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1、3擋土墻設(shè)計與驗算 3.1 設(shè)計資料 3.1.1 墻身構(gòu)造 本設(shè)計任務(wù)段中K67+650?K67+670的橫斷面左側(cè)坡度較陡，為了減少填方量，收縮邊坡，增強路基的穩(wěn)定性，擬在本段設(shè)置一段重力式路堤擋土墻，其尺寸見擋土墻設(shè)計圖。 擬采用漿砌片石仰斜式路堤擋土墻，墻高H=8m,墻頂填土高度為a2m,頂寬2m,底寬2.25m,墻背仰余^,坡度為-0.25:1,(a=-14.04°),基底傾斜，坡度為1:5,(0=11.180),墻身分段長度為10m。 3.1.2 車輛荷載 根據(jù)《路基設(shè)計規(guī)范(JTG2004)?,車輛荷載為計算的方便，可簡化換算為路基填土的均布土層，并采用全斷面布載。

2、換算土層厚ho91250.694 18 2010 其中：根據(jù)規(guī)范和查表q(108)1012.5KN/m 102 Y為墻后填土容重18KNm3 3.1.3 土壤地質(zhì)情況 填土為粘土，土的粘聚力C23Kpa，內(nèi)摩擦角=34,墻背與填土問的摩擦角/217，容重為18KNm3 粘性土地基，容許承載力為0350Kpa,基底摩擦系數(shù)取0.38。 3.1.4 墻身材料 采用7.5號砂漿，25號片石，砌體容重為23KN/33；按規(guī)范：砌體 m 容許壓應(yīng)力為a900Kpa,容許剪應(yīng)力為180Kpa,容許拉應(yīng)力為 90Kpa。 3.2 墻背土壓力計算 對于墻趾前土體的被動土壓力呼，在

3、擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下， 考慮到各種自然力和人畜活動的作用，以偏于安全，一般均不計被動土壓力，只計算主動土壓力。 本設(shè)計任務(wù)段的路堤擋土墻，采用二級臺階，分析方法采用“力多邊形法”，按粘性土的公式來計算土壓力；邊坡坡度為1:1.5其計算如下： 圖4.1擋土墻設(shè)計圖 3.2.1 破裂面計算 假設(shè)破裂面交于荷載中部，則： /、(a+H) AlQ+H+2X%)* =(2+8+2X0.694)X(2+8)/2 =56.94 B0ab/2(bd)h00.5H(H2a2h0)tg =2X3/2+(3+0.75)義0.694+0.5X8X(8+2X2.0+2X0.694)義

4、0.249 =18.93 tgtg..ctgtgtgB0/A0 0.7526(1048260.7526)1.07655 0.7986 其中：a14.0217343830' 破裂角：3836' 3.2.2 驗算破裂面是否交于荷載內(nèi)： 破裂面至墻踵(H+a)tg0=(8+2)xtg38°36'=7.99m 荷載內(nèi)緣至墻踵-Htga+b+d=8X0.249+3+0=4.99m 荷載外緣至墻踵-Htga+b+d+lo=8X0.249+3+0+7.5=12.492m 4.99<7.99<12.49假設(shè)滿足要求。 3.2.3 主動土壓力計算 Ea ( 0tg Bo) cos(

5、) sin() cos(3836'34) 18(56.940.79918.93)()-0 sin(3836'3830') 151.67KN …EX Ey 3.2.4 Eacos(a Easin(a) )151.67 cos(1714.02)151.36KN 151.67sin(1714.02)7.88KN 土壓力作用點位置確定 h1 h2 batg0 tg0tga d 3.020.7986「~ 2.56 0.79860.25 0.75 h3 tg0tga Hh1h2 H3a(H2 0.79860.25 82.561.36 3%Hh

6、22) 1.36m 4.08m 3h0h32 一2一一 3(H2aHah12h0h3) 83 __2____2_一_2 2(832.5681.36)30.6944.08 3.3 墻身截面性質(zhì)計算 3.3.1 截面面積 2 A=2X8=16m A2=2.295X0.55=1.26m2 A3=2.295X0.45/2=0.516m2 2A=A1+A2+A3=17.776m2 3.3.2 各截面重心到墻趾的水平距離： X1=2.255+9X0.25-2/2-8X0.25/2=2.5m X

7、2=(2.25+2.25/5X0.25)/2+0.55/2X0.25=1.25m X3=(0.0+2.25+(2.25+2.25/5X0.25))/3=1.5m 墻身重心到墻趾的水平距離 Zg AXi A =(10.8X2.28+0.72X0.77+1.81X1.59)/17.776=2.382 墻身重力： G=k\Ai=23X17.776=408.848kN 3.4墻身穩(wěn)定性驗算 3.4.1 抗滑穩(wěn)定性驗算 驗算采用“極限狀態(tài)分項系數(shù)法”。 滑動穩(wěn)定方程： [1.1GQi(EyExtg0)Q2Eptgo](1.1GQiEy)tg0QiExQ?Ep =[1.1X4

8、08.848+1.40X(7.88+151.36X0.2)-0.5X0]X0.38+(1.1X408.848+1.40X7.88)X0.2-1.40X151.36+0.3XO =71.438>0 將數(shù)據(jù)代入方程后計算，滿足要求。 [N(ExEp)tg0]Ep Kc ExNtg0 [408.848(151.360)tg1118']0.380 151.36408.848tg1118' 2.35[Kc]1.3 「?所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。 3.4.2 抗傾覆穩(wěn)定性驗算 驗算采用“極限狀態(tài)分項系數(shù)法”。 傾覆穩(wěn)定方程： 0.8GZg+如(EyZx-ExZy)+^EpZp0

9、=0.8X408.848X2.382+1.3X(7.88X2.67-151.36X2.14)+0.5XO=385.37>0 將數(shù)據(jù)代入方程后計算, Ko 滿足要求，所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求GZgEyZx ExZy 408.8482.3827.882.785 151.362.14 3.07[K0]1.5 「?所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求 3.4.3 基底應(yīng)力及合力偏心距驗算 為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進行基底應(yīng)力驗算；同時，為了避免擋 土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。 基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力 ①軸心荷載作用時： N p云 N(GgQ1EyW)

10、cos0Q^sin。 =(408.848X1.2+1.4X7.88)Xcos11.18+1.4X151.36Xsin11.18=533kN 所以pN=533-(2.29X1)=232.75kPa<[(r]=350kPaA 故基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力滿足要求。 ②偏心荷載作用時 作用于基底的合力偏心距e-Zn 2 ZNMYMiGZgEyZyExZx=408.848x2.382+7.88乂 NGEy 2.14-2.785X151.36/408.848+7.88=1.36 B |e||2Zn| |2.29/21.36| 0.215-0.381 6 B:傾斜基底寬度，B=2.25

11、/cos11.182.29m 則：Pm：x Ni (1 408.848〃 (1 2.29 max 319.71 Pmin 89.127 60.215) 2.29 [0]350KPa 故偏心距與基礎(chǔ)地面壓應(yīng)力均滿足要求。 地基承載力抗力值： 地基應(yīng)力的設(shè)計值應(yīng)滿足地基承載力的抗力值要求，即滿足以下各式，因為如圖一所示擋土墻的基礎(chǔ)寬度大于3m且埋置深度大于0.5m,則: ffkk11(b2.25)k22(h0.5) =350+0.3X18X(3-2.25)+1.6X18X(2.1-0.5)=400.85 ①軸心荷載作用時，P=232.75<400.85

12、②當(dāng)偏心荷載作用時，Pmax=319.71<400.85X1.2=481.02 故地基承載力抗力值符合要求。 3.4.4 墻身截面強度計算 (1)強度計算，要求：0NdkARk/k 8 1256曳B ak=二=0.69為軸向力偏心影響系數(shù)， 112包B 按每延米長計算：°Nd0(gNgqiNqiQiciNQi) =1.05 akARk X[1.2X408.848+1.4X16.06]=538.748kN =0.69X2.29X900+2.31=615.62kN a,AR 所以Nj＜注一^,故強度滿足要求。k (2)穩(wěn)定計算：要求：oNdkkAR-k 其中 1

13、 k=~-2 [1ss(s3)][116(eo/B)2 =1+{1+0.002X6.98X(6.98-3)X[1+16X(0.215/2.29)2]}=0.942 0心&kakARk=0.769x589.792=579.91kN,故穩(wěn)定性滿足要求。k 3.4.5正截面直接受剪驗算 一、AjRj一， 要求：Qjw，_LfmN1，其中Qj=Ex=151.36kN, k AjRj fmN1=2.29X180+2.31+0.42X408.848=350.156kN k 口AjRj一 即Qj〈fmNi,抗男滿足要求。 k 由上述可得K67+660截面的擋土墻符合要求，擋土墻最終截面按照擬定設(shè)計 3(8222822.5620.6944.08) 2.14m xBytg2.252.140.252.785m