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路基路面工程挡土墙设计

重力式挡土墙验算[执行标准:

公路]

计算项目:

重力式挡土墙1

计算时间:

2012-05-2822:

52:

00星期一

------------------------------------------------------------------------

原始条件:

墙身尺寸:

墙身高:

8.000(m)

墙顶宽:

2.300(m)

面坡倾斜坡度:

1:

0.250

背坡倾斜坡度:

1:

-0.250

采用1个扩展墙址台阶:

墙趾台阶b1:

0.600(m)

墙趾台阶h1:

0.600(m)

墙趾台阶与墙面坡坡度相同

墙底倾斜坡率:

0.200:

1

物理参数:

圬工砌体容重:

22.000(kN/m3)

圬工之间摩擦系数:

0.400

地基土摩擦系数:

0.500

墙身砌体容许压应力:

600.000(kPa)

墙身砌体容许弯曲拉应力:

60.000(kPa)

墙身砌体容许剪应力:

100.000(kPa)

材料抗压极限强度:

1.600(MPa)

材料抗力分项系数:

2.310

系数醩:

0.0025

挡土墙类型:

一般挡土墙

墙后填土内摩擦角:

35.000(度)

墙后填土粘聚力:

0.000(kPa)

墙后填土容重:

18.000(kN/m3)

墙背与墙后填土摩擦角:

17.500(度)

地基土容重:

18.000(kN/m3)

修正后地基承载力特征值:

270.000(kPa)

地基承载力特征值提高系数:

墙趾值提高系数:

1.200

墙踵值提高系数:

1.300

平均值提高系数:

1.000

墙底摩擦系数:

0.300

地基土类型:

土质地基

地基土内摩擦角:

35.000(度)

土压力计算方法:

库仑

坡线土柱:

坡面线段数:

2

折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数

14.0002.0000

212.0000.0001

第1个:

定位距离1.000(m)公路-II级

坡面起始距离:

0.000(m)

地面横坡角度:

20.000(度)

填土对横坡面的摩擦角:

35.000(度)

墙顶标高:

0.000(m)

挡墙分段长度:

10.000(m)

=====================================================================

第1种情况:

组合1

=============================================

组合系数:

1.000

1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√

2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√

3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√

4.填土侧压力分项系数=1.000√

5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√

=============================================

[土压力计算]计算高度为8.552(m)处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=37.754(度)

公路-II级

路基面总宽=12.000(m),路肩宽=1.000(m)安全距离=0.500(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)

经计算得,路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=2.034(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表:

第1列车:

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

011.5000.30015.00015.000

023.3000.30015.0000.000

031.5000.60060.00060.000

043.3000.60060.0000.000

051.5000.60060.00060.000

063.3000.60060.0000.000

071.5000.60070.00070.000

083.3000.60070.0000.000

091.5000.60070.00070.000

103.3000.60070.0000.000

布置宽度B0=2.034(m)分布长度L0=20.000(m)荷载值SG=275.000(kN)

换算土柱高度h0=0.376(m)

按实际墙背计算得到:

第1破裂角:

38.358(度)

Ea=143.473(kN)Ex=143.211(kN)Ey=8.668(kN)作用点高度Zy=2.933(m)

墙身截面积=19.561(m2)重量=430.341(kN)

(一)滑动稳定性验算

基底摩擦系数=0.300

采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:

基底倾斜角度=11.310(度)

Wn=421.984(kN)En=36.586(kN)Wt=84.397(kN)Et=138.730(kN)

滑移力=54.333(kN)抗滑力=137.571(kN)

滑移验算满足:

Kc=2.532>1.300

滑动稳定方程验算:

滑动稳定方程满足:

方程值=106.403(kN)>0.0

地基土层水平向:

滑移力=143.211(kN)抗滑力=226.370(kN)

地基土层水平向:

滑移验算满足:

Kc2=1.581>1.300

(二)倾覆稳定性验算

相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=2.671(m)

相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=3.495(m)

相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=2.381(m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩=340.926(kN-m)抗倾覆力矩=1179.723(kN-m)

倾覆验算满足:

K0=3.460>1.500

倾覆稳定方程验算:

倾覆稳定方程满足:

方程值=608.911(kN-m)>0.0

(三)地基应力及偏心距验算

基础类型为天然地基,验算墙底偏心距及压应力

取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距

作用于基础底的总竖向力=458.570(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=838.797(kN-m)

基础底面宽度B=2.817(m)偏心距e=-0.421(m)

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.829(m)

基底压应力:

趾部=16.847踵部=308.772(kPa)

最大应力与最小应力之比=308.772/16.847=18.327

作用于基底的合力偏心距验算满足:

e=-0.421<=0.167*2.817=0.469(m)

 

墙趾处地基承载力验算满足:

压应力=16.847<=324.000(kPa)

 

墙踵处地基承载力验算满足:

压应力=308.772<=351.000(kPa)

 

地基平均承载力验算满足:

压应力=162.810<=270.000(kPa)

(四)基础强度验算

基础为天然地基,不作强度验算

(五)墙底截面强度验算

验算截面以上,墙身截面积=18.760(m2)重量=412.720(kN)

相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2.704(m)

相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=3.495(m)

相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=2.381(m)

[容许应力法]:

法向应力检算:

作用于验算截面的总竖向力=421.388(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=805.540(kN-m)

相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.912(m)

截面宽度B=2.900(m)偏心距e1=-0.462(m)

截面上偏心距验算满足:

e1=-0.462<=0.250*2.900=0.725(m)

截面上压应力:

面坡=6.523背坡=284.089(kPa)

压应力验算满足:

计算值=284.089<=600.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足:

计算值=-8.739<=100.000(kPa)

[极限状态法]:

重要性系数_0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=421.388(kN)

轴心力偏心影响系数醟=0.767

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=2.900(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=0.953

计算强度时:

强度验算满足:

计算值=421.388<=1540.130(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足:

计算值=421.388<=1468.472(kN)

(六)台顶截面强度验算

[土压力计算]计算高度为7.400(m)处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=38.168(度)

公路-II级

路基面总宽=12.000(m),路肩宽=1.000(m)安全距离=0.500(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)

经计算得,路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=1.539(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表:

第1列车:

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

011.5000.30015.0009.426

023.3000.30015.0000.000

031.5000.60060.00033.852

043.3000.60060.0000.000

051.5000.60060.00033.852

063.3000.60060.0000.000

071.5000.60070.00039.494

083.3000.60070.0000.000

091.5000.60070.00039.494

103.3000.60070.0000.000

布置宽度B0=1.539(m)分布长度L0=19.582(m)荷载值SG=156.120(kN)

换算土柱高度h0=0.288(m)

按实际墙背计算得到:

第1破裂角:

38.727(度)

Ea=109.049(kN)Ex=108.850(kN)Ey=6.588(kN)作用点高度Zy=2.531(m)

[强度验算]

验算截面以上,墙身截面积=17.020(m2)重量=374.440(kN)

相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2.075(m)

相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=2.933(m)

相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=2.531(m)

[容许应力法]:

法向应力检算:

作用于验算截面的总竖向力=381.028(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=520.787(kN-m)

相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.367(m)

截面宽度B=2.300(m)偏心距e1=-0.217(m)

截面上偏心距验算满足:

e1=-0.217<=0.250*2.300=0.575(m)

截面上压应力:

面坡=71.973背坡=259.356(kPa)

压应力验算满足:

计算值=259.356<=600.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足:

计算值=-18.940<=100.000(kPa)

[极限状态法]:

重要性系数_0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=381.028(kN)

轴心力偏心影响系数醟=0.904

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=2.300(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=0.941

计算强度时:

强度验算满足:

计算值=381.028<=1439.589(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足:

计算值=381.028<=1354.130(kN)

=====================================================================

第2种情况:

组合2

=============================================

组合系数:

1.000

1.挡土墙结构重力分项系数=1.000√

2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.000√

3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.000√

4.填土侧压力分项系数=1.000√

5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.000√

=============================================

[土压力计算]计算高度为8.552(m)处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=37.754(度)

公路-II级

路基面总宽=12.000(m),路肩宽=1.000(m)安全距离=0.500(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)

经计算得,路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=2.034(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表:

第1列车:

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

011.5000.30015.00015.000

023.3000.30015.0000.000

031.5000.60060.00060.000

043.3000.60060.0000.000

051.5000.60060.00060.000

063.3000.60060.0000.000

071.5000.60070.00070.000

083.3000.60070.0000.000

091.5000.60070.00070.000

103.3000.60070.0000.000

布置宽度B0=2.034(m)分布长度L0=20.000(m)荷载值SG=275.000(kN)

换算土柱高度h0=0.376(m)

按实际墙背计算得到:

第1破裂角:

38.358(度)

Ea=143.473(kN)Ex=143.211(kN)Ey=8.668(kN)作用点高度Zy=2.933(m)

墙身截面积=19.561(m2)重量=430.341(kN)

(一)滑动稳定性验算

基底摩擦系数=0.300

采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:

基底倾斜角度=11.310(度)

Wn=421.984(kN)En=36.586(kN)Wt=84.397(kN)Et=138.730(kN)

滑移力=54.333(kN)抗滑力=137.571(kN)

滑移验算满足:

Kc=2.532>1.300

滑动稳定方程验算:

滑动稳定方程满足:

方程值=106.403(kN)>0.0

地基土层水平向:

滑移力=143.211(kN)抗滑力=226.370(kN)

地基土层水平向:

滑移验算满足:

Kc2=1.581>1.300

(二)倾覆稳定性验算

相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=2.671(m)

相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=3.495(m)

相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=2.381(m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩=340.926(kN-m)抗倾覆力矩=1179.723(kN-m)

倾覆验算满足:

K0=3.460>1.500

倾覆稳定方程验算:

倾覆稳定方程满足:

方程值=608.911(kN-m)>0.0

(三)地基应力及偏心距验算

基础类型为天然地基,验算墙底偏心距及压应力

取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距

作用于基础底的总竖向力=458.570(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=838.797(kN-m)

基础底面宽度B=2.817(m)偏心距e=-0.421(m)

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.829(m)

基底压应力:

趾部=16.847踵部=308.772(kPa)

最大应力与最小应力之比=308.772/16.847=18.327

作用于基底的合力偏心距验算满足:

e=-0.421<=0.167*2.817=0.469(m)

 

墙趾处地基承载力验算满足:

压应力=16.847<=324.000(kPa)

 

墙踵处地基承载力验算满足:

压应力=308.772<=351.000(kPa)

 

地基平均承载力验算满足:

压应力=162.810<=270.000(kPa)

(四)基础强度验算

基础为天然地基,不作强度验算

(五)墙底截面强度验算

验算截面以上,墙身截面积=18.760(m2)重量=412.720(kN)

相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2.704(m)

相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=3.495(m)

相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=2.381(m)

[容许应力法]:

法向应力检算:

作用于验算截面的总竖向力=421.388(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=805.540(kN-m)

相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.912(m)

截面宽度B=2.900(m)偏心距e1=-0.462(m)

截面上偏心距验算满足:

e1=-0.462<=0.250*2.900=0.725(m)

截面上压应力:

面坡=6.523背坡=284.089(kPa)

压应力验算满足:

计算值=284.089<=600.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足:

计算值=-8.739<=100.000(kPa)

[极限状态法]:

重要性系数_0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=421.388(kN)

轴心力偏心影响系数醟=0.767

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=2.900(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=0.953

计算强度时:

强度验算满足:

计算值=421.388<=1540.130(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足:

计算值=421.388<=1468.472(kN)

(六)台顶截面强度验算

[土压力计算]计算高度为7.400(m)处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=38.168(度)

公路-II级

路基面总宽=12.000(m),路肩宽=1.000(m)安全距离=0.500(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)

经计算得,路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=1.539(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表:

第1列车:

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

011.5000.30015.0009.426

023.3000.30015.0000.000

031.5000.60060.00033.852

043.3000.60060.0000.000

051.5000.60060.00033.852

063.3000.60060.0000.000

071.5000.60070.00039.494

083.3000.60070.0000.000

091.5000.60070.00039.494

103.3000.60070.0000.000

布置宽度B0=1.539(m)分布长度L0=19.582(m)荷载值SG=156.120(kN)

换算土柱高度h0=0.288(m)

按实际墙背计算得到:

第1破裂角:

38.727(度)

Ea=109.049(kN)Ex=108.850(kN)Ey=6.588(kN)作用点高度Zy=2.531(m)

[强度验算]

验算截面以上,墙身截面积=17.020(m2)重量=374.440(kN)

相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2.075(m)

相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=2.933(m)

相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=2.531(m)

[容许应力法]:

法向应力检算:

作用于验算截面的总竖向力=381.028(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=520.787(kN-m)

相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1.367(m)

截面宽度B=2.300(m)偏心距e1=-0.217(m)

截面上偏心距验算满足:

e1=-0.217<=0.250*2.300=0.575(m)

截面上压应力:

面坡=71.973背坡=259.356(kPa)

压应力验算满足:

计算值=259.356<=600.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足:

计算值=-18.940<=100.000(kPa)

[极限状态法]:

重要性系数_0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=381.028(kN)

轴心力偏心影响系数醟=0.904

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=2.300(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

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