衡重式擋墻新

1、4.1.衡重式擋墻設(shè)計資料此處驗算墻高 6m的衡重式路肩墻為例，基本資料及尺寸如下表。表 4-1擋土墻設(shè)計資料墻身及基礎(chǔ)填料及地基擋土墻類型衡重式路肩墻填料種類砂性土墻高 H6m填料重度 218KN/m3下墻坡度1:0.25填料內(nèi)摩擦角33°上墻坡度1:0.38墻背坡度1:0.05填料與墻背摩擦角 16.5 °砌筑材料M7.5 片石砂漿地基土種類粘性土砌筑材料重度 123KN/m基底摩擦系數(shù) 0.3基地坡度1:0.15地基土承載能力 f350Kpa圖 4-1 衡重式擋土墻尺寸示意圖4.2.車輛荷載計算根據(jù)公路路基設(shè)計規(guī)范 ，車輛荷載在擋土墻背填土上所引起的土體側(cè)壓力按：h0

2、q（式中q：在墻高小于2m，取 20KN/ m3 ，大于10m,取10KN/m3 ，其間按線性內(nèi)插法計算）(2010)(6 2) 20 15kPaq10)(2q15h00.83m184.3.主動土壓力計算上墻主動土壓力計算背填土為沙性土，根據(jù)公路路基設(shè)計手冊，采用庫倫理論計算土壓力。1) 計算破裂角，判斷是否出現(xiàn)第二破裂面。假設(shè)第一破裂面交于荷載內(nèi)假想墻背傾角：圖 4-2假想墻背圖'H1 tan 1B32.4 0.38 1tan 1H 10.7972.4'38.541破裂角1 及破裂面傾角1 ：4545331128.522tan 1tan 10.54驗核第一破裂面的位置：第一破

3、裂面距離墻頂內(nèi)緣距離L：LH1 (tan 1tan 1' )2.4(0.540.797)3.21m車輛荷載按照最不利情況分布在行車道上計算，則B21.8+0.6+1.35.5m3.21m'故，第一破裂面交于荷載內(nèi)， 同時假想墻背傾角138.54 ，大于128.5 ，'根據(jù)衡重式路肩墻第二破裂面出現(xiàn)條件，當(dāng)11 時，即出現(xiàn)第二破裂面傾角1 28.5 。2) 計算第二破裂面上的主動土壓力 E1 ：tan2 (45） tan2 (4533 ）K22=0.618cos(452)cos(4533 )2K112h0120.831.29H 122.42E11H12KK 11182.4

4、20.6181.2941.33k N22E1 XE1 cos(1)41.33cos(28.533 ) 19.72kNE1yE1sin( 1)41.33sin(28.533 )36.32kNE1hE1cos(1i)41.33cos(28.5338.53 ) 14.11kNE1VE1sin(1i )41.33sin(28.5338.53 ) 38.84kN對上墻 O1 的力臂：H 1h0Z1 y3K132.40.8333 1.291.01mZ1 XB3B2Z1 y tan 11 1.532 1.01 0.541.98m3)上墻實際墻背上的土壓力E1E1x'E1x19.72k NE1y

5、9;E1'X tan119.720.5410.65k N對上墻 O1 的力臂：12.40.8mZ1 yH 133Z1' xB2 Z1'y tan11.5320.80.54 1.1m下墻主動土壓力計算1) 延長下墻墻背交于填土表面， 按此虛構(gòu)的墻背計算下墻土壓力， 則 ABC面積為：SABC0.5ACH10.5(0.25H 1B30.45H 1 )H 10.5(0.252.410.452.4)2.43.01m2延長墻背與假想墻背之間的土楔重及上部的荷載重G1G1(SABCh0b0 )18(3.010.83 5.5)136.43kN考慮延長墻背與假設(shè)墻背上土壓力作用方向的不

6、同而產(chǎn)生的附加垂直分力 G2G2= E1sin( 11 )(2 2)32.30 KNcos(22 )計算校正重G 值：GG1G2136.4332.30104.13KN校正墻背與填土表面的交點A' 離 C點的距離為 L：LG104.131.51mH18 6h0180.8322校正墻背的傾角2'為：tan'H tan2L6 0.251.510.001732H6'0.099232下墻土壓力對校正墻背法線的傾角（校正墻的計算摩擦角）''16.5 14.036 0.09923 ) 2.5622222) 求校正墻背上的土壓力 E'假設(shè)破裂面交于荷載外

7、 :2b0h0'20.550.83AH 2tan2360.001730.25''ooooo，所以22330.099232.5629935.4690tan 2tan(cottan )(tanA) 0.759856下墻破裂角2 =37.23o ，驗核破裂面位置 :( HH 1 ) tan 2H1 tan1B50.05H5.545.5圖 4-3 下墻土壓力計算圖示與假設(shè)相符，故破裂面交于荷載外。根據(jù)庫侖理論有 :cos(Ksin(22) (tan 2 tan 2' ) 0.354 0.758 0.269 )boh2tan2tan2'5.57.25m0.758K

8、1 12h0 h2120.84 7.25H21.3336E'1H 2KK11182.420.269 1.33 116.14 KN223) 求下墻土壓力 E2E2E' E1 cos(cos(11 )41.330.5991.71KN116.1422 )E2XE2 cos(22 )91.71cos(14.03616.5 ) 91.63KNE2yE2 sin(22 )91.71sin(14.03616.5 ) 3.94 KNE2 h E2cos( 2 2i )91.71cos(14.036 16.58.53 )90.03KNE2V E2sin( 22i )91.71sin( 14.03

9、616.58.53 ) 17.49KN相對于墻趾 O點力臂Z2 yHh h2 (4H 3h2 ) 60.837.254 63 7.2533H 2K132.09m3 62 1.29Z2 XZ2 y tan2B62.090.252.0322.56m相對于墻趾 O點的彎矩Me2 yE2 yZ 2 X3.942.0910.07KNMe2 xE2 X Z2 y91.632.56191.81KN計算土壓力 E1 相對于墻趾 O點的彎矩Me1 yE1 y Z1 X0.05(HH 1)B4 36.32 1.980.05(62.4) 0.37 92.04KNMe1 xE1x Z1 y(H H1)H 3 19.7

10、2 1.01 (62.4)0.6102.83KN4.4 墻身截面計算墻身自重 W1 ，土楔體和土楔體上荷載及相對于墻趾O點的力臂計算1) 上墻墻身重 W1 及力臂11W12 K H1(B1B2 )223 2.4 (0.5 1.532) 56.08 KN對墻趾 O點的力臂( B1B2 )( B2B1 0.1H 1 )B220.05(H H1) B4ZW 13(B12B2 )1.532(0.51.532)(1.532 0.5 0.1 2.4)20.05(62.4)0.3723(0.51.532)1.18m2) 下墻墻身重 W2 及力臂W20.5 K (HH1 )( B3B2B5 )0.523(62

11、.4)(1 1.5321.812)179.84KN對墻趾 O點的力臂(B1 B3B2 ) B2(B1B3) 0.5(H H 1)B52B4ZW 23( B5B22B3 )(0.5 11.5321.532(0.51) 0.5 (6 2.4)1.812)20.3723(1.8121.5321)1.56m3) 墻趾重及力臂墻趾上部（梯形）重 W3 及其力臂W30.5 K H 3 (B4B5B6 )0.5230.6(0.371.8122.032)29.08KN對墻趾 O點的力臂(B5 B4B6 )( B6( B5B4 ) 0.5H 3)B52ZW 33( B5B4B6 )21.812(1.812 0.

12、372.032) (2.032(1.812 0.37) 0.5 0.6)223(1.8120.372.032)0.94m墻趾下部（三角形）重 W4及其力臂0.1K BB60.1 231.9682.0436.90 KNW422對墻趾 O點的力臂B60.25B2.0322.0320.251.968B6221.19mZW 432324) 第二破裂面與墻背之間的土楔重 Wg 及其力臂d2H1(tan 1'tan 1 )2.4(0.7970.54)0.62mWg1H1(B3d2 )1 182.4 (10.62)34.91KN22對墻趾 O點的力臂(d 2B3 )( B3d2 0.8H 1)B32

13、B2 0.05( H H 1) B4Zg3(d 22B3 )1(0. 621) (1 0.62 0.8 2.4)21. 532 0. 05 (6 2. 4) 0. 3723(0.62 1)2. 0m55) 土楔上的荷載重 Wq 及其力臂Wqh0 d2180.830.629.20KN對墻趾 O點的力臂：Zq0.5d2B10.05HB40.50.620.50.0560.371.48m6) 土楔，墻身及上部荷載相對于墻趾 O點的彎矩G0 W1 W2 W3 W4 Wg Wq56.08179.8429.086.9034.919.20316.01KNM wW1Zw1 W2Zw 2 W3 Z w3 W4 Z

14、w4Wg Zw gWq Zwq56.081.18179.841.5629.080.946.901.1934.912.059.201.48467.57 KNm全墻重心至墻趾的力臂：Z0M W467.57G01.48m316.014.5.基底合力偏心距及地基承載力驗算基底合力偏心距驗算根據(jù)公路擋墻設(shè)計與施工技術(shù)細則 ，基地截面驗算應(yīng)采用正常使用極限狀態(tài)。M KG0(Z0B) E1Y(Z1X0.05 H 2B4B) E2Y (Z2XB) E1X( Z1Y222H 2h ) E2 X(Z2Yh)22316.01(1.481.97 )36.32(1.980.053.60.371.97 )3.94 (2.

15、561.97 )22219.72(1.01 3.60.3 )91.63(2.090.3 )2280.36 KN / mN KCOS(8.53)(G0E1YE2Y )(E1XE2 X )SIN (8.53)COS(8.53)(316.0136.323.94)(1.9891.63)SIN (8.53)368.85 KNM K80.360.22B60.34e0368.856N K滿足基地偏心距要求。地基承載能力驗算基地最大及最小應(yīng)力：N K6e0368.8560.22PMAX12.0321298.29Kpa 350KpaB6B62.032基地最大應(yīng)力滿足基地承載能力要求。4.6.擋土墻沿基地平面的滑

16、動穩(wěn)定性驗算根據(jù)公路路基設(shè)計規(guī)范 JTGD2004；規(guī)定擋土墻的滑動穩(wěn)定性按按下式驗算?；瑒臃€(wěn)定方程抗滑穩(wěn)定方程按承載能力極限狀態(tài)， 并且設(shè)荷載增大對擋墻起不利作用進行荷載組合，故Q1 取 1.41.1G0 Q1(EYEX Tan(i)(1.1G0Q 1EY ) Tan(i )Q1EX1.1316.011.4(36.323.9419.720.1591.630.150.3(1.1316.011.436.321.43.94)0.151.4(19.7291.63)32.91KN0抗滑動穩(wěn)定系數(shù)沿傾斜基底的滑動穩(wěn)定系數(shù)K C(G0E1YE2YE1X0.15 E2 X0.15)E1XE2 X(G0E1Y

17、E2Y )0.15(316.0136.323.9419.720.1591.630.15)0.319.7291.63(316.0136.323.94)0.151.761.5滿足抗滑動穩(wěn)定在荷載、組合下的要求4.7.擋土墻沿基地平面的傾覆穩(wěn)定性驗算根據(jù)公路路基設(shè)計規(guī)范 JTGD2004；規(guī)定擋土墻的滑動穩(wěn)定性按按下式驗算?？箖A覆穩(wěn)定方程抗滑穩(wěn)定方程按承載能力極限狀態(tài)， 并且設(shè)荷載增大對擋墻起不利作用進行荷載組合，故Q1取 1.4 。0.8 G0 Z0Q1 (EYZXEXZY)0.8316.011.481.4(36.321.983.942.5619.721.0191.632.09)244.73KN

18、m0抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)G0 Z0Me1y Me2y316.01 1.48 92.04 10.071.93 1.5K 0Me2x102.83 92.04Me1x滿足抗傾覆穩(wěn)定在荷載、組合下的要求。按照以上方法，計算 3m6m高的衡重式路肩墻，按照每 0.5m 計算一次墻高。計算結(jié)果如下表所示。表 4-2 衡重式路肩墻計算結(jié)果表墻上墻主動土壓力下墻主動土壓力墻身及偏心距最大正抗滑抗傾覆高土體重應(yīng)力系數(shù)系數(shù)HE1E1xE1 yE2E2 xE2 yG0eK cK0319.549.3217.170.730.730.0396.540.17172.224.934.123.522.1310.5619.4531.1831.151.34125.410.10155