擋土墻計(jì)算書(shū)

1、省道S206重力式擋士墻設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)土木工程班級(jí)姓名子"二零一七年六月XXXXXX雙學(xué)建筑工程學(xué)院土木系道橋方向目錄1、設(shè)計(jì)資料11.1 基礎(chǔ)資料11.2 設(shè)計(jì)依據(jù)22、初擬擋土墻結(jié)構(gòu)形式和尺寸33、確定車(chē)輛荷載44、破裂棱體位置確定57.1 破裂角6的計(jì)算57.2 驗(yàn)算破裂面是否交于荷載范圍內(nèi)55、土壓力計(jì)算61 土壓力計(jì)算66、穩(wěn)定性驗(yàn)算71 受力分析71 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算71.9 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算81.9 抗滑動(dòng)穩(wěn)定性系數(shù)81 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算91.10 抗傾覆穩(wěn)定性方程91.10 抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)91 基底應(yīng)力和合力偏心矩驗(yàn)算91.11 合力偏心矩計(jì)算91.11 基底應(yīng)力計(jì)算101

2、墻身截面應(yīng)力計(jì)算107、改善措施13改善措施13工程數(shù)量表138、附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)14泄水孔設(shè)計(jì)14沉降縫與伸縮縫14墻厚排水層15結(jié)構(gòu)大樣圖159、立面設(shè)計(jì)16整體布局16擋土墻總體方案布置圖1610、參考文獻(xiàn)171、設(shè)計(jì)資料1.1基礎(chǔ)資料省道S313,路基寬12米，路面寬9米，兩側(cè)路肩寬各1.5米。在樁號(hào)K5+100-K5+200路段為填方路段，填方邊坡坡度1:1.5。為了保證路堤邊坡穩(wěn)定，少占地拆遷，故設(shè)置路堤擋土墻，擬采用重力式擋土墻。最大墻高見(jiàn)表1。表1擋土墻相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)墻背形式墻背斜度擋墻圖度（m擋墻以上邊坡高度俯斜無(wú)擴(kuò)大基礎(chǔ)前墻垂直1:0.256a=0墻高、墻背仰斜坡度等初始擬定的

3、尺寸詳見(jiàn)表1所示，擋土墻頂寬1米,基底水平。擋土墻分段長(zhǎng)度為12-20米不等，初始擬定的擋墻斷面形式如圖1所示。Jm圖1初始擬定的路肩式擋土墻斷面示意圖1.土質(zhì)情況詳見(jiàn)表2所示表2墻背填土及地基設(shè)計(jì)參數(shù)重度丫(kN/m3)內(nèi)摩擦角小(°)填土與墻背間的內(nèi)摩擦角6(°)地基容許承*川基底摩擦系數(shù)f19.840.5205100.552.墻身材料:詳見(jiàn)表3所示。表3墻身材料設(shè)計(jì)參數(shù)砌體重度丫(kN/m3)砌體容許壓應(yīng)力【砌體容許剪應(yīng)力r21340903.參數(shù)1、擋土墻前的被動(dòng)土壓力不計(jì)算；擋土墻上暫不考慮欄桿作用。2、車(chē)輛荷載換算，按照墻高確定附加荷載強(qiáng)度進(jìn)行換算，墻高小于2米時(shí)

4、,取20kN/%墻高大于10米時(shí)，取10kN/%墻高在2-10米之間時(shí)，附加荷載強(qiáng)度用直線內(nèi)插法計(jì)算。3、按照最小墻高1.5米，最大墻高如表1所示，頂面高度相同，擋墻設(shè)置長(zhǎng)度100米，擋土墻分段長(zhǎng)度可以取1220米不等，繪制擋土墻立面布置示意圖，并標(biāo)明泄水孔、沉降縫等設(shè)施。1.2設(shè)計(jì)依據(jù).擋土墻課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD30-2015.路基路面工程(第四版)黃曉明，人民交通出版社股份有限公司，20142、初擬擋土墻結(jié)構(gòu)形式和尺寸表1擋土墻相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)墻背形式墻背斜度擋墻圖度（m擋墻以上邊坡高度俯斜無(wú)擴(kuò)大基礎(chǔ)前墻垂直1:0.256a=0墻高、墻背仰斜坡度等初始擬定的尺寸詳見(jiàn)表1所示

5、，初擬才3土墻頂寬1米,基底水平。擋土墻分段長(zhǎng)度為12-20米不等，初始擬定的擋墻斷面形式如圖1所示。3、確定車(chē)輛荷載1.可按表3-1確定車(chē)輛荷載，當(dāng)墻高H=2-10米時(shí)，q由線性?xún)?nèi)插法確定。3-1附加荷載強(qiáng)度墻圖H(mj)q(kN/m2)墻圖H(m)q(kN/m2)<2.020.0>10.010.044r20-102故q=20-4=15kN/m282.荷載當(dāng)量土柱高度計(jì)算墻高6ml按墻高確定附加荷載強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算q15h0=-=0.76m19.8式中：了一墻后填土重度q一附加荷載強(qiáng)度4、破裂棱體位置確定4.1破裂角日的計(jì)算45tarr=0.756二-arctan0.75=36.87

6、4.2驗(yàn)算破裂面是否交于荷載范圍內(nèi)破裂棱體長(zhǎng)度：L0=H(tane-tana)=6父(0.75-0.25)=3m車(chē)輛荷載分布寬度：L=9m所以L0<L,即破裂面交于荷載范圍內(nèi)，符合假設(shè)125、土壓力計(jì)算土壓力計(jì)算根據(jù)路堤擋土墻破裂面交于荷載內(nèi)部的土壓力計(jì)算公式:1A0(aH2h0)(2aH)(0620.76)(06)=22.562c1一c、1cc、BoH(H2a2ho)tan：=-6(620.76)0.25=5.64,=:、：=14.042040.5=74.54Eacos(u:)cos(36.8740.5)=(A0tan，B0)()=18.9(22.560.75-5.64)(-)=50.

7、07kNsin(：；“)sin(36.8774.54)Ex=Eacos(二、)=50.07cos34.04、:41.43kNEy=Easin(：)=50.07sin34.04、'=28.03kN土壓力作用點(diǎn)位置計(jì)算Zx1934.5294.5=2.67mZxi-表示土壓力作用點(diǎn)到墻踵的垂直距離土壓力對(duì)墻趾力臂計(jì)算基底水平，土壓力對(duì)墻趾的力臂：Zx=Zx1=2.67mZy=3-2.670.25=2.33m6、穩(wěn)定性驗(yàn)算受力分析圖6-1受力分析圖抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻按單位長(zhǎng)度計(jì)算，為方便計(jì)算，從墻趾處沿豎直方向把擋土墻分為倆部分，右部分為三角形，左部分為矩形。2Vi=biH=1.56=9mG

8、-T21=189kNZgi=0.75m112V2(b-bi)H=-1.56=4.5mG2=V2-=4.521=94.5kN1ZG2=1.51.52m36.2.1抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算基底水平（=。二），驗(yàn)算公式：GQi（EyExtan:。）-Q2Eptan：0h（1.1GQiEy）tan0-QiEx-Q2Ep0式中：GL擋土墻自重力Ex、Ey墻背主動(dòng)土壓力的水平與垂直分力Ep墻前被動(dòng)土壓力的水平與垂直分力，當(dāng)浸水擋土墻時(shí)，Ep=0；«o基底傾斜角；基底摩擦系數(shù)，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定；=0.5541、¥q2主動(dòng)土壓力和墻前被動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)；1.1GQ1(EyExtan：o)-q?Ep

9、tan10L(1.1GQ1Ey)tan：0-qExQ?Ep01.1283.51.028.0310.550-1.441.43=128.9306.2.2抗滑動(dòng)穩(wěn)定性系數(shù)KcN(Ex-Ep)tan：°LEpEx-Ntan：0式中：N作用于基底上合力的豎向力（KN）,浸水擋土墻應(yīng)計(jì)浸水部分的浮力E；墻前被動(dòng)土壓力水平分量的0.3倍。KcN七一宇./%=0_:4.141.3Ex-Ntan：041.43所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定性方程0.9GZgQi(EyZx-ExZy)QiEpZp0式中：Zg墻身、基礎(chǔ)及其上的士重力重心及作用于墻頂?shù)钠渌奢d的豎向力合力重心到墻趾的水平距

10、離。Zx墻后主動(dòng)土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離；Zy墻后主動(dòng)土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的垂直距離；Zp墻前被動(dòng)土壓力的水平分量到墻趾的距離。0.9GZgQl(EyZx-ExZy)QiEpZp00.9(1890.7594.52)(1.028.032.33-1.441.432.67)=208.120抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)GZgEyZxEPZp1890.7594.5228.032.33,Ko二二二3.58.1.5ExZy41.432.67所以滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求?；讘?yīng)力和合力偏心矩驗(yàn)算合力偏心矩計(jì)算M1.4Me1.2Mge=二Ni(GgQiEy-W)cos：0QiExSinz上式中，彎矩為作用與基

11、底形心的彎矩，所以計(jì)算時(shí)，先計(jì)算對(duì)形心的力臂:根據(jù)前面計(jì)算的對(duì)墻趾的力臂，可以計(jì)算對(duì)形心的力臂。rB)3Zgi=-Zgi=-0.75=0.75m22Zg2=Zg2B3一一二2-=0.5m22Zx=zB3-=2.33=0.83m22Zy=Zy=2.67mM1.4Me1.2Mge=Ni(GgQiEy-W)cos：0QiExSin：01.4(ExZy-EyZx)1.2(GiZgi-GzZg2)(GG-QiEy-W)cos：0QiExsin：01.4(41.432.67-28.030.83)1.2(1890.75-94.50.5)283.51.21.428.03=0.62:二B1=0.75m4所以基底

12、合力偏心矩滿足規(guī)范規(guī)定6.4.2基底應(yīng)力計(jì)算N1-(GGQ1Ey)cos：0=(283.51.21.428.03)1=379.442kNBe6M379.442p1=126.481kPa：510kPaA3ipmax2Ni3C2379.4423(1.5-0.62)=287.456kPa：二1.25i0kPapmin-0所以基底應(yīng)力滿足要求。墻身截面應(yīng)力計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取1/2墻高處進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，當(dāng)構(gòu)件采用分項(xiàng)安全系數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值，應(yīng)小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。1、強(qiáng)度計(jì)算RkNj<:kAK按每延米墻長(zhǎng)計(jì)算：KNj=o（gNgqiNqi八qJciNQi）式中：Nj

13、設(shè)計(jì)軸向力（KN）%重要性系數(shù)，取=1.0CCi荷載組合系數(shù)，取中Ci=1.0（KN口相應(yīng)的分地震力引起的軸Ng、Rg分別為恒載（自重及襟邊以上土重）引起的軸向力項(xiàng)系數(shù)。Nqi主動(dòng)土壓力引起的軸向力（KN）Nq0=26）被動(dòng)土壓力、水浮力、靜水壓力、動(dòng)水壓力、向力。；Qi（i=16）以上各項(xiàng)軸向力的分項(xiàng)系數(shù)。兀一一抗力分項(xiàng)系數(shù)Rk材料極限抗壓強(qiáng)度（KPa）A擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面面積。外一一軸向力偏心系數(shù)，按下式計(jì)算：1-256（包）81-256父（062）8二，=0.9991+12（曳）21+12X（些）8B3所以,Nj=Yo('gNg+VQ1NQ1+£"LWciN

14、Qi)=1.0M(1.2m283.5+1.4M28.03)=379.442kpaNj三-kARk340=0.9993=441.12kpa2.31Nj<二kARk滿足，故強(qiáng)度滿足要求。2、穩(wěn)定計(jì)算H6因?yàn)橐?6=2父10,故為矮墻?？扇=1B3441.12kPa,所以Nj=379.442kPa小，人皿=1.00.9993必0k2.31滿足穩(wěn)定性要求。7、改善措施改善措施進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)全部滿足要求，故不需要再做改善。確定擋墻高6米，墻背仰斜坡度1:0.25,頂寬1.5m；墻背填土重度19.8kN/m3,內(nèi)摩擦角40.5°,填土與墻背間摩擦角20°地基為巖石，地基容許承

15、載力510KPa基底摩擦系數(shù)f=0.55,砌體重度21kN/m3,砌體容許壓應(yīng)力340kPa,容許剪應(yīng)力90kPa。擋土墻尺寸如圖7-1所示：圖7-1改善后的擋土墻尺寸圖進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)滿足要求，具體在第6章已經(jīng)驗(yàn)算，故不需要再做改善工程數(shù)量表表7-1工程數(shù)量表墻局（m）斷面尺寸（項(xiàng)M7.5漿砌片石(m3/m)HBb6631.54.848、附屬設(shè)施的設(shè)計(jì)泄水孔設(shè)計(jì)通常在非干砌擋土墻身的適當(dāng)高度處設(shè)置一排或數(shù)排泄水孔，如圖8-1所示泄水孔尺寸可根據(jù)泄水量大小分別采取5cm10cm10cm10cm15cm20cm的方孔，或直徑為510cm的圓孔。對(duì)重力式擋土墻應(yīng)沿墻高和墻長(zhǎng)設(shè)置泄水孔，泄水孔應(yīng)具有

16、向墻外傾斜的坡度，其間距一般為2.0-3.0m,上下交錯(cuò)設(shè)置。最下排泄水孔的底部應(yīng)高出地面0.3m,泄水孔的進(jìn)水側(cè)應(yīng)設(shè)反濾層，厚度不應(yīng)小于0.3m。在最下排泄水孔的底部，應(yīng)設(shè)置隔水層。當(dāng)墻背料為非滲水性土?xí)r，應(yīng)在最底排泄水孔的底部至墻頂以下0.5m高度內(nèi)，填筑厚度不小于0.3m的砂礫石豎向反濾層，反濾層的頂部應(yīng)以0.3-0.5m厚的不滲水材料做封閉。故泄水孔尺寸為10cmM10cm,每3m布置一個(gè)，泄水孔高出地面30cm）如下圖所示：圖8-1排水設(shè)施示意圖沉降縫與伸縮縫重力式擋土墻，一般沿墻長(zhǎng)1015m或與其他建筑物連接處應(yīng)設(shè)置伸縮縫。擋土墻高度突變或基底地質(zhì)、水文情況變化處，應(yīng)設(shè)置沉降縫伸縮縫與沉降縫可全高設(shè)置，其寬度宜取0.020.03m,縫內(nèi)沿墻內(nèi)外頂三邊填塞瀝青麻筋或?yàn)r青木板，塞入深度不應(yīng)小于0.15m。當(dāng)墻背為填石且凍害不嚴(yán)重時(shí)