五种常见挡土墙的设计计算实例.docx
《五种常见挡土墙的设计计算实例.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《五种常见挡土墙的设计计算实例.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
五种常见挡土墙的设计计算实例
挡土墙设计实例
挡土墙就是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。
在挡土墙横断面中,与被支承土体直接接触的部位称为墙背;与墙背相对的、临空的部位称为墙面;与地基直接接触的部位称为基地;与基底相对的、墙的顶面称为墙顶;基底的前端称为墙趾;基底的后端称为墙踵。
根据挡土墙的设置位置不同,分为路肩墙、路堤墙、路堑墙与山坡墙等。
设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙;墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙;设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙;设置于山坡上,支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。
本实例中主要讲述了5种常见挡土墙的设计计算实例。
1、重力式挡土墙
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身高:
6、500（m）
墙顶宽:
0、660（m）
面坡倾斜坡度:
1:
0、250
背坡倾斜坡度:
1:
0、200
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
0、300（m）
墙趾台阶h1:
0、500（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:
23、000（kN/m3）
圬工之间摩擦系数:
0、400
地基土摩擦系数:
0、500
砌体种类:
片石砌体
砂浆标号:
5
石料强度（MPa）:
30
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:
19、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）
修正后地基土容许承载力:
500、000（kPa）
地基土容许承载力提高系数:
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、500
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
30、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
13、0002、0000
25、0000、0000
坡面起始距离:
0、000（m）
地面横坡角度:
20、000（度）
墙顶标高:
0、000（m）
挡墙分段长度:
10、000（m）
=====================================================================
组合1（仅取一种组合计算）
=============================================
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7、309（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=28、320（度）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
28、320（度）
Ea=244、312Ex=214、072Ey=117、736（kN）作用点高度Zy=2、627（m）
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面就是否存在,计算后发现第二破裂面不存在
墙身截面积=15、518（m2）重量=356、925kN
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0、500
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=349、993（kN）En=157、432（kN）Wt=69、999（kN）Et=186、825（kN）
滑移力=116、827（kN）抗滑力=253、713（kN）
滑移验算满足:
Kc=2、172>1、300
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=164、582（kN）>0、0
地基土摩擦系数=0、500
地基土层水平向:
滑移力=214、072（kN）抗滑力=252、070（kN）
地基土层水平向:
滑移验算不满足:
Kc2=1、177<=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、186（m）
相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=3、521（m）
相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=1、818（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=389、149（kN-m）抗倾覆力矩=1194、778（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=3、070>1、500
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=649、592（kN-m）>0、0
（三）地基应力及偏心距验算
基础为天然地基,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与偏心距
作用于基础底的总竖向力=507、426（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=805、628（kN-m）
基础底面宽度B=4、127（m）偏心距e=0、476（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1、588（m）
基底压应力:
趾部=208、008踵部=37、896（kPa）
最大应力与最小应力之比=208、008/37、896=5、489
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=0、476<=0、167*4、127=0、688（m）
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=208、008<=600、000（kPa）
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=37、896<=650、000（kPa）
地基平均承载力验算满足:
压应力=122、952<=500、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=13、946（m2）重量=320、764kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2、134（m）
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=3、521（m）
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=1、818（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=438、499（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=710、021（kN-m）
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1、619（m）
截面宽度B=3、885（m）偏心距e1=0、323（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0、323<=0、250*3、885=0、971（m）
截面上压应力:
面坡=169、225背坡=56、514（kPa）
压应力验算满足:
计算值=169、225<=800、000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=9、954<=80、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=438、499（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0、923
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3、885（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、997
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=438、499<=2484、452（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=438、499<=2478、074（kN）
（六）台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为6、000（m）处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=29、150（度）
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
29、150（度）
Ea=172、939Ex=151、533Ey=83、340（kN）作用点高度Zy=2、150（m）
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面就是否存在,计算后发现第二破裂面不存在
墙身截面积=12、060（m2）重量=277、380kN
[强度验算]
验算截面以上,墙身截面积=12、060（m2）重量=277、380kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=1、738（m）
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=2、930（m）
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=2、150（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=360、720（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=400、617（kN-m）
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1、111（m）
截面宽度B=3、360（m）偏心距e1=0、569（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0、569<=0、250*3、360=0、840（m）
截面上压应力:
面坡=216、516背坡=-1、802（kPa）
压应力验算满足:
计算值=216、516<=800、000（kPa）
拉应力验算满足:
计算值=1、802<=80、000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=2、156<=80、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=360、720（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0、744
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3、360（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、994
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=360、720<=1730、509（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=360、720<=1720、261（kN）
2、衡重式挡土墙
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身总高:
9、600（m）
上墙高:
3、400（m）
墙顶宽:
0、660（m）
台宽:
1、500（m）
面坡倾斜坡度:
1:
0、150
上墙背坡倾斜坡度:
1:
0、200
下墙背坡倾斜坡度:
1:
-0、200
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
0、300（m）
墙趾台阶h1:
0、500（m）
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率:
0、200:
1
下墙土压力计算方法:
力多边形法
物理参数:
圬工砌体容重:
23、000（kN/m3）
圬工之间摩擦系数:
0、400
地基土摩擦系数:
0、500
砌体种类:
片石砌体
砂浆标号:
5
石料强度（MPa）:
30
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:
19、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）
修正后地基土容许承载力:
500、000（kPa）
地基土容许承载力提高系数:
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、500
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
30、000（度）
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
13、0002、0000
25、0000、0000
地面横坡角度:
20、000（度）
墙顶标高:
0、000（m）
挡墙分段长度:
10、000（m）
=====================================================================
组合1（仅取一种组合计算）
=============================================
组合系数:
1、000
1、挡土墙结构重力分项系数=1、000√
2、填土重力分项系数=1、000√
3、填土侧压力分项系数=1、000√
4、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10、242（m）处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角=31、060（度）
按假想墙背计算得到:
第1破裂角:
32、720（度）
Ea=148、041Ex=56、254Ey=136、937（kN）作用点高度Zy=1、260（m）
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面就是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=17、542（度）第1破裂角=31、060（度）
Ea=102、147Ex=62、124Ey=81、085（kN）作用点高度Zy=1、465（m）
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角=34、222（度）
按力多边形法计算得到:
破裂角:
34、222（度）
Ea=201、028Ex=199、855Ey=21、676（kN）作用点高度Zy=2、979（m）
墙身截面积=25、299（m2）重量=581、869kN
衡重台上填料重=90、539（kN）重心坐标（1、649,-1、646）（相对于墙面坡上角点）
（一）滑动稳定性验算
基底摩擦系数=0、500
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=659、350（kN）En=152、144（kN）Wt=131、870（kN）Et=236、739（kN）
滑移力=104、869（kN）抗滑力=405、747（kN）
滑移验算满足:
Kc=3、869>1、300
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=353、905（kN）>0、0
地基土摩擦系数=0、500
地基土层水平向:
滑移力=261、979（kN）抗滑力=396、867（kN）
地基土层水平向:
滑移验算满足:
Kc2=1、515>1、300
（二）倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=2、308（m）
相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=4、117（m）
相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=7、665（m）
相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=3、807（m）
相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=2、337（m）
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=943、130（kN-m）抗倾覆力矩=2066、104（kN-m）
倾覆验算满足:
K0=2、191>1、500
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=793、025（kN-m）>0、0
（三）地基应力及偏心距验算
基础为天然地基,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与偏心距
作用于基础底的总竖向力=811、494（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=1122、975（kN-m）
基础底面宽度B=3、275（m）偏心距e=0、254（m）
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1、384（m）
基底压应力:
趾部=362、948踵部=132、600（kPa）
最大应力与最小应力之比=362、948/132、600=2、737
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=0、254<=0、167*3、275=0、546（m）
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=362、948<=600、000（kPa）
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=132、600<=650、000（kPa）
地基平均承载力验算满足:
压应力=247、774<=500、000（kPa）
（四）基础强度验算
基础为天然地基,不作强度验算
（五）上墙截面强度验算
上墙重力Ws=98、141（kN）
上墙墙背处的Ex=62、124（kN）
上墙墙背处的Ey=12、425（kN）
相对于上墙墙趾,上墙重力的力臂Zw=0、889（m）
相对于上墙墙趾,上墙Ex的力臂Zy=1、465（m）
相对于上墙墙趾,上墙Ey的力臂Zx=1、557（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
相对于上墙墙趾,合力作用力臂Zn=0、141（m）
截面宽度B=1、850（m）偏心距e1=0、784（m）
截面上偏心距验算不满足:
e1=0、784>0、250*1、850=0、463（m）
截面上压应力:
面坡=211、665背坡=-92、134（kPa）
压应力验算满足:
计算值=211、665<=800、000（kPa）
拉应力验算不满足:
计算值=92、134>80、000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=9、674<=80、000（kPa）
斜截面剪应力检算
斜剪应力验算满足:
计算值=41、598<=80、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=110、566（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0、233
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=1、850（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、981
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=110、566<=298、521（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=110、566<=292、889（kN）
（六）墙底截面强度验算
验算截面以上,墙身截面积=24、226（m2）重量=557、198kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2、313（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力=750、498（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=1106、215（kN-m）
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1、474（m）
截面宽度B=3、340（m）偏心距e1=0、196（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0、196<=0、250*3、340=0、835（m）
截面上压应力:
面坡=303、826背坡=145、574（kPa）
压应力验算满足:
计算值=303、826<=800、000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-11、443<=80、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=750、498（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0、960
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3、340（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、968
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=750、498<=2221、592（kN）
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=750、498<=2149、911（kN）
（七）台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为9、100（m）处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角=31、060（度）
按假想墙背计算得到:
第1破裂角:
32、720（度）
Ea=148、041Ex=56、254Ey=136、937（kN）作用点高度Zy=1、260（m）
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面就是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=17、542（度）第1破裂角=31、060（度）
Ea=102、147Ex=62、124Ey=81、085（kN）作用点高度Zy=1、465（m）
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角=34、075（度）
按力多边形法计算得到:
破裂角:
34、075（度）
Ea=156、451Ex=155、539Ey=16、870（kN）作用点高度Zy=2、522（m）
[强度验算]
验算截面以上,墙身截面积=22、550（m2）重量=518、644kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=2、358（m）
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力=707、137（kN）作用于墙趾下点的总弯矩=830、127（kN-m）
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=1、174（m）
截面宽度B=3、065（m）偏心距e1=0、359（m）
截面上偏心距验算满足:
e1=0、359<=0、250*3、065=0、766（m）
截面上压应力:
面坡=392、661背坡=68、767（kPa）
压应力验算满足:
计算值=392、661<=800、000（kPa）
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=-21、270<=80、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=707、137（kN）
轴心力偏心影响系数醟=0、859
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=3、065（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
升级会员 