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

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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

1 3.000 2.000 0

2 5.000 0.000 0

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）

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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 √

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[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=244.312 Ex=214.072 Ey=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 = 356.925 kN

(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