重力式擋土墻設(shè)計(jì)

1、重力式擋土墻設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)任務(wù)是路基工程重要內(nèi)容，通過系統(tǒng)地完成擋土墻的課程設(shè)計(jì)掌握工程設(shè)計(jì)的基本方法、步驟，鞏固和深化所學(xué)知識(shí)，為進(jìn)一步掌握本課程打下基礎(chǔ)。一、 涉及內(nèi)容（一）題目：重力式擋土墻設(shè)計(jì)（二）設(shè)計(jì)資料：某新建公路k2+310 k2+420路段擬采用漿砌片石重力式路肩墻，具體設(shè)計(jì)資料列于下：1、 路線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：一般三級公路，設(shè)計(jì)速度40km/h;路基寬8.5m;2、 橫斷面原地面實(shí)測值及路基設(shè)計(jì)標(biāo)高如表1所示；表1 實(shí)測橫斷面左側(cè)樁號右側(cè)中樁標(biāo)高路基設(shè)計(jì)標(biāo)高-0.8、 -1.08 6k2+3101.6.、 2.06 6623.45630.57-1.0、 -1.68 6k2+33

2、01.8、 1.66 8624.08630.62-1、 -2.08 6k2+3500.4、 0.84 10624.62630.68-1.0、 -0.810 4k2+3700.8、 1.06 8624.51630.73-1.0、 -2.08 6k2+3901.0、 1.25 9624.30630.79-1.0、 -1.27 7k2+4001.4、 06 8625.08630.85-0.4、 -1.28 6k2+4200.4 、0.2 2 12625.03630.913、 k2+370擋土墻橫斷面布置及擋土墻形式如圖1所示（參考）；4、 填料為砂性土，其密度=18kn/m，計(jì)算內(nèi)摩擦角=35，填料

3、與墻背間的摩擦角=/2；5、 地基為密實(shí)的砂礫石地基，其容許承載力=450kpa，基底摩擦系數(shù)=0.456、 墻身材料采用5號片石，砌體密度=22 kn/m，砌體容許壓應(yīng)力=600 kpa，容許剪應(yīng)力=100 kpa；二、 具體要求： 擋土墻設(shè)計(jì)包括擋土墻的平面、立面、橫斷面設(shè)計(jì)，其中擋土墻橫斷面設(shè)計(jì)以k2+370橫斷面為例。大致步驟如下：1、 擋土墻平面、立面布置；2、 擋土墻橫斷面布置，并擬定斷面尺寸；3、 計(jì)算主動(dòng)土壓力；4、 驗(yàn)算擋土墻抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性；5、 驗(yàn)算基底應(yīng)力及偏心距；6、 擋土墻的伸縮縫與沉降縫，以及排水設(shè)計(jì)；7、 繪制擋土墻立面、橫斷面；8、 編制設(shè)計(jì)說明書。三、 設(shè)

4、計(jì)完成后應(yīng)提交的文件：1、 擋土墻平面、立面與橫斷面圖；2、 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；3、 寫出設(shè)計(jì)小結(jié)。五、要求文字整潔，全部完成設(shè)計(jì)圖表后，應(yīng)按一定順序裝訂成冊，所有圖表格式應(yīng)符合工程設(shè)計(jì)要求；學(xué)生應(yīng)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)，發(fā)揮獨(dú)立思考能力，主動(dòng)查找有關(guān)資料。四、 主要參考資料1、 俞高明，金仲秋編著.公路工程.北京：人民交通出版社出版.2005年10月。2、 姚祖康編著.道路路基和路面工程.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社.1994年7月。3、 夏連學(xué)，趙衛(wèi)平編著.路基路面工程.北京：人民交通出版社出版.1997年9月。4、 鄧學(xué)鈞主編.路基路面工程. 北京：人民交通出版社出版.2002年2月。5、 中華人民共和國行

5、業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （jtg b01-2003），北京：人民交通出版社出版.6、 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 （jtg d30-2004），北京：人民交通出版社出版.(執(zhí)筆：鄭丹燕)設(shè) 計(jì)方案一 擬定擋土墻尺寸如圖所示 1.壞棱體長度l,由設(shè)計(jì)資料知=35=/2；=11.30993247滑動(dòng)面與水平面的夾角為，設(shè)=+因?yàn)閴斔?，所以由公式ctg=-tg()+ 代入數(shù)據(jù)后得ctg=0.028755709即=88.35287314 ，由公式l=h(tg+ctg)可計(jì)算得l=2.058711381m（因?yàn)閔=9m）。2.求擋土墻的計(jì)算長度b,由設(shè)計(jì)資料知該路是一般三級公路，計(jì)算荷載

6、為汽車20，掛100。本設(shè)計(jì)取擋土墻的分段長度為15m，公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d60-2004）規(guī)定擋土墻的計(jì)算長度按公式b=13+htg30但不超過擋土墻得分段長度，經(jīng)計(jì)算取計(jì)算長度b=15m，則破裂面寬度方向上可布置一列車的半軸重，在分段長度方向上只能布置一輛重車，如圖所示：g=（60+120+120）/2=150kn換算成等代均布土層厚度h=g/bl=0.269857m。 3.求主動(dòng)土壓力 由公式=h(h+2h)k/2，由課本土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)p153表7-2查值內(nèi)插求得k=0.334,則把有關(guān)數(shù)據(jù)帶入上式得=258.0874226kn, 因?yàn)榕c水平面間的夾角=+=17.5+11.3

7、0993247=28.80993247, =cos=226.1421751kn, =sin=124.3737687kn。4.擋土墻抗滑驗(yàn)算擋土墻自重g=22（0.82.6）9/2=336.6 kn則抗滑穩(wěn)定系數(shù)k=(g+)/代入數(shù)據(jù)得k=0.917291.3,所以該擋土墻穩(wěn)定性不足，需要重新設(shè)計(jì)。方案二 擬定擋土墻尺寸如圖所示 1.求破壞棱體長度l,由設(shè)計(jì)資料知=35=/2；=16.7滑動(dòng)面與水平面的夾角為，設(shè)=+因?yàn)閴斔?，所以由公式ctg=-tg()+ 代入數(shù)據(jù)后得ctg=0.44506519即=66.00781834 ，由公式l=h(tg+ctg)可計(jì)算得l=6.70571611m（因

8、為h=9m）。2.求擋土墻的計(jì)算長度b,由設(shè)計(jì)資料知該路是一般三級公路，計(jì)算荷載為汽車 20，掛100。本設(shè)計(jì)取擋土墻的分段長度為15m，公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d60-2004）規(guī)定擋土墻的計(jì)算長度按公式b=13+htg30但不超過擋土墻得分段長度，經(jīng)計(jì)算取計(jì)算長度b=15m，則破裂面寬度方向上可布置兩列汽-20重車，在分段長度方向上只能布置一輛重車，如圖所示，所以在bl面積內(nèi)布置的汽車軸重g=2（60+120+120）=600kn換算成等代均布土層厚度h=g/bl=0.3668752053m。3.求主動(dòng)土壓力 由公式=h(h+2h)k/2，由課本土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)p153表7-2查值內(nèi)插

9、求得k=0.4003,則把有關(guān)數(shù)據(jù)帶入上式得=315.61kn, 因?yàn)榕c水平面間的夾角=+=17.5+16.7=34.2, =cos=261.0349kn, =sin=177.399kn。4.擋土墻抗滑驗(yàn)算擋土墻自重g=22（14.6）9/2=554.4kn則抗滑穩(wěn)定系數(shù)k=(g+)/代入數(shù)據(jù)得k=1。261.3,所以該擋土墻穩(wěn)定性滿足要求。1.驗(yàn)算抗傾覆能力由公式k=m/m計(jì)算要求抗傾覆系數(shù)k1.5（主要荷載組合）m=0.50.991220.92/31.1922(0.9+1.1/2)+0.53.15922(23.15/3)213.4843899(5.151.092)=2186.732154k

10、nmm=285.54360423.121697223=891.3806763 knm所以k=2186.732154/891.3806763=2.4531967221.5即該擋土墻的抗傾覆能力滿足要求。1.驗(yàn)算基底應(yīng)力求圖的形心位置，對y軸求面積矩sf0.92/3sf(0.9+1.1/2)sf(2+3.15/3)=sx解得x=2.134m則基底合力的發(fā)向分力對0點(diǎn)的力臂z=（mm）/n=gx+(5.15c)c/( g+)，代入數(shù)據(jù)得z=1.556895848m則偏心距e=|b/2z|=5.15/21.557=1.018mb/6=5.15/6=0.8583e,基底將出現(xiàn)拉應(yīng)力，現(xiàn)采取展寬墻趾的措施

11、如圖所示b=6.15m則e=|b/2 z|=1.018m, b/6=6.15/6=1.025m ,eb/6情況下應(yīng)力重分布基底最大壓應(yīng)力=2 n/3z=4n/3（b2e）=356.341kpa，也滿足b/6，該截面出現(xiàn)拉應(yīng)力，=（536.60475+180.7066）(16e/b)/4.813=13.4389kpa小于容許拉應(yīng)力=80kpa，該截面強(qiáng)度符合要求。因?yàn)閑b/6，壓應(yīng)力重分布，則該截面最大壓應(yīng)力為=2（g+）/3z=312.0644523kpa,該截面的剪應(yīng)力=（g+）f/b=-9.3959kpa=100kpa，(取摩擦系數(shù)f=0.4)各項(xiàng)應(yīng)力均符合要求。課程設(shè)計(jì)小結(jié)1、 根據(jù)設(shè)計(jì)資料確定路面和原地面的高差，并考慮擋土墻有一定的埋置深度。初步擬定路肩擋土墻的斷面尺寸，即頂寬為0.8米，底寬為2.6米墻背采用1：0.2的坡度，墻面豎直 ，經(jīng)計(jì)算該擋土墻的抗滑穩(wěn)定性不足，k=0.917。2、 重新設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸頂寬為1米，底寬為4.6米墻背采用1：0.3的坡度，墻面采用1：0.1的坡度，進(jìn)一步增大擋土墻的自重，經(jīng)計(jì)算抗滑穩(wěn)定性抗滑穩(wěn)定性系數(shù)k=1.26仍達(dá)不到要求的1.3，還需重新設(shè)計(jì)斷面。3、 斷面