重力式擋土墻設(shè)計(jì)1

1、重力式擋土墻設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)參數(shù)2. 幾何參數(shù)：擋土墻墻高H=6.0m，取基礎(chǔ)埋置深度D=1.5m（按規(guī)范規(guī)定，D不小于1.0m，本設(shè)計(jì)中可取1.25m或1.5m），擋土墻縱向分段長(zhǎng)度取L=10m；墻面與墻背平行，墻背仰斜，仰斜坡度1:0.2，=11.31°（注意這個(gè)角度是負(fù)值），墻底（基底）傾斜度tan0=0.190，傾斜角0=10.76°；墻頂填土高度a=2.5m，填土邊坡坡度1:1.5，=arctan（1.5）=33.69°，汽車(chē)荷載邊緣距路肩邊緣d=0.5m；力學(xué)參數(shù)：墻后填土砂性土內(nèi)摩擦角=35°，填土與墻背外摩擦角=2=17.5°，填

2、土容重=18kN/m；墻身采用2.5號(hào)砂漿砌25號(hào)片石，墻身砌體容重k=22kN/m,砌體容許壓應(yīng)力a=600kPa,砌體容許剪應(yīng)力=100kPa,砌體容許拉應(yīng)力wl=60kPa；地基容許承載力0=250kPa。2.車(chē)輛荷載換算按墻高確定的附加荷載強(qiáng)度進(jìn)行換算，有公式h0=q其中，=18kN/m，有教材表6-5，H=6m，則q=15KPa。h0=q=1518=0.833m3. 主動(dòng)土壓力計(jì)算（1） 計(jì)算破裂角經(jīng)試算，按破裂角交于荷載中部進(jìn)行計(jì)算由式（6-10）tan=-tan±(cot+tan)(B0A0+tan)其中=+=35-11.31+17.5=41.19°A0=12

3、a+H+2h0a+H=12(2.5+6+2×0.833)×(2.5+6)=43.206B0=12ab+b+dh0-12HH+2a+2h0tan=122.5×3.75+3.75+0.5×0.833-126×(6+5+2×0.833)×(-0.2)=15.828則tan=-tan±(cot+tan)(B0A0+tan)=-tan41.19°±(cot35°+tan41.19°)(15.82843.206+tan41.19°)=0.816則=39.21°>

4、32.67°滿足要求。（2）計(jì)算主動(dòng)土壓力Ea及其作用點(diǎn)位置由式（6-9）Ea=A0tan-B0cos+sin+=18×43.206×0.816-15.828×cos39.21+3539.21+41.19=96.51KPa則Ex=Eacos+=96.51*cos6.19°=95.95KPaEy=Easin+=96.51*sin6.19°=10.41KPa 由公式Zx=H3+a(H-h1)2+h0h4(3h4-2H)3H21+2aH(1-h1/2a)+2h0h4/H2其中h1=b-atantan+tan=3.75-2.5×ta

5、n39.21°tan39.21°+tan11.31°=2.78mh2=dtan+tan=0.5tan39.21°+tan11.31°=0.81mh4=H-h1-h2=6-2.78-0.81=2.41m則Zx=H3+a(H-h1)2+h0h4(3h4-2H)3H21+2aH(1-h1/2a)+2h0h4/H2=63+2.5(6-2.78)2+0.833×2.41×(3×2.41-2×6)3×621+2×2.56(1-2.78/5)+2×0.833×2.41/62=2.

6、10m（2） 被動(dòng)土壓力墻前的被動(dòng)土壓力忽略不計(jì)，偏于安全。4. 擋土墻計(jì)算只對(duì)荷載組合進(jìn)行計(jì)算。(1) 擬定擋土墻頂寬經(jīng)試算，取擋土墻頂寬為b1=1.8m。此時(shí)有Zy=B-Zxtan=1.73-2.1×-0.2=2.15m因基底傾斜，需把求得的Zx、Zy修正為Zx1、Zy1,即Zx1=Zx-b1tan0=2.1-1.8×0.19=1.758mZy1=b1-Zx1tan=1.8-1.758×-0.2=2.15m（2） 抗滑和抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算墻身體積計(jì)算：V1=b1H-b1tan0=1.8×6-1.8×0.19=10.18m3，V2=0.5b12

7、tan0=0.5×1.8×1.8×0.19=0.31m3，V=V1+V2=10.49m3；墻身自重計(jì)算：G1=V1k=10.18×22=223.96KN，G2=V2k=0.31×22=6.82KN，G=G1+G2=230.78KN；墻身自重力臂計(jì)算：ZG1=0.5H-b1tan0tan-+b1=0.5×6-1.8×0.19×0.2+1.8=1.466mZG2=12+1312-tantan0b1=1.223m作用于墻底的豎向力N=G1+G2+Ey=230.78+10.41=241.19KN 抗滑穩(wěn)定系數(shù)Kc=(N+E

8、xtan0)Ex-Ntan0=(241.19+95.95×0.19)×0.395.95-241.19×0.19=1.55>1.3(荷載組合時(shí)指標(biāo)為1.3)，滿足要求?？箖A覆穩(wěn)定系數(shù)K0=G1ZG1+G2ZG2+EyZy1ExZx1=233.96×1.466+6.82×1.233+10.41×2.1595.95×1.758=2.13>1.5(荷載組合時(shí)指標(biāo)為1.5)滿足要求。（3） 基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算N至墻趾A的距離ZN=G1ZG1+G2ZG2+EyZy1-ExZx1N=373.78-168.68241.19

9、=0.85m基底合力偏心距e0=B2-ZN=1.732-0.85=0.015m<B6=0.288m則基底應(yīng)力1,2=NB1±6e0B1=241.191.73×1.52=211.91KPa<0=250kPa2=241.191.73×0.48=66.92KPa滿足要求。（4） 地基承載力驗(yàn)算基底應(yīng)力1,2=NB1±6e0B1=241.191.73×1.52=211.91KPa<0=250kPa2=241.191.73×0.48=66.92KPa<0=250kPa滿足要求。（5） 墻身強(qiáng)度驗(yàn)算因墻面與墻背平行，截面最

10、大應(yīng)力處接近基底處。故取接近基底處截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。 法向應(yīng)力驗(yàn)算偏心距e1=B12-G1ZG1+EyZy1-ExZx1G1+Ey=0.9-223.96×1.466+10.41×2.15-95.95×1.758223.96+10.41=0.123<B16=0.3則有max=G1+EyB11+6e1B1=234.371.8×1+0.7381.8=183.59MPa<a=600kPamin=G1+EyB11+6e1B1=234.371.8×1-0.7381.8=76.82MPa<a=600kPa滿足要求。 剪應(yīng)力驗(yàn)算水平截面的剪應(yīng)

11、力為=ExB1=95.951.8=53.31KPa<=100kPa滿足要求。由于地面水平，墻背豎直且光滑，土壓力計(jì)算選用郎金理論公式計(jì)算：地面超載的作用，采用換算土柱高，地面處水平壓力：懸臂底點(diǎn)水平壓力：地板底點(diǎn)水平壓力：土壓力合力：9.2重力式擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算：擋土墻設(shè)置位置的地基條件比較好時(shí)，墻的整體穩(wěn)定性常為控制因素。擋土墻的穩(wěn)定性包括抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性兩個(gè)方面?？够€(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的抗滑穩(wěn)定性是指在土壓力和其他外邊作用下，基底摩擦阻力抵抗外墻體滑移的能力，用抗滑穩(wěn)定系數(shù)表示。即作用于擋土墻的最大可能抗滑力與實(shí)際下滑力之比：擋土墻的墻身體積計(jì)算，墻身自重計(jì)算

12、：由抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算的判別公式，所以求得：設(shè)定的墻頂寬也滿足要求?？够€(wěn)定系數(shù)：(荷載組合時(shí)指標(biāo)為1.3)即擋土墻滿足抗滑穩(wěn)定性要求?？箖A覆穩(wěn)定性驗(yàn)算1墻身自重力臂計(jì)算：2抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)(荷載組合時(shí)指標(biāo)為1.5)即擋土墻滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求?；缀狭ζ木囹?yàn)算基底合力偏心距：即基底合力偏心距滿足要求?；壮休d力驗(yàn)算即地基承載力滿足要求。強(qiáng)身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身的強(qiáng)度的驗(yàn)算指標(biāo)主要是容許壓應(yīng)力、容許剪應(yīng)力的驗(yàn)算。因墻面與墻背平行，截面最大應(yīng)力處接近基底處。故取接近基底處截面進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算1 壓應(yīng)力的驗(yàn)算按照最大的偏心距進(jìn)行計(jì)算，即當(dāng)所以：最大的壓應(yīng)力值都滿要求，所以壓應(yīng)力滿足要求。2剪應(yīng)力驗(yàn)算水平截面的剪應(yīng)

13、力為豎直截面的剪應(yīng)力為剪應(yīng)力滿足要求總體而言：擋土墻設(shè)計(jì)的要求滿足要求，驗(yàn)算合格。 (9.1)其中： (9.2)將代入得：式中：墻后填土的重度(KN/m)； 填土的內(nèi)摩擦角(0)；墻背與填土間的摩擦角(0)；墻后填土表面的傾斜角(0)；墻背傾斜角(0)，俯斜墻背為正，仰斜墻背為負(fù)；擋土墻高度(m)；主動(dòng)土壓力系數(shù)。當(dāng)參數(shù)、固定時(shí)，隨破裂面的位置而變化，即使破裂角面的函數(shù)。為求最大壓力，首先要求對(duì)應(yīng)于最大壓力時(shí)的破裂角。2破裂角的計(jì)算（1）根據(jù)規(guī)定，當(dāng)墻高為6m時(shí)，利用內(nèi)插法求得附加荷載強(qiáng)度， 即 換算等代均布土層厚度為：其中，（2）經(jīng)試算，按破裂面交于荷載中部進(jìn)行計(jì)算由公式可知：其中： 根據(jù)角度關(guān)系公式：求得：3主動(dòng)土壓力計(jì)算根據(jù)以上的公式，最終可求得最大主動(dòng)土壓力值：公式