擋土墻課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

....擋土墻課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1.設(shè)計(jì)資料1.1基礎(chǔ)資料①省道S313，路基寬10米，路面寬7米，兩側(cè)路肩寬各1.5米，在樁號K2②墻高6.2米，墻背仰斜坡度1:0.24（=13.5°），墻身分段長度20米。③墻背填土重度γ=18.5KN/m3，內(nèi)摩擦角φ=38°；填土與墻背間摩擦角δ=19°，地基為巖石，地基容許承載力④砌體重度γ=22.5KNm3，砌體容許壓應(yīng)力1.2設(shè)計(jì)依據(jù)①擋土墻課程設(shè)計(jì)任務(wù)書②《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD30-245③《路基路面工程》第四版——人民交通出版社20142.初擬擋土墻結(jié)構(gòu)形式、尺寸2.1墻身結(jié)構(gòu)形式、尺寸擋土墻高6.2m，擋墻以上邊坡高a=1m，初擬擋墻頂寬1.0m2.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式、尺寸采用擴(kuò)大淺基礎(chǔ)，初選基礎(chǔ)埋深為1.0m，厚度為0.5m，凈邊寬為0.25m，高寬比為2：1。擋墻形式如圖2-1圖2-1擋墻形式3.確定車輛荷載及當(dāng)量土柱高度擋土墻設(shè)計(jì)中，換算均布土層厚度h0h0式中：γ——墻后填土重度q——附加荷載強(qiáng)度（KPa），按表3-1取值表3-1附加荷載強(qiáng)度q墻高H（m）q（KPa）≤2.020.0≥1010.0注：H=2.0~10.0m時，q由線性內(nèi)插法確定。H=6.2m，由線性內(nèi)插法確定q=20-（6.2-2）×20-10換算均布土層厚度h0= 4.破裂面棱體位置確定4.1破裂角θ計(jì)算假設(shè)破裂面交于荷載中部，如圖4-1，則有：ψ=α+δ+φ=-13.5°+19°+38°=43.5°式中：α——墻背傾斜角（°），俯斜墻背為正，仰斜墻背為負(fù)δ——墻背與填土間的摩擦角（°）φ——填土的內(nèi)摩擦角（°）因?yàn)棣讏D4-1假設(shè)破裂面位置圖令破裂棱體的斷面面積S=AA=1=31.68B=1=9.24mtan=-=-0.95+1.28+0.95=0.7129m2θ=35.5°4.2驗(yàn)算破裂面是否交于荷載范圍內(nèi)破裂棱體長度L0車輛荷載分布寬度L=10m所以L破裂面如圖4-2圖4-2破裂面示意圖5.土壓力計(jì)算5.1主動土壓力計(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：E=18.5×=72.47KNEE5.2土壓力作用點(diǎn)位置計(jì)算K1ZZx1土壓力對墻趾力臂計(jì)算ZZ6.穩(wěn)定性驗(yàn)算6.1受力分析,如圖6-1圖6-1受力分析圖墻體重量及其作用點(diǎn)位置計(jì)算：擋土墻按單位長度計(jì)算，為方便計(jì)算，把擋土墻和基礎(chǔ)分成兩個部分，上部分為四邊形，下部分為矩形：VGZG1=0.25+0.5+VGZ6.2抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算6.2.1滑動穩(wěn)定方程水平基底，1.2G+γ式中：G——擋土墻自重ExEp——墻前被動土壓力的水平分量（KN），當(dāng)為浸水擋土墻時，α0μ——基底摩擦系數(shù)，取0.45；γ1.2G+=(1.2×156.375+1.4×8.2)×0.45-1.4×72.02=-11.22<06.2.2滑動穩(wěn)定系數(shù)KcKc式中：N——作用于基底上合理的豎向分力（KN），浸水擋土墻應(yīng)計(jì)浸水部分的浮力；EpKc==1.03Kc所以抗滑穩(wěn)定性不足6.3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算6.3.1滑動穩(wěn)定方程0.9GZG式中：ZGZxZyZp0.9GZ=0.9×139.5×1.49+16.875×0.75+1.4×(8.2×2.28-=68.35>06.3.2抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K0K0= =139.5×1.49+16.875×0.75+8.2×2.28=2.14K0所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。6.4基底應(yīng)力和合力偏心距驗(yàn)算6.4.1合力偏心距驗(yàn)算e=M式中：M——作用于基底形心的彎矩MEMG上式中，彎矩為作用于基底形心的彎矩，所以計(jì)算時，先要計(jì)算對形心的力臂：根據(jù)前面計(jì)算過的對墻趾的力臂，可以計(jì)算出對形心的力臂。ZZZZe===1.2×=0.080m<B4所以基底合力偏心距滿足規(guī)范的規(guī)定。6.4.2基底應(yīng)力驗(yàn)算p==PPPmax=214.98KPa<6.5截面應(yīng)力就算為了保證墻身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇1~2個控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算，如1/2墻高處，以及墻身與基礎(chǔ)的銜接截面。強(qiáng)度計(jì)算按下式6-1Nj按每延米墻長計(jì)算：N式中：Njγ0ψCiNGNQ1NQiγQiγkRke0A——擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面積（m2αKαK表6-1荷載組合系數(shù)表荷載組合ψI、II1.0III0.8施工荷載0.7表6-2抗力分項(xiàng)系數(shù)圬工種類受力情況受壓受彎、剪、拉石料1.852.31片石砌體2.312.31塊石砌體、粗料砌體1.921.31混凝土1.542.31表6-3圬工結(jié)構(gòu)容許偏心距荷載組合容許偏心距I、II0.25BIII0.30B施工荷載0.33B1/2墻高處截面驗(yàn)算：N=1.0（8.2×1.4+1.2×3.1×1×22.5）=95.18KNαKαNj墻身與基礎(chǔ)銜接截面驗(yàn)算：N=1.0（8.2×1.4+1.2×6.2×1×22.5）=150.98≤7.改善措施7.1改善措施應(yīng)采取改進(jìn)措施以增強(qiáng)抗滑穩(wěn)定性。更換地基持力層填土，選用質(zhì)量較好的碎石類土，以增大基底摩擦系數(shù)，μ取0.60重新驗(yàn)算抗滑動穩(wěn)定性方程：1.2G+=(1.2×156.375+1.4×8.2)×0.60-1.4×72.02=18.65>0抗滑動穩(wěn)定性系數(shù)：Kc===1.37Kc所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。確定擋墻高6.2米，墻背仰斜坡度1:0.24（=13.5°），墻身分段長度20米。墻背填土重度γ=18.5KN/m3，內(nèi)摩擦角φ=38°；填土與墻背間摩擦角δ=19°，地基為巖石，地基容許承載力砌體重度γ=22.5KNm3，砌體容許壓應(yīng)力7.2工程數(shù)量表表7工程數(shù)量表墻高（m）斷面尺寸（m）混凝土（mhHHBb6.206.26.21.01.06.28.附屬設(shè)施設(shè)計(jì)8.1泄水孔布置對于重力式擋土墻，應(yīng)沿墻高和墻長設(shè)置泄水孔，泄水孔應(yīng)具有向墻外傾斜的坡度，其間距一般為2.0~3.0m，上下交錯設(shè)置。如圖8-1a）b）圖8-1擋土墻排水設(shè)施示意圖8.2沉降縫地基不均勻沉降而引起墻身開裂，應(yīng)根據(jù)地基地址條件及墻高、墻身斷面的變化情況，設(shè)置沉降縫。重力式擋土墻，擋土墻高度突變或基底地質(zhì)、水文情況變化處，應(yīng)設(shè)沉降縫；平曲線路段擋土墻按折現(xiàn)布置時，轉(zhuǎn)折處宜設(shè)置沉降縫。沉降縫可全高設(shè)置，其寬度宜取0.002~0.03m。8.3墻后排水層如圖7-2圖8-2排水層示意圖9.設(shè)計(jì)圖紙及工程量9.1整體布局，如圖8-1圖9-