据:
原设计尺寸不满足满足挡土墙抗滑稳定性的要求,需要进行改进,对挡土墙进行加宽B=,再次进行稳定性计算。
代入数据:


尺寸满足稳定性要求,进行下一步检验

为了保证挡土墙抗倾覆稳定性,须验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力,挡土墙抗倾覆稳定性应满足:
代入数据:



所以,设计尺寸,满足抗倾覆性要求,进行下一步检验。
(6)基地应力和合力偏心矩验算

偏心荷载作用时基地的合力偏心距e为
上式中弯矩为作用与基底形心的弯矩,所以计算时先要计算对形心的力臂:根据前面计算过的对墙趾的力臂,可以计算对形心的力臂。


则
所以基底合力偏心矩满足规范的规定。

因为,此情况下不考虑地基拉应力,而压应力重新分布。
地基应力计算公式: 其中
则:
所以基底应力满足要求。
(7)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1~2个控制断面进行验算,如墙身底部、墙高处、上下墙(凸形及横重式墙)交界处。本验算选择墙身底部,验算图示如下图所示:

墙身面积计算:
墙身自重计算:
则
根据《公路圬工桥涵设计规范》(JTG D61—2005)的规定,构件采用分项安全系数的极限设计时,荷载效应不利组合的设计值,应小于或等于结构抗力效应的设计值。

挡土墙墙身强度应满足:

其中:;
;
;
。

:
其中:;
;
;
;
~;
;
。
计算确定各参数:
所以,
由于被动土压力、水浮力、静水压力、动水压力、地震力均为0。
所以, <
由以上计算,墙身截面满足强度要求。

规范规定,挡土墙墙身应满足:

:
其中;
系数表
砌体砂浆强度等级
混凝土




根据上表,。。
代入数据,计算:
则, ,墙身稳定性符合要求。
三、小结
在挡土墙设计过程中,如挡土墙安全系数不符合要求,可采取下列措施:
(1)增加抗滑稳定性的方法
,可以增加抗滑力和减少滑动力;
,利用榫前土体产生的被动土压力增加挡土墙抗滑稳定性;
,采用与基底摩擦力系数较大的填料。
(2)增加抗倾覆稳定性的方法
,