挡土墙设计

一、挡土墙设计计算书1、挡土墙设计基本资料⑴墙身构造：拟采用浆砌片石重力式路堤墙，如图所示。墙高H＝7m，填土高a=2m，填土边坡1：1.5，墙背仰斜，1：0.25（α＝-14°02´），墙身分段长度为10m。⑵车辆荷载：设计荷载：汽车－20级；验算荷载：挂车－100。⑶土壤地质情况：墙背填土容重γ＝18KN/m3，计算内摩擦角Ф＝35°，填土与墙背间的摩擦角δ＝Ф/2；粘性土地基，容许承载力［σ0］＝250KPa，基底摩擦系数f＝0.30。⑷墙身材料：2.5号砂浆砌25号片石，砌体容重γK＝22KN/m3；按原“规范”砌体容许压应力［σa］=600KPa，容许剪应力［ζ］＝100KPa，容许拉应力［σW］＝60KPa。Bbb1βB1HahaαEa(H+a)tgβh1h3h2一．车辆荷载换算1．试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度B，)0(h0假定破裂面交于荷载内5.40)72)(72(21))(2(2100HahHaA623.12)'0214tan()227(7213221tan)2(21)(21000ohaHHhdbabB3117.05.40623.12)2)((tan)22()(200000ABhaHaHhaHHdbhabAooo47.382/35021435'7735.0)3117.047.38(tan)47.38tan35(cot47.38tan))(tantan(cottantanOOOAoo82.2727325.07arctan72.377735.0arctan21.23)'0214tan(77735.0)27(tantan)(obHaHB由于路肩宽度d=0.5mB=2.21m，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。堤顶破裂面至墙踵96.67735.0)27(tan)(aH荷载内缘至墙踵25.55.025.073tandHb荷载外缘至墙踵75.125.75.025.073tan0bdHb由上有：5.256.9612.75;易知破裂面交于荷载内。2．布载，换算土层厚度查阅《公路工程技术标准(JTG+B01-2003)》可知：公路-II级基本相当于汽车-20级车辆荷载。车辆荷载布置图可知道：汽车-20级时：mL6.544.10.则挡土墙的计算长：mmaHLLoo1095.1130tan)227(6.530tan)2(0挡土墙的计算长度取值m12车辆荷载布置图(公路-II级)：由在不加荷载时破裂棱体宽度m21.2，路肩宽m5.0，所以取车辆荷载：∑Q=300换算土层厚度：mBLQh628.01221.2183000验算荷载：挂车—,8.0,1000mh布置在路基全宽。3．考虑车辆荷载时作用时的土压力计算)0(0h15.46)72()628.0272(21))(2(2100HahHaA92.15)'0214tan()628.02227(721628.0)5.03(3221tan)22(21)(21000ohaHHhdbabBoo47.382/35021435'0797.0)345.047.38(tan)47.38tan35(cot47.38tan))(tantan(cottantanoooA则oo82.2727325.07arctan55.38797.0tanarc考虑车辆荷载后的破裂棱体宽度值为：车辆荷载布置图345.015.4692.1500ABA423.23)0214tan(7797.0)27(tantan)('obHaHB由于路肩宽度d=0.5mB=2.423m，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。堤顶破裂面至墙踵173.7797.0)27(tan)(aH荷载内缘至墙踵25.55.025.073tandHb荷载外缘至墙踵75.125.75.025.073tan0bdHb由上有：5.257.17312.75;易知破裂面交于荷载内。二．计算主动土压力及其作用位置主动土压力系数：采用《公路设计手册（路基）》第二版表3—2—1采用第6类公式计算：159.0)25.0797.0()47.3855.38sin()3555.38cos()tan(tan)sin()cos(ooooKmabh57.225.0797.0797.023tantantan191.025.0797.05.0tantan2dhmhhHh52.391.057.27213557.1752.3628.02)7257.21(72212)21(21223011HhhHhHaK主动土压力：1221KKHE21KN2.109557.1159.07182KNEEoox0.109)5.17'0214cos(2.109)cos(KNEEooy60.6)5.170214sin(2.109)sin('作用位置：mKHHhhhhHaHZx47.2557.173)7252.33(52.3628.0)57.27(2373)23()(3221233021因基底倾斜，土压力对墙趾O的力臂为：mbZZXX07.27.1235.047.2235.011mZbZXY22.225.007.27.1tan111验算荷载：挂车—100计算方法采用的公式同设计荷载，在计算中，取。0,8.00dmh计算结果如下：mZmZmZKNEKNEKNEKKxxxyxao22.2,09.2,49.2,83.6,68.112,89.112,610.1,159.0,5.38111比较设计荷载与验算荷载的计算可知，验算荷载时的土压力大。若墙身断面尺寸系由滑动控制，则可肯定按验算荷载时的土压力计算，因对cK的要求1.3。本设计中，基底摩擦系数小，仅为,3.0f估计为滑动控制，故先采用挂车—100的土压力计算。三、拟定挡土墙尺寸（取一延米计算）选择墙面平行于墙背，基底倾斜1:4（o03.140）。通过计算，选定墙顶宽。mb7.11计算墙身自重G及其力臂GZKNbHbGK86.24622)7.1235.077.1()235.0(22111KNbGK47.72227.1235.02235.02212KNGGG33.25447.786.24621mbbHZG675.1]7.125.0)7.1235.07[(2125.0235.021111mbZG10.17.1647.0647.012四．挡土墙验算1、抗滑稳定性验算3.183.13.003.14sin33.254)03.145.170214cos(89.11203.145.170214sin(89.11203.14cos33.254sin)cos()sin(cos''0000cooooooooCKGEfEGK2、抗倾覆稳定性验算5.1K86.109.268.11222.283.610.147.7675.186.246ZEZEZGZGK01XX1YY2G21G103、基底应力验算mbbB6.125.07.1235.07.125.0235.0111m771.083.647.786.24609.268.11222.283.610.147.7675.186.246EGGZEZEZGZGZY211XX1YY2G21G1N）（m2.06/B75.0m029.0771.026.1Z2Be1N1kPa250kPa47.14598.180)6.1029.061(6.183.633.254)Be61(BEG011Y2,14、截面应力验算墙面、墙背相互平行，截面的最大应力出现在接近基底处。可根据上述偏心距与基底应力计算结果分析是否满足墙身材料要求。五、绘制挡土墙纵横断面图（1：100）。二、水泥混凝土路面设计一、设计资料公路自然区划Ⅳ去拟新建一条水泥混凝土路面一级公路，路基为含杀低液限粘土。据交通调查得知，交通量年平均增长率为8%，设计年限使用初期标准轴载日作用次数为15000。二、设计内容1、累计当量轴次计算由表16-20(教材P479），一级公路的设计基准期为30年，安全等级为二级。由表16-3(教材P459）横向分布系数为0.20。交通量年平均增长率8%。则设计基准期内设计车道标准轴载累积作用次数为824.12.0%83651%81150003651130EggNNrtrSe查(表16-4教材P459）可知路面面层等级为特重交通。2、初拟路面结构由表16-17(教材P477)查得，初拟普通水泥混泥土路面层厚度为h=0.26m,基层选用沥青混凝土（中粒式），厚为h1=0.05m。底基层厚度为h2=0.20m的石灰粉煤灰稳定碎石。普通水泥混凝土板的平面尺寸宽为3.75m,长为5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。3、材料参数的确定（1）混泥土的设计弯拉强度与弹性模量由表16-11(教材P474）取普通混泥土面层的弯拉强度标准值MPafr5,相应弯拉弹性模量标准值为GPaEc31。（2）土基的回弹模量路基回弹模量取MPaEO45。由表16-14（教材P474）可得沥青混凝土基层回弹模量取MPaE12001，二灰稳定粒料基层回弹模量取MPaE15002。按式16-53(教材P481)，计算基层顶面当量回弹模量如下：MPahhEhEhEx353.148220.005.0150020.0120005.02222222122212112211221322311)11(41212hEhEhhhEhEDxMNm794.120.01500105.012001420.005.01220.015001205.012001233mEDhxxx244.0353.1482794.112123327.445353.148251.1122.651.1122.645.045.00－－EEaX789.045353.148244.1144.1155.055.00－－EEbxMPaEEEahEXbxt40.20245353.148245244.027.431789.03100／／4、荷载疲劳应力计算普通混凝土面层的相对刚度半径按16-52b（教材P481）计算为747.040.2023100026.0537.0537.033tCEEhr按式16-52a（P481），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为MPahrps956.026.0747.0077.0077.026.026.0因纵缝为设拉平缝，接缝传荷能力的应力折减系数87.0rk。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数89.2824.1057.0ENkvef。根据公路等级，由《公路水泥砼路面设计规范(JTGD4