擋土墻設(shè)計計算說明

擋土墻設(shè)計計算說明尺寸，系數(shù)值說明：擋墻位置K2+240，分段長10米，墻高12米，頂寬1.0m，仰斜式，墻背與豎直線間的夾角為4o，墻胸坡度1:0.30，墻底仰角=10o，采用片石砌體結(jié)構(gòu)，砌體抗壓強度1.22MPa，砌體容重，擋墻材料極限抗壓強度，砌體的極限抗剪強度，地基為中等風(fēng)化的軟質(zhì)巖土，軟質(zhì)巖土摩擦系數(shù)；填土內(nèi)摩擦角，粘質(zhì)填土的容重，擋土墻墻背摩擦角取，一、墻后土壓力分析計算根據(jù)Coulomb土壓力理論，當(dāng)填土表面為仰斜平面時，擋土墻對墻后可能滑動土楔的作用力的表達(dá)式為：（１）式中除了滑動面的傾角外都是常數(shù)，隨滑動面的傾角而變化，當(dāng)時，墻后土楔的重力為零，則，當(dāng)時，土體作用在滑動面上的反力與重合，則；因此在和之間變化時，將有一個極大值。這個極大值就是所求的主動土壓力。要計算，可令將解得的帶入式（1）便得（2）（3）沿墻高的土應(yīng)力，可以通過對求導(dǎo)而得到：（4）可見主動土壓力沿墻高成三角形分布，土壓力的作用點離墻踵的高度為H/3，方向與墻背的發(fā)現(xiàn)成角。若填土表面是水平的，即且墻背仰斜時，滑動面的傾角可按下式計算：（4）Coulomb土壓力理論用于砂性土填料，當(dāng)墻后填料為粘性土?xí)r，由于粘聚力的存在，對土壓力值由很大的影響，因此，在計算土壓力時，應(yīng)考慮粘聚力。本設(shè)計采用等效內(nèi)摩擦角法來處理粘性土的土壓力問題。具體的做法就是把內(nèi)摩擦角增大8o，則換算后的內(nèi)摩擦角所以：再考慮汽車荷載的作用：求破壞棱體長度。當(dāng)土墻墻背仰斜，2）計算擋土墻的計算長度。按相關(guān)規(guī)定對于黃河JN-150時，取擋土墻的分段長。已知擋土墻的分段長（即伸縮縫間距）為10m，小于15m，故取。3）求汽車荷載的等效均布土層厚度橫向考慮到車輛外側(cè)車輪中線距路面、安全帶邊緣的距離為0.5m，同一車輛的左右側(cè)輪心距1.8m，車與車之間最小輪心距為1.3m，在破壞棱體長度范圍內(nèi)可以布置一輛整車，所以按1倍車重計算?？v向在擋土墻的計算長度范圍內(nèi)可以布置一輛整車和另一輛車的后軸。所以在面積可布置的汽車重為：等效土層高度為：4）求主動土壓力由于汽車荷載的等效土層高度將式（2）可轉(zhuǎn)化為所以：再將分解為豎向和水平向兩分力：的作用點距墻角的豎直距離為：的作用點距墻角的豎直距離為：，其中，二、擋土墻穩(wěn)定性驗算抗滑穩(wěn)定性驗算已知，，擋土墻墻底仰角，軟質(zhì)巖土摩擦系數(shù)，根據(jù)墻胸坡度1:0.30，墻背與豎直線間的夾角為4o等幾何條件及，可得每沿米擋墻的重量為，主動土壓力分項系數(shù)滿足抗滑要求。抗傾覆穩(wěn)定性驗算式中：，，分別為墻身重心，土壓力垂直分力，距墻趾的水平距離及土壓力水平分力距墻趾垂直距離。，根據(jù)幾何關(guān)系得，，滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。三、基底應(yīng)力及合力偏心距驗算1）基礎(chǔ)地面的壓應(yīng)力擋墻自身重心距墻趾的水平距離，土壓力垂直分力距墻趾的水平距離，土壓力水平分力距墻趾垂直距離。所以合力作用點距墻趾的水平距離為而傾斜基底中心距墻趾的水平距離為所以是種偏心作用，沿基底方向的偏心距e為：顯然，，滿足給定荷載組合情況及地基條件的合力偏心距要求。此時：當(dāng)基底傾斜時：按照相關(guān)條件查表得：，2）地基承載抗力值中等風(fēng)化的軟質(zhì)巖石，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值f在550~1200KPa之間。當(dāng)偏心荷載作用時要求：顯然，基礎(chǔ)地面的最大壓應(yīng)力。滿足地基承載抗力要求。四、墻省截面強度驗算為了保證墻身具有足夠的強度要求，對1/2墻高和凸形交界處進(jìn)行強度驗算。強度計算要求：按每沿米墻長計算：根據(jù)相關(guān)資料查表可得重要性系數(shù)，，，不考慮被動土壓力，水浮力，靜水壓力，動水壓力等引起的豎向力，則，抗力安全系數(shù)，材料極限抗壓強度，計算豎向偏心影響系數(shù)。1/2墻高處：擋墻構(gòu)件的計算面積，根據(jù)幾何關(guān)系和墻體容重可得設(shè)計豎向力。對于主動土壓力引起的豎向力，我們考慮到其應(yīng)力分布圖形是一梯形（汽車荷載換算成土柱高后的效果），短邊長（即墻背頂部的豎向壓力，kPa）短邊長（即墻背底部的豎向壓力，kPa），高為墻體的高度乘以等于0.839，其面積就是主動土壓力的豎向分力。顯然，1/2墻高后的土體豎向土壓力既是矩形短邊半部分的面積15.00，即?！嗫梢娺h(yuǎn)大于，所以滿足要求，1/2墻高處是安全的。同樣的方法檢驗凸形交界處也是安全的。穩(wěn)定計算要求：式中：----彎曲平面的縱向翹曲系數(shù)，，H為墻的有效高度，為墻的寬度（這里只得是所選截面的上部分墻體，同理）---砌體標(biāo)號系數(shù)。1/2墻高處：經(jīng)計算，，查表取由第一步的強度計算已知，，則顯然大于。滿足要求。同樣的方法檢驗凸形交界處也是安全的。正截面直接受剪時驗算式中：---正截面剪力，kN；---受剪面積，m2；---砌體的極限抗剪強度；---摩擦系數(shù)，取0.42。