重力式擋土墻的穩(wěn)定性設計教學PPT道路工程課程設計

1、重力式擋土墻的穩(wěn)定性設計重力式擋土墻的構(gòu)造：重力式擋土墻的構(gòu)造：墻身：墻背、墻面、墻頂、護欄墻身：墻背、墻面、墻頂、護欄基礎：基礎形式、基礎埋深基礎：基礎形式、基礎埋深排水設施：泄水孔、排水層排水設施：泄水孔、排水層伸縮縫：沉降縫、伸縮縫伸縮縫：沉降縫、伸縮縫 subtitle goes here 1、根據(jù)具體情況，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定墻趾位置。 2、測繪墻趾處的縱向地面線，核對路基橫斷面圖。 3、收集墻趾處的地質(zhì)和水文等資料。 4、選擇墻后填料，確定填料的物理力學計算參數(shù)和地基計算參數(shù)。 5、進行擋土墻斷面形式、構(gòu)造和材料設計，確定有關計算參數(shù)。 6、進行擋土墻的縱向布置。 7、用計算法或

2、套用標準圖確定擋土墻的斷面尺寸。 8、繪制擋土墻立面、橫斷面和平面圖。 1、作用在擋土墻上的力系： 1）主要力系 2）附加力是季節(jié)性作用在擋土墻上的力 3）特殊力是偶然出現(xiàn)的力 2、荷載組合常用的荷載組合表 subtitle goes here路堤擋土墻按破裂面交于路基面的位置不同，可分為路堤擋土墻按破裂面交于路基面的位置不同，可分為5 5種類型如下圖種類型如下圖穩(wěn)定性驗算抗滑穩(wěn)定性驗算基底應力與偏心距驗算墻身應力驗算抗傾覆穩(wěn)定性驗算設計題目設計題目某二級公路，路寬8.5m，擬設計一段路堤擋土墻。1.設計資料（1）墻身構(gòu)造：擬采用漿砌片石重力式擋土墻，如右圖,墻高h=6m，填土高a=2m，填土

3、邊坡=3341 即1:1.5的比例 ，墻背傾角=1826 ，墻身分段長度10m，初擬墻頂寬b1=0.94，墻底寬b=3.19m。（2）車輛荷載：計算荷載，汽車20級,車重300kn ；驗算荷載掛車100,車重540kn。（3）填料：砂土濕密度 =18kn/m3,計算內(nèi)摩擦角=35，填料與墻背的摩擦角= /2。（4）地基情況：中密礫石土，容許承載力=500kpa,基底摩擦系數(shù)f =0.5（5）墻身材料：5號水泥砂漿砌片石，砌體毛體積密度a=22kn/m3，容許壓應力 a =1250kpa，容許切應力=175kp。h1:5bh1h1ah21.81.81.3b0.5l0(1) (1) 車輛荷載換算車

4、輛荷載換算1） 計算荷載 求破裂棱體寬度l0假設破壞面交與荷載內(nèi) ，求不計車輛荷載作用時的破裂棱體寬l0：3518 2617 56000002()(22)tan()(2)babh bdh hahaha hah22 36 (62 2)tan18 260.22(62) 00tantan(tantan)(tan)ba tan70 56(tan35tan70 56 )(tan70 560.22)0.506 arctan0.50626 50 求縱向分布長度b。一輛重車的長度為：大于擋土墻分段長度，取計算長度b=11.37m?？v向布置一輛重車，總重力為300kn。 計算等代均布土層厚度。車輪中心距路基邊緣

5、0.5m，l0=3.03m，重車在破裂棱體內(nèi)能布置一輛。 0()tantanlhahb(62 ) 0.50660.333mmmm3.03m5.6(2 )tan305.6(62 2 )3011.37bmhammm tanm 0303000.4811.373.0318/gknhmblmmkn m2） 驗算荷載掛車100， ，布置在路基全寬。（2 2）主動土壓力計算）主動土壓力計算1） 設計荷載破裂棱體寬度荷載外緣至路基內(nèi)側(cè)邊緣的距離為 ，大于破裂棱體寬度l0，破裂面仍交與荷載內(nèi)側(cè)，與假定相符，選用公式正確。00.80hm002 32 0.48 (30.5)6 (62 22 0.48) 0.330.

6、172(62)(622 0.48)ba tantan70 56(35tan70 56 )(tan70 560.172)0.536cot arctan0.53628110(62 )0.53660.3333.27lmmmmm5.50.56.0mmmcos()cos(281135 )(tantan)(0.5360.33)0.396sin()sin(281170 56 )k1tan320.5362.226tantan0.5360.33bammhm20.50.577tantan0.5360.33dmhm31262.2260.5773.197hh hhmmmm031122222 22.2262 0.48

7、3.19711111.628262 66h hhakhhh 2211118 60.396 1.628208.8822eh kkkncos()208.88cos(18 2617 30 )169.1xeeknknsin()208.88sin(18 2617 30 )122.6yeeknkn土壓力作用點：2) 驗算荷載203321()(32)33xa hhh hhhhzh k22262(62.226 )0.483.197(3 3.1972 6 )33 61.628mmmmmmmm 2.14mtan3.192.140.332.48yxzbzmmm002 32 0.8 36 (62 22 0.8) 0.

8、330.158(62)(622 0.8)ba tantan70 56(35tan70 56 )(tan70 560.158)0.545cot arctan0.54528 35破裂棱體寬度 ，破裂面交與荷載內(nèi)。0(62 )0.54560.3333.34lmmmmmcos()cos(28 3535 )(tantan)(0.5450.33)0.395sin()sin(28 3570 56 )k1tan320.5452.183tantan0.5450.33bammhm20h 31262.1830 3.817hh hhmmm 031122222 22.1832 0.8 3.81711111.715262

9、 66h hhakhhh 2211118 60.395 1.715219.4922eh kkkncos()219.49cos(18 2617 30 )177.72xeeknknsin()219.49sin(18 2617 30 )128.81yeeknkn土壓力作用點：比較設計荷載與驗算荷載計算結(jié)果可知，驗算荷載時的土壓力較大，而且主動土壓力的作用點與計算荷載時的相近，故墻身斷面尺寸應由驗算荷載（掛車100）控制。應當注意的是，一般情況下，墻身斷面尺寸是由驗算荷載控制，還是由計算荷載控制不易直接判別，應通過計算決定。（3 3） 穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定性驗算一般情況下，擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性比較容易滿足，

10、墻身斷面尺寸主要由抗滑穩(wěn)定性和基底承載力控制。故選擇基底傾斜1：5（ ）。22262(62.183 )0.83.817(3 3.8172 6 )2.1533 61.715xmmmmmmmzmm tan3.192.150.332.48yxzbzmmm01181) 計算墻身w及力臂zw(取墻長1m計)墻身w及力臂zw計算圖示如右圖由力矩平衡原理得求解得h1:5bh1h1b1zwzyzxeyexea1a2a30.4111122aabbbhwamhm30.943.913.910.6422/6122mmmmkn mmm250.12kn111213233wabbbbwzaaba11111122323abb

11、bbbbhbbhhb1.14wzm2） 抗滑穩(wěn)定性驗算滿足要求。3） 抗傾覆穩(wěn)定性驗算滿足要求。0000cossincossincwefkew250.12 cos1118219.49 sin 18 2617 3011180.5219.49 cos 18 2617 301118250.12 sin11182.031.3ck01250.12 1.14128.81 2.48177.72(2.150.64)wyyxxwzezkezh02.251.5k4）基底應力與偏心距驗算不滿足要求。將墻趾加寬成：寬0.4m，高0.6m的臺階后再進行驗算：滿足要求。00cossin()406.40nwekn1()wy

12、yxxnw ze ze zhzn250.121.14128.812.48177.722.150.640.83406.40knmknmknmmmkn00.770.5326nbbezmm250.121.54128.812.88177.72(2.150.72 )1.22406.403.96nknmknmknmmzmknkn03.593.591.220.580.6026emmm滿足要求。5） 墻身應力計算由于墻背為直線，最大應力將接近基底處，從基底應力驗算可知，其基底應力與偏心距均滿足要求，墻身截面應力也能滿足墻身材料的要求，故可不驗算。通過上述驗算，決定采用的斷面尺寸為：墻頂寬b1=0.94m，墻底

13、寬b=3.59m，墻趾加寬臺階高0.6m，寬0.4m。126410.366 0.58113.593.59neknmbbmm225.13.51.25akpa車輛荷載車輛荷載換算換算 計算荷載 驗算荷載. 主動土壓力計算 設計荷載 驗算荷載穩(wěn)定性驗算 計算墻身重及力臂 抗滑穩(wěn)定性驗算 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 基底應力與偏心距驗算 墻身應力驗算h=5ma=2m=15,=20,f =0.5,=351=10,=35,f =0.5,=302a=3m=15,=30,f =0.3,=253=10,=50,f =0.5,=304=12,=36,f =0.4,=355h=6ma=2m=15,=30,f =0.5,=30

14、6=10,=35,f =0.5,=357a=3m=15,=20,f =0.4,=348=10,=50,f =0.5,=409=12,=36,f =0.4,=3010h=7ma=2m=15,=30,f =0.5,=3511=10,=55,f =0.3,=3012a=3m=15,=30,f =0.5,=2513=10,=50,f =0.5,=3514=12,=36,f =0.4,=4515h=8ma=2m=15,=30,f =0.5,=2016=10,=55,f =0.3,=2517a=3m=15,=30,f =0.5,=3018=10,=50,f =0.5,=3519=12,=36,f =0.4

15、,=3520h=9ma=2m=15,=20,f =0.5,=3521=10,=35,f =0.3,=3022a=3m=15,=30,f =0.5,=2523=10,=40,f =0.5,=4524=12,=36,f =0.4,=3525h=5.5ma=2m=15,=30,f =0.5,=3526=10,=15,f =0.5,=3027a=3m=15,=30,f =0.3,=2528=10,=60,f =0.5,=3229=12,=36,f =0.4,=4530h=6.5ma=2m=15,=30,f =0.5,=4131=10,=35,f =0.5,=3532a=3m=15,=30,f =0.5,=2833=10,=40,f =0.5,=4534=12,=36,f =0.4,=3035h=7.5ma=2m=15,=30,f =0.5,=3536=10,=35,f =0.5,=3737a=3m=15,=30,f =0.5,=2538=10,=40,f =0.5,=3039=12,=36,f =0.4,=4040h=8.5ma=2m=15,=30,f =0.5,=3541=10,=35,f =0.5,=3042a=3m=15,=30,f =0.3,=2543=10,=40,f =0.5,=4044=12