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(36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、路堑墙和山坡墙等。
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:
(m)
墙顶宽:
(m)
面坡倾斜坡度:
1:
背坡倾斜坡度:
1:
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
(m)
墙趾台阶h1:
(m)
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率:
:
1
物理参数:
圬工砌体容重:
(kN/m3)
圬工之间摩擦系数:
地基土摩擦系数:
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:
(度)
墙后填土粘聚力:
(kPa)
墙后填土容重:
(kN/m3)
墙背与墙后填土摩擦角:
(度)
地基土容重:
(kN/m3)
修正后地基土容许承载力:
(kPa)
地基土容许承载力提高系数:
墙趾值提高系数:
墙踵值提高系数:
平均值提高系数:
墙底摩擦系数:
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
(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
10
20
坡面起始距离:
(m)
地面横坡角度:
(度)
墙顶标高:
(m)
挡墙分段长度:
(m)
=====================================================================
组合1(仅取一种组合计算)
=============================================
组合系数:
1.挡土墙结构重力分项系数=√
2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=√
3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=√
4.填土侧压力分项系数=√
5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=√
=============================================
[土压力计算]计算高度为(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面不存在
墙身截面积=(m2)重量=kN
(一)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=
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=(度)
Wn=(kN)En=(kN)Wt=(kN)Et=(kN)
滑移力=(kN)抗滑力=(kN)
滑移验算满足:
Kc=>
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=(kN)>
地基土摩擦系数=
地基土层水平向:
滑移力=(kN)抗滑力=(kN)
地基土层水平向:
滑移验算不满足:
Kc2=<=
(二)倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=(m)
相对于墙趾点,Ey的力臂Zx=(m)
相对于墙趾点,Ex的力臂Zy=(m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=(kN-m)抗倾覆力矩=(kN-m)
倾覆验算满足:
K0=>
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=(kN-m)>
(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和偏心距
作用于基础底的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)
基础底面宽度B=(m)偏心距e=(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=(m)
基底压应力:
趾部=踵部=(kPa)
最大应力与最小应力之比=/=
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=<=*=(m)
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
地基平均承载力验算满足:
压应力=<=(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=(m2)重量=kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)
截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)
轴心力偏心影响系数醟=
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)
材料抗压极限强度Ra=(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
(六)台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为(m)处的库仑主动土压力
无荷载时的破裂角=(度)
按实际墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面不存在
墙身截面积=(m2)重量=kN
[强度验算]
验算截面以上,墙身截面积=(m2)重量=kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)
相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx=(m)
相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy=(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于验算截面的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)
截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
拉应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)
轴心力偏心影响系数醟=
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)
材料抗压极限强度Ra=(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
2、衡重式挡土墙
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身总高:
(m)
上墙高:
(m)
墙顶宽:
(m)
台宽:
(m)
面坡倾斜坡度:
1:
上墙背坡倾斜坡度:
1:
下墙背坡倾斜坡度:
1:
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1:
(m)
墙趾台阶h1:
(m)
墙趾台阶与墙面坡坡度相同
墙底倾斜坡率:
:
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:
(kN/m3)
圬工之间摩擦系数:
地基土摩擦系数:
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:
(度)
墙后填土粘聚力:
(kPa)
墙后填土容重:
(kN/m3)
墙背与墙后填土摩擦角:
(度)
地基土容重:
(kN/m3)
修正后地基土容许承载力:
(kPa)
地基土容许承载力提高系数:
墙趾值提高系数:
墙踵值提高系数:
平均值提高系数:
墙底摩擦系数:
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
(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
10
20
地面横坡角度:
(度)
墙顶标高:
(m)
挡墙分段长度:
(m)
=====================================================================
组合1(仅取一种组合计算)
=============================================
组合系数:
1.挡土墙结构重力分项系数=√
2.填土重力分项系数=√
3.填土侧压力分项系数=√
4.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=√
=============================================
[土压力计算]计算高度为(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=(度)
按假想墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=(度)第1破裂角=(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角=(度)
按力多边形法计算得到:
破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
墙身截面积=(m2)重量=kN
衡重台上填料重=(kN)重心坐标,(相对于墙面坡上角点)
(一)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=
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=(度)
Wn=(kN)En=(kN)Wt=(kN)Et=(kN)
滑移力=(kN)抗滑力=(kN)
滑移验算满足:
Kc=>
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=(kN)>
地基土摩擦系数=
地基土层水平向:
滑移力=(kN)抗滑力=(kN)
地基土层水平向:
滑移验算满足:
Kc2=>
(二)倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂Zw=(m)
相对于墙趾,上墙Ey的力臂Zx=(m)
相对于墙趾,上墙Ex的力臂Zy=(m)
相对于墙趾,下墙Ey的力臂Zx3=(m)
相对于墙趾,下墙Ex的力臂Zy3=(m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩=(kN-m)抗倾覆力矩=(kN-m)
倾覆验算满足:
K0=>
倾覆稳定方程验算:
倾覆稳定方程满足:
方程值=(kN-m)>
(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和偏心距
作用于基础底的总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)
基础底面宽度B=(m)偏心距e=(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=(m)
基底压应力:
趾部=踵部=(kPa)
最大应力与最小应力之比=/=
作用于基底的合力偏心距验算满足:
e=<=*=(m)
墙趾处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
墙踵处地基承载力验算满足:
压应力=<=(kPa)
地基平均承载力验算满足:
压应力=<=(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=(kN)
上墙墙背处的Ex=(kN)
上墙墙背处的Ey=(kN)
相对于上墙墙趾,上墙重力的力臂Zw=(m)
相对于上墙墙趾,上墙Ex的力臂Zy=(m)
相对于上墙墙趾,上墙Ey的力臂Zx=(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=(m)
截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算不满足:
e1=>*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
拉应力验算不满足:
计算值=>(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
斜截面剪应力检算
斜剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)
轴心力偏心影响系数醟=
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)
材料抗压极限强度Ra=(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
(六)墙底截面强度验算
验算截面以上,墙身截面积=(m2)重量=kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)
截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)
轴心力偏心影响系数醟=
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)
材料抗压极限强度Ra=(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
(七)台顶截面强度验算
[土压力计算]计算高度为(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=(度)
按假想墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:
第2破裂角=(度)第1破裂角=(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角=(度)
按力多边形法计算得到:
破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
[强度验算]
验算截面以上,墙身截面积=(m2)重量=kN
相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw=(m)
[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力=(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=(kN-m)
相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn=(m)
截面宽度B=(m)偏心距e1=(m)
截面上偏心距验算满足:
e1=<=*=(m)
截面上压应力:
面坡=背坡=(kPa)
压应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
切向应力检算:
剪应力验算满足:
计算值=<=(kPa)
[极限状态法]:
重要性系数0=
验算截面上的轴向力组合设计值Nd=(kN)
轴心力偏心影响系数醟=
挡墙构件的计算截面每沿米面积A=(m2)
材料抗压极限强度Ra=(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬=
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮=
计算强度时:
强度验算满足:
计算值=<=(kN)
计算稳定时:
稳定验算满足:
计算值=<=(kN)
=====================================================================
3、加筋土挡土墙
------------------------------------------------------------------------
原始条件:
墙身尺寸:
墙身总高:
(m)
筋带竖向间距是否不等:
否
单个筋带厚:
1(mm)
筋带水平方向间距:
(m)
筋带竖直方向间距:
(m)
筋带长度竖向分段数:
2
分段序号高度(m)筋带长(m)
1
2
筋带序号筋带宽(m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
物理参数:
加筋土容重:
(kN/m3)
加筋土内摩擦角:
(度)
筋带容许拉应力:
(MPa)
土与筋带之间的摩擦系数:
加筋土浮容重:
(kN/m3)
地基土浮重度:
(kN/m3)
筋带抗拔力计算调节系数:
筋带材料抗拉计算调节系数:
筋带材料强度标准值:
(MPa)
筋带材料抗拉性能的分项系数:
挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
(度)
墙后填土粘聚力:
(kPa)
墙后填土容重:
(kN/m3)
地基土容重:
(kN/m3)
修正后地基土容许承载力:
(kPa)
地基土容许承载力提高系数:
墙趾值提高系数:
墙踵值提高系数:
平均值提高系数:
墙底摩擦系数:
地基土类型:
土质地基
地基土内摩擦角:
(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
10
20
地面横坡角度:
(度)
墙顶标高:
(m)
挡墙分段长度:
(m)
计算参数:
稳定计算目标:
给定圆心,半径计算安全系数
圆心X坐标:
(m)
圆心Y坐标:
(m)
半径:
(m)
筋带对稳定的作用:
筋带力沿圆弧切线
内部稳定分析采用方法:
应力分析法
条分法的土条宽度:
(m)
墙后填土粘聚力:
(kPa)
墙体填土粘聚力:
(kPa)
地基土粘聚力:
(kPa)
土条切向分力与滑动方向反向时:
当作下滑力对待
=====================================================================
第1种情况:
组合1
=============================================
组合系数:
1.挡土墙结构重力分项系数=√
2.填土侧压力分项系数=√
3.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=√
=============================================
----------------------------------------------------------
内部稳定性验算
采用应力分析法
(一)应力分析法
筋带号宽度总长度稳定区竖向压应水平应最大拉力抗拉力抗拔力
(m)(m)长度(m)力(kPa)力(kPa)设计值(kN)(kN)(kN)
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
单个筋带结点抗拔稳定满足:
拉力设计值=<=(kN)
筋带截面抗拉强度验算满足:
拉力设计值=<=(kN)
全墙抗拔验算满足:
最小安全系数=>=
----------------------------------------------------------
外部稳定性验算
[土压力计算]计算墙背处的库仑主动土压力
按假想墙背计算得到:
第1破裂角:
(度)
Ea=Ex=Ey=(kN)作用点高度Zy=(m)
墙身截面积=(m2)重量=kN
墙顶上的土重(包括超载)=(kN)重心坐标,(相对于墙面坡上角点)
墙顶上的土重(不包括超载)=(kN)重心坐标,(相对于墙面坡上角点)
(一)滑动稳定性验算
基底摩擦系数=
滑移力=(kN)抗滑力=(kN)
滑移验算满足:
Kc=>
滑动稳定方程验算:
滑动稳定方程满足:
方程值=(kN)>
(二)倾覆稳定性验算
相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw=(m)
相对于墙趾点,墙土压力Ey的力臂Zx=(m)
相对于墙趾点,墙土压力Ex的力臂Zy=