王重力式擋土墻設(shè)計

1路基設(shè)計擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。按擋土墻的結(jié)構(gòu)形式，可以分為重力式擋土墻，半重?fù)跬翂?，衡重?fù)跬翂Γ霰谑綋跬翂?，薄壁式擋土墻等形式。本設(shè)計采用重力式擋土墻。1.1擋土墻設(shè)計資料新建公路K9+985~K10+025路段采用漿砌片石重力式路堤墻，具體設(shè)計資料列于下：1.填土邊坡1:1.5，墻背仰斜，坡度1：0.25，1：0.25。2?公路等級二級，車輛荷載等級為公路一I級，擋土墻荷載效應(yīng)組合采用荷載組合I、II。3.地基為砂類土，墻背填土容重y=18kN/m3,，填土與墻背間的內(nèi)摩擦角?=02=16°。4.,容許承載力⑹=480kPa,基底摩擦系數(shù)f=0.50。5.墻身材料采用5號砂漿砌30號片石，砌體丫=22kN/m3，砌體容許壓應(yīng)力為a[b]=610kPa，容許剪應(yīng)力W]=110kPa，容許拉應(yīng)力[q」=65kPa。wl1.2確定計算參數(shù)設(shè)計擋墻高度H=4m，墻上填土高度a=2m,填土邊坡坡度為1:1.5,墻背仰斜，坡度1:0.25。圖1.1擋土墻尺寸1.3車輛荷載換算1.3.1試算不計車輛荷載作用時破裂棱體寬度假定破裂面交于荷載內(nèi)側(cè)不計車輛荷載作用h二0；計算棱體參數(shù)A、B:000A=1(a+H+2h)(a+H)=1(a+H)2=1(2+4)2=1802022B=-ab+(b+d)h--H(H+2a+2h)tanq=-x2x3--x4x(4+2x2)tan(—14.036)=70202022B7A=t= =0.39A180,屮二Q+a+6二42+14.036+21二64.036o o o otan0=-tan屮^(cotQ+tan屮)(tan屮+A)=一tan64.036+J(cot42+tan64.036)(tan64.036+0.39)o' o o o=0.73

4x025+3貝lj：0=arctan0.73=36.13>arctan—— ——=33.69。 2+4 。計算車輛荷載作用時破裂棱體寬度值B：B=(H+a)tan0+Htana-b=(4+2)x0.73+4xtan(-14.036)-3=1.06mo由于路肩寬度d=2.25m>B=1.06m，所以可以確定破裂面交與荷載內(nèi)側(cè)。計算主動土壓力及其作用位置最大主動土壓力：E=-YH2cos(°+e)(tan0+tana)a2 sin(0+屮)cos(36.13+42)=—x22x42 (tan36.13+tan14.036)sin(36.13+64.036)=36.044kN土壓力的水平和垂直分力為：E=Ecos(a+S)=36.04x0.99=35.77kNxaE=Esin(a+8)=36.04x0.01=4.37ya主動土壓力系數(shù)及作用位置：b-atan0 3-2x0.85h=門 = =1.18mtan0+tana 0.85+0.252a h2x2 1.18K=1+ (1—-^)=1+ (1- )=1.851H 2H 4 2x4作用位置：=1.4mH a(H-h)42x(4=1.4m+ 3—=+3 3H2K 3 3x42x1.851Z=B-Ztana=1.06-1.4tan(-14.036)=1.41mxy1.3.2抗滑穩(wěn)定性驗算為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗算在土壓力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力。在一般情況下：(0.9G+YE屮+0.9Gtana>yEQ1y0Q1x(1.1)式中：G——擋土墻自重；EEEEx，y墻背主動土壓力的水平與垂直分力；基底傾斜角(°)；卩基底摩擦系數(shù)，此處根據(jù)已知資料;主動土壓力分項系數(shù)，當(dāng)組合為1、11時，Y=1.4;當(dāng)組合為IIIQ1時，7 =1.3oQ1G二(2x4+0.3x4)x18二165.6kN/m(0.9G+7E)卩+0.9GtanaQ1y0=(0.9x165.6+1.4x4.37)0.5=77.58kN>1.4x35.77=50.08kN因此，該擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。1.3.3抗傾覆穩(wěn)定性驗算為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，需驗算它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能力0.9GZ+7(EZ-EZ)>0GQ1yxxy式中：Zg——墻身、基礎(chǔ)及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離(m)；土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離(m)；匕一土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的垂直距離(m)oZ二0.5x0.2 0”Z15二(1+4x0.25)十2二1mG1 G2G20.3x0.x5222K3N.31G21x4x2228k8N2GZ+GZ 0.1x53+.3x881Z— 1G1 2G古 =1.mGG 88.150.9x88.15x1.4+1.4x(4.37x1.41-35.77x1.4)—49.59kN>0因此，該擋土墻抗滑穩(wěn)定性滿足要求。1.3.4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(jìn)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。合力偏心距驗算:1二——-0.15二0.38m2 G1 2二Z-—=1-106二0.47mG222Zx1 x二Z--=1.41-106二Zx1 x22N=(丫G+YE一W)cosa+yEsina1G Q1y 0 Q1x0=1.2x88.15+1.4x4.37=111.90kNM=1.2M+1.4M=1.2(GZ-GZ)+1.4(EZ-EZ)TOC\o"1-5"\h\zG E 22 11 yx1 xy1=1.2x(88x0.47-0.38x3.3)+1.4x(4.37x0.88-35.77x1.4)=16.60kN/mM16.60 —e= = =0.181< =0.212N 111.9 51所以基底合力偏心距滿足規(guī)范的要求?；讘?yīng)力驗算e二0.181>0.177—C二——e二0.3492P二竺二2X111.9二213.75kPa<[q]=610kPamax3C3x0.349P二0min所以基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力滿足要求1.3.5墻身截面強(qiáng)度驗算為了保證墻身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗選擇12個控制斷面進(jìn)行驗算，如墻身底部、1/2墻高處、上下墻(凸形及衡重式墻)交界處。此處選擇墻身底部處進(jìn)行驗算(1)強(qiáng)度計算由上面計算可知：N二111.9kN，?。篟二460KPa丫二2.311 k k1-256(^0)8 1-256(0.181)8a— — - 1.06 =0741k. .12(0.181) .1+21+12()21.06N-111.9kN<aAR/y-0.741x4.15x460十2.31-612.37kN1 KKK故強(qiáng)度滿足要求。故強(qiáng)度滿足要求。(2)穩(wěn)定計算NW屮aAR，丫 (1.11)j KKK'K式中：Na式中：Naj、K、A、、K意義同式(3.10)；彎曲平面內(nèi)的縱向翹曲系數(shù)，按下式計算：w_ 1(1.12)屮k_1+a卩(卩—3山+16(eB)](1.12)sss 02H/B,H為墻有效高度，B為墻的寬度(m)；一般情況下?lián)跬翂Τ叽绮皇芊€(wěn)定控制，但應(yīng)判斷是細(xì)高墻或是矮墻。當(dāng)H/B小于10時為矮墻，其余則為細(xì)高墻。對于矮墻可取Wk=1,即不考慮縱向穩(wěn)定。此處H/b=