《路基路面》課程設(shè)計(擋土墻設(shè)計與驗算)

1、3 擋土墻 設(shè)計與 驗算3.1 設(shè)計資料3.1.1 墻 身 構(gòu) 造本 設(shè) 計 任 務(wù) 段 中 K67+650K67+670的 橫 斷 面 左 側(cè) 坡 度 較 陡 , 為 了 減 少 填 方 量 , 收 縮 邊 坡 , 增 強 路 基 的 穩(wěn) 定 性 , 擬 在 本 段 設(shè) 置 一 段 重 力 式 路 堤 擋 土 墻 , 其 尺 寸 見 擋 土 墻 設(shè) 計 圖 。擬 采 用 漿 砌 片 石 仰 斜 式 路 堤 擋 土 墻 , 墻 高 H=8m , 墻 頂 填 土 高 度 為 m a 2=, 頂 寬 m 2, 底 寬 m 25. 2, 墻 背 仰 斜 , 坡 度 為 -0.25:1, (=-14.

2、04° , 基 底 傾 斜 , 坡 度 為 5:1, (0=11.18° , 墻 身 分 段 長 度 為 10m 。3.1.2 車 輛 荷 載根 據(jù) 路 基 設(shè) 計 規(guī) 范 (JTG 2004 ,車 輛 荷 載 為 計 算 的 方 便 ,可 簡 化 換 算 為 路 基 填 土 的 均 布 土 層 , 并 采 用 全 斷 面 布 載 。換 算 土 層 厚694. 0185. 120=qh其 中 : 根 據(jù) 規(guī) 范 和 查 表 mKN q /5. 12102101020 810(=+-=為 墻 后 填 土 容 重 318mKN=3.1.3 土 壤 地 質(zhì) 情 況填 土 為 粘

3、土 , 土 的 粘 聚 力 Kpa C 23=, 內(nèi) 摩 擦 角 34=, 墻 背 與 填 土 間 的 摩 擦 角 =172/, 容 重 為 318mKN=粘 性 土 地 基 , 容 許 承 載 力 為 Kpa 3500=, 基 底 摩 擦 系 數(shù) 取 0.38。3.1.4 墻 身 材 料采 用 7.5號 砂 漿 , 25號 片 石 , 砌 體 容 重 為 323mKN=3;按 規(guī) 范 :砌 體 容許 壓 應(yīng) 力 為 K p a a 900=, 容 許 剪 應(yīng) 力 為 K p a 180=, 容 許 拉 應(yīng) 力 為K p a l 90=。3.2 墻背土壓力計算對 于 墻 趾 前 土 體 的 被

4、 動 土 壓力, 在 擋 土 墻 基 礎(chǔ) 一 般 埋 深 的 情 況 下 , 考 慮 到 各 種 自 然 力 和 人 畜 活 動 的 作 用 , 以 偏 于 安 全 , 一 般 均 不 計 被 動 土 壓 力 , 只 計 算 主 動 土 壓 力 。本 設(shè) 計 任 務(wù) 段 的 路 堤 擋 土 墻 , 采 用 二 級 臺 階 , 分 析 方 法 采 用 “ 力 多 邊 形 法 ” , 按 粘 性 土 的 公 式 來 計 算 土 壓 力 ; 邊 坡 坡 度 為 5. 1:1其 計 算 如 下 : 圖 4.1 擋土墻設(shè)計圖3.2.1 破 裂 面 計 算假 設(shè) 破 裂 面 交 于 荷 載 中 部 , 則

5、 : = (2+8+2×0.694 ×(2+8/2 =56.94tg h a H H h d b ab B 22(5. 0 (2/000+-+=2×3/2+(3+0.75×0. 694+0.5×8×(8+2×2. 0+2×0.694 ×0.249 =18.937986. 007655. 1 7526. 0104826(7526. 0/00=+-=+(+(+-=A B tg tg ctg tg tg 其 中 :' 3038341702. 14=+-=+=a 破 裂 角 :' 3638=3.2

6、.2 驗算破裂面是否交于荷載內(nèi): 破裂面至墻踵 (H=(8+2×tg38°36 =7.99m荷載內(nèi)緣至墻踵 -H tg+b+d=8×0.249+3+0=4.99m荷載外緣至墻踵 -H tg+b+d +lo=8×0.249+3+0+7.5=12.492m 4.99<7.99<12.49 假 設(shè) 滿 足 要 求 。3.2.3 主 動 土 壓 力 計 算KNa E E KN a E E KNB tg E a y a X a 88. 7 02. 1417sin(67. 151 sin(36. 151 02. 1417cos(67. 151 cos(

7、67. 1510' 3038' 3638sin( 34' 3638cos(93. 18799. 094. 56(18sin( cos( (00=-=+=-=+=+-=+-A=3.2.4 土 壓 力 作 用 點 位 置 確 定mtg B mh h ah aH Hh h h H h Ha H my x y 785. 225. 014. 225. 214. 208. 4694. 0256. 228228(308. 4694. 03 36. 1856. 238(2822(33 3(08. 436. 156. 2836. 125. 07986. 075. 056. 225. 07

8、986. 07986. 020. 322223301223022123=+=Z-=Z=-+-+=-+-+=Z=-=-=-=+=-=+-=m h h H h tgatg d h tg tg atg b h 213213.3 墻身截面性質(zhì)計算3.3.1截 面 面 積 A 1 =2×8=16m2 A 2 =2.295×0.55=1.26m2 A 3 =2.295×0.45/2=0.516 m 2 A=A1+A2+A3 =17.776m 23.3.2 各 截 面 重 心 到 墻 趾 的 水 平 距 離 : X1=2.255+9×0.25-2 /2-8×

9、0.25/2=2.5 mX2=(2.25+2.25/5×0.25/2+0.55/2×0.25=1.25m X3=(0.0+2.25+(2.25+2.25/5×0.25/3=1.5m 墻 身 重 心 到 墻 趾 的 水 平 距 離i ig iA X Z A= (10.8×2.28+0.72×0.77+1.81×1.59/17.776=2.382墻 身 重 力 :G=k Ai=23×17.776=408.848kN3.4 墻身穩(wěn)定性驗算3.4.1 抗 滑 穩(wěn) 定 性 驗 算驗 算 采 用 “ 極 限 狀 態(tài) 分 項 系 數(shù) 法

10、” ?；?動 穩(wěn) 定 方 程 :p Q x Q y Q p Q x y Q E E tg E G tg E tg E E G 21010201 1. 1( (1. 1+-+-+=1.1×408.848+1.40×(7.88+151.36×0.2-0.5×0×0.38+(1.1×408.848+1.40×7.88×0.2-1.40×151.36+0.3×0 =71.438>0將 數(shù) 據(jù) 代 入 方 程 后 計 算 , 滿 足 要 求 。 00 (Ntg E E tg E E N K X pp

11、 X C -+-+=3. 135. 2'1811848. 40836. 151038. 0' 1811 036. 151(848. 408=>=-+-+=c K tg tg 所 以 抗 滑 穩(wěn) 定 性 滿 足 要 求 。 3.4.2 抗 傾 覆 穩(wěn) 定 性 驗 算驗 算 采 用 “ 極 限 狀 態(tài) 分 項 系 數(shù) 法 ” 。 傾 覆 穩(wěn) 定 方 程 :0EpZp +ExZy -(EyZx+0.8GZg Q2Q1>=0.8×408.848×2.382 +1.3×(7.88×2.67-151.36×2.14+0.5

12、15;0= 385.37>0將 數(shù) 據(jù) 代 入 方 程 后 計 算 , 滿 足 要 求 , 所 以 抗 傾 覆 穩(wěn) 定 性 滿 足 要 求5. 107. 314. 236. 151785. 288. 7382. 2848. 4080=>=+=+=K G yx xy g 所 以 抗 傾 覆 穩(wěn) 定 性 滿 足 要 求3.4.3 基 底 應(yīng) 力 及 合 力 偏 心 距 驗 算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力, 應(yīng)進行基底應(yīng)力驗算; 同時, 為了避免擋 土墻不均勻沉陷,控制作用于擋土墻基底的合力偏心距?；A(chǔ)地面壓應(yīng)力 軸心荷載作用時: AN p =0101s i n c o s(x

13、 Q y Q G E W E G N +-+= (408.848×1.2+1.4×7.88 ×cos 18. 11+1.4×151.36×sin 18. 11=533kN所以 AN p =533÷(2.29×1=232.75kPa<=350kPa故基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力滿足要求。偏心荷載作用時作用于基底的合力偏心距 N Z B e -=2g y y x xYN yGZ E Z E Z MM Z NG E +-=+=408.848×2.382+7.88×2.14-2.785×151.36/408.8

14、48+7.88=1.36故偏心距與基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力均滿足要求。 地基承載力抗力值:地基應(yīng)力的設(shè)計值應(yīng)滿足地基承載力的抗力值要求,即滿足以下各式, 因為如圖一所示擋土墻的基礎(chǔ)寬度大于 3m 且埋置深度大于 0.5m ,則: 5. 0( 25. 2(2211-+-+=h k b k f f k =350+0.3×18×(3-2.25 +1.6×18×(2.1-0.5 =400.85 軸心荷載作用時, P =232.75 400.85當偏心荷載作用時, max P =319.71 400.85×1.2=481.02 故地基承載力抗力值符合要求。 3.4

15、.4 墻身截面強度計算(1強度計算,要求:k k k d AR N /0a k =20801212561 +-B e B e =0.69為軸向力偏心影響系數(shù),按每延米長計算: (1100Qi ci Qi Q Q G G d N N N N +=1.05×1.2×408.848+1.4×16.06=538.748kNkkk AR a =0.69×2.29×900÷2.31=615.62kNKPaP B e AN P m B B B Z B e N 35029. 2215. 061(29. 2848. 408 61(29. 218. 11

16、cos /25. 2381. 06215. 0|36. 12/29. 2|2|071. 319127. 89maxmin 1maxmin =<=±=±=<=-+=-=則:=:傾斜基底寬度,所以 N j < a k ARk k ,故強度滿足要求。 (2穩(wěn)定計算 : 要求： 0 N d k k ARk / k 其中 k= 1 1 + s s ( s 31 + 16(e0 / B 2 =1÷1+0.002×6.98×(6.98-3×1+16×(0.215/2.29 2 =0.942 0Nd k a k ARk =