重力式挡土墙.docx

1、重力式挡土墙重力式挡土墙重力式挡土墙设计1.设计资料（1）高速公路，双向四车道路基宽度为路基宽度26米，即：3.50(中间带)+43.75(行车道) +23.00( 硬路肩)+20.75(土路肩)。边坡坡度为1：1.5，高填方路堤段，中心填筑高度为10m，地面坡度平均为5%。（2）基本可变荷载只考虑正常使用情况下的行车荷载。（3）挡土墙墙身材料，石料为MU30，砂浆为M7.5，其容许压应力为,容许剪应力为 。 （4）地基为土质地基，以砂性土为主要，挡土墙基底的摩擦系数为0.36，地基的承载能力特征值为350kPa。（5）墙后填料为砂类土，填土重度取19，内摩擦角为，粘聚力近似为0kPa。（6）

2、墙背与填土间的摩擦角为。（7）季节性冰冻地区，当地最大冻深为1.8m。（8）挡土墙设计荷载组合取组合。（9）其他需要的建筑供应充足，自行选择，相关资料参照规范选取。2.墙型选择 常见的挡土墙形式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式及桩板式等。重力式挡土墙主要依靠墙身自重保持稳定，取材容易，形式简单，施工简便，适用范围广泛。重力式挡土墙墙身截面大，圬工数量也大，在软弱地基上修建往往受到地基承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，则不经济。由于该路段填筑高度为10m，一般情况下挡土墙小于12m，挡土墙高度较小，而且当地有石料，所以在此设计中选择重力式挡土墙。 重力式挡土墙的墙

3、背可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式五种。仰斜墙背所受的土压力较小，用于路堑墙时，墙背与开挖面边坡较贴合，因而开挖量和回填量均较小，但墙后填土不易压实，不便施工。当墙趾处地面横坡较陡时，采用仰斜墙背将使墙身增高，断面增大，所以仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。俯斜墙背所受土压力较大，其墙身断面较仰斜为大，通常在地面横坡陡峻时，借陡直的墙面以减小墙高。垂直墙背的特点，介于仰斜和俯斜墙背之间。凸形折线墙背系由仰斜墙背演变而来，上部俯斜、下部仰斜，以减小上部断面尺寸，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。衡重式墙背在上下墙间设有衡重台，利用衡重台上填土的重力使全墙重心后移，增加了墙

4、身的稳定。因采用陡直的墙面，且下墙采用仰斜墙背，故可以减小墙身高度，减少开挖工作量。衡重式墙背适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。由于地面平均坡度为5%，坡度较缓，墙背选择仰斜式，土压力较小，从而提高挡土墙的抗滑和抗倾覆能力，对地基的承载能力要求也比较低，减小圬工量。同时考虑到路堤较高会有较高的土压力，应当适当增加墙顶高度，增加自重来抵抗倾覆与滑移，要是仍然不满足，坡脚做为倾斜。3.挡土墙布置3.1基础埋置深度挡土墙基础置于土质地基时，其基础深度应符合下面的要求：基础埋置深度不应小于1m，当有冻结时，应在冻结线下不小于25cm。当地的最大冻深为1.8m，则基础埋置深度可取2.

5、05m。3.2墙趾和墙高的选定仰斜式挡土墙墙高适用范围为不大于10m，而该路段的填筑高度为10m，考虑埋深和地面横坡，路肩墙的高度是大于10m的，所以此设计不宜采用路肩墙，只能选择路堤墙。墙的高度受很多因素的影响，一般来说，墙的高度增加时，墙所受的土压力就会增大，进而增加墙的圬工量，施工难度也会提高，但是墙后填土量就会减小，挡土墙收缩坡脚的效果也就越明显，从而节约土地资源，减少征地的费用。由平均坡度和最大冻深，大致判断该路段处于平原区，平原区往往土地肥沃，人口密集，土地资源非常宝贵，而且高速公路的施工条件比较好，所以尽量提高墙高。因此确定地面线以上墙高为8m。4.挡土墙的构造和尺寸初拟重力式挡

6、土墙断面的构造要求如下：（1）重力式挡土墙的墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于0.4；当为浆砌圬工时，不应小于0.5m；当为干砌圬工时，不应小于0.6m。（2）仰斜式挡土墙墙背仰斜坡度不宜缓于1：0.25，墙面坡度不宜陡于墙背坡度，地面横披平缓时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.30。建筑材料选择浆砌圬工，根据挡土墙验算程序，顶墙顶宽度为为3.25m，墙背仰斜坡度为1：0.2，墙面仰斜坡度为1：0.25，基底水平，宽度为3.425m。设计挡土墙如图一所示图一：挡土墙布置图5.挡土墙的主动土压力 采用库伦土压力理论来计算墙后填土对挡土墙的主动土压力。5.1车辆荷载作用下的土压力将作用于墙

7、背后填土表面的车辆荷载近似的按均布荷载来考虑，并将其换算为重度与墙后填土相同均布土层。挡土墙高度为10m，则附加荷载强度取10kPa。换算均布土层厚度为式中，填土的重度，。5.2复杂边界条件下的主动土压力5.2.1破裂角计算由于挡土墙后的填土表面不是平面，而且在路基表面有行车荷载的作用，所以边界条件比较复杂。按破裂面交会与路基面的位置不同，可分为下列几种图式。大部分情况下，破裂面会处在荷载作用的位置，下面进行破裂面角度的计算。（公式来自公路路基设计手册第二版570页）。 。图2破裂角-一个角度参数，便于计算A 形状系数5.2.2验算破裂面是否与假设一致 堤顶破裂面距墙踵距离：荷载内边缘距墙踵距

8、离：荷载外边缘距墙踵距离：因为:8.6811.83 1.500，安全6.3 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斜基础底的法向力 = 793.94(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1236(kN-m)基础底面宽度 偏心距 基底压应力: 趾部=281.5 Kpa 踵部=183.3 Kpa，均小于350 Kpa，合格 最大应力与最小应力之比 = 281.5 / 183.3= 1.536.4 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算6.5 墙底截面强度验算6.5.1 过墙趾的水平截面法向应力和偏心距验算 验算截面以上，墙身截

9、面积 = 34.97(m2) 重量 = 804.31kN 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=2.97(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=3.57(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=4.13(m) 6.5.2 过墙趾的水平截面剪应力验算 ，满足。6.6极限状态验算法6.6.1极限状态法的设计准则挡土墙承载能力极限状态的基本条件为式中，结构重要系数； 荷载效应的组合设计值； 抗力材料的强度标准值； 抗力材料的强度设计值； 结构材料、岩土性能的分项系数； 结构或构件几何参数的设计值。当采用荷载效应组合时，荷载效应的组合设计值按下式计算：式中，荷载标准值的效应； 在荷载组合起控制作用的一个可变荷载标准

10、值的效应； 第i个可变荷载标准值的效应； 第i个可变荷载组合值系数，当计算地基应力时，可取1.0。6.6.2抗滑稳定性验算沿墙踵处地基土水平面滑动的稳定性验算抗滑稳定性满足要求。6.6.3抗倾覆稳定性验算加了倾斜基底之后土压力的增量产生的弯矩对结构有利，而且产生的弯矩较小，所以倾覆力矩仍按没加倾斜基底时来算。抗倾覆稳定性满足要求。6.6.4基底应力及合力偏心距验算荷载效应标准组合，重力增大对挡土墙有利作用，分项系数取0.9，墙后主动土压力增大对挡土墙起不利作用，分项系数取1.3，作用于基底形心的弯矩和垂直力为基底合力偏心距为基底两边缘的压应力为基底最大压应力有满足要求。6.6.5墙身截面验算在

11、某一类荷载效应组合下，荷载效应的组合设计值按下式计算：式中， S荷载效应的组合设计值；、荷载的分项系数； 第i个垂直永久荷载的标准值效应； 土侧压力、水浮力、静水压力、其他可变荷载的标准值效应； 荷载的综合效应组合系数。-截面为最危险截面，只须验算此截面即可。如图三所示图4 1-1截面6.6.5.1合力偏心距验算在荷载组合下，荷载对计算截面形心的总力矩设计值为挡土墙墙身或基础为圬工构件时，偏心受压构件计算截面上的轴向力偏心距计算得受压合格。抗剪承载力验算：抗剪承载力合格7.改进措施可以改进的地方，明显圬工尺寸过大，用其他类型挡土墙更为合适。但是若单独考虑重力式挡土墙，本例中的安全系数都偏高，说明圬工体偏大，同时由于基底埋深有2.1m，被动土压力部分忽略引起需要很大的圬工自重才能保证抗滑，事实计算的被动土压力水平分力约为300kN，基本考虑后尺寸可以明显缩小，大概经过改进挡土墙顶部的宽度2m可以基本满足验算，更为经济。