重力式挡土墙的稳定性设计教学PPT道路工程课程设计.ppt

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1、重力式挡土墙的稳定性设计重力式挡土墙的构造：重力式挡土墙的构造：墙身：墙背、墙面、墙顶、护栏墙身：墙背、墙面、墙顶、护栏基础：基础形式、基础埋深基础：基础形式、基础埋深排水设施：泄水孔、排水层排水设施：泄水孔、排水层伸缩缝：沉降缝、伸缩缝伸缩缝：沉降缝、伸缩缝 Subtitle Goes Here 1、根据具体情况，通过技术经济比较，确定墙趾位置。2、测绘墙趾处的纵向地面线，核对路基横断面图。3、收集墙趾处的地质和水文等资料。4、选择墙后填料，确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数。5、进行挡土墙断面形式、构造和材料设计，确定有关计算参数。6、进行挡土墙的纵向布置。7、用计算法或套用标准图确

2、定挡土墙的断面尺寸。8、绘制挡土墙立面、横断面和平面图。1、作用在挡土墙上的力系：1）主要力系 2）附加力是季节性作用在挡土墙上的力 3）特殊力是偶然出现的力 2、荷载组合常用的荷载组合表 Subtitle Goes Here路堤挡土墙按破裂面交于路基面的位置不同，可分为路堤挡土墙按破裂面交于路基面的位置不同，可分为5 5种类型如下图种类型如下图稳定性验算抗滑稳定性验算基底应力与偏心距验算墙身应力验算抗倾覆稳定性验算设计题目设计题目某二级公路，路宽8.5m，拟设计一段路堤挡土墙。1.设计资料（1）墙身构造：拟采用浆砌片石重力式挡土墙，如右图,墙高H=6m，填土高a=2m，填土边坡=3341 即

3、1:1.5的比例，墙背倾角=1826，墙身分段长度10m，初拟墙顶宽b1=0.94，墙底宽B=3.19m。（2）车辆荷载：计算荷载，汽车20级,车重300kN；验算荷载挂车100,车重540kN。（3）填料：砂土湿密度=18kN/m3,计算内摩擦角=35，填料与墙背的摩擦角=/2。（4）地基情况：中密砾石土，容许承载力=500kPa,基底摩擦系数f=0.5（5）墙身材料：5号水泥砂浆砌片石，砌体毛体积密度a=22kN/m3，容许压应力 a=1250kPa，容许切应力=175kP。H1:5BH1h1ah21.81.81.3b0.5L0(1)(1)车辆荷载换算车辆荷载换算1）计算荷载 求破裂棱体宽

4、度L0假设破坏面交与荷载内 ，求不计车辆荷载作用时的破裂棱体宽L0：3518 2617 56000002()(22)tan()(2)Babh bdH HahAHa Hah22 36(62 2)tan18 260.22(62)00tantan(tantan)(tan)BA tan70 56(tan35tan70 56)(tan70 560.22)0.506 arctan0.50626 50 求纵向分布长度B。一辆重车的长度为：大于挡土墙分段长度，取计算长度B=11.37m。纵向布置一辆重车，总重力为300kN。计算等代均布土层厚度。车轮中心距路基边缘0.5m，L0=3.03m，重车在破裂棱体内能

5、布置一辆。0()tantanLHaHb(62)0.50660.333mmmm3.03m5.6(2)tan305.6(62 2)3011.37BmHammm tanm 0303000.4811.373.0318/GkNhmBLmmkN m2）验算荷载挂车100，布置在路基全宽。（2 2）主动土压力计算）主动土压力计算1）设计荷载破裂棱体宽度荷载外缘至路基内侧边缘的距离为 ，大于破裂棱体宽度L0，破裂面仍交与荷载内侧，与假定相符，选用公式正确。00.80hm002 32 0.48(30.5)6(62 22 0.48)0.330.172(62)(622 0.48)BA tantan70 56(35t

6、an70 56)(tan70 560.172)0.536cot arctan0.53628110(62)0.53660.3333.27Lmmmmm5.50.56.0mmmcos()cos(281135)(tantan)(0.5360.33)0.396sin()sin(281170 56)K1tan320.5362.226tantan0.5360.33bammhm20.50.577tantan0.5360.33dmhm31262.2260.5773.197hH hhmmmm031122222 22.2262 0.48 3.19711111.628262 66h hhaKHHH 2211118 6

7、0.396 1.628208.8822EH KKkNcos()208.88cos(18 2617 30)169.1xEEkNkNsin()208.88sin(18 2617 30)122.6yEEkNkN土压力作用点：2)验算荷载203321()(32)33xa Hhh hhHHZH K22262(62.226)0.483.197(3 3.1972 6)33 61.628mmmmmmmm 2.14mtan3.192.140.332.48yxZBZmmm002 32 0.8 36(62 22 0.8)0.330.158(62)(622 0.8)BA tantan70 56(35tan70 56)

8、(tan70 560.158)0.545cot arctan0.54528 35破裂棱体宽度 ，破裂面交与荷载内。0(62)0.54560.3333.34Lmmmmmcos()cos(28 3535)(tantan)(0.5450.33)0.395sin()sin(28 3570 56)K1tan320.5452.183tantan0.5450.33bammhm20h 31262.1830 3.817hH hhmmm 031122222 22.1832 0.8 3.81711111.715262 66h hhaKHHH 2211118 60.395 1.715219.4922EH KKkNco

9、s()219.49cos(18 2617 30)177.72xEEkNkNsin()219.49sin(18 2617 30)128.81yEEkNkN土压力作用点：比较设计荷载与验算荷载计算结果可知，验算荷载时的土压力较大，而且主动土压力的作用点与计算荷载时的相近，故墙身断面尺寸应由验算荷载（挂车100）控制。应当注意的是，一般情况下，墙身断面尺寸是由验算荷载控制，还是由计算荷载控制不易直接判别，应通过计算决定。（3 3）稳定性验算稳定性验算一般情况下，挡土墙的抗倾覆稳定性比较容易满足，墙身断面尺寸主要由抗滑稳定性和基底承载力控制。故选择基底倾斜1：5（）。22262(62.183)0.83

10、.817(3 3.8172 6)2.1533 61.715xmmmmmmmZmm tan3.192.150.332.48yxZBZmmm01181)计算墙身W及力臂ZW(取墙长1m计)墙身W及力臂ZW计算图示如右图由力矩平衡原理得求解得H1:5Bh1H1b1ZWZyZxEyExEA1A2A30.4111122aabBBhWAmHm30.943.913.910.6422/6122mmmmkN mmm250.12kN111213233WabBbBWZAAbA11111122323abBbBbBhBbHHb1.14WZm2）抗滑稳定性验算满足要求。3）抗倾覆稳定性验算满足要求。0000cossinc

11、ossincWEfKEW250.12 cos1118219.49 sin 18 2617 3011180.5219.49 cos 18 2617 301118250.12 sin11182.031.3cK01250.12 1.14128.81 2.48177.72(2.150.64)WyyxxWZEZKEZh02.251.5K4）基底应力与偏心距验算不满足要求。将墙趾加宽成：宽0.4m，高0.6m的台阶后再进行验算：满足要求。00cossin()406.40NWEkN1()WyyxxNW ZE ZE ZhZN250.121.14128.812.48177.722.150.640.83406.4

12、0kNmkNmkNmmmkN00.770.5326NBBeZmm250.121.54128.812.88177.72(2.150.72)1.22406.403.96NkNmkNmkNmmZmkNkN03.593.591.220.580.6026emmm满足要求。5）墙身应力计算由于墙背为直线，最大应力将接近基底处，从基底应力验算可知，其基底应力与偏心距均满足要求，墙身截面应力也能满足墙身材料的要求，故可不验算。通过上述验算，决定采用的断面尺寸为：墙顶宽b1=0.94m，墙底宽B=3.59m，墙趾加宽台阶高0.6m，宽0.4m。126410.366 0.58113.593.59NekNmBBmm

13、225.13.51.25akPa车辆荷载车辆荷载换算换算 计算荷载 验算荷载.主动土压力计算 设计荷载 验算荷载稳定性验算 计算墙身重及力臂 抗滑稳定性验算 抗倾覆稳定性验算 基底应力与偏心距验算 墙身应力验算H=5ma=2m=15,=20,f=0.5,=351=10,=35,f=0.5,=302a=3m=15,=30,f=0.3,=253=10,=50,f=0.5,=304=12,=36,f=0.4,=355H=6ma=2m=15,=30,f=0.5,=306=10,=35,f=0.5,=357a=3m=15,=20,f=0.4,=348=10,=50,f=0.5,=409=12,=36,f

14、=0.4,=3010H=7ma=2m=15,=30,f=0.5,=3511=10,=55,f=0.3,=3012a=3m=15,=30,f=0.5,=2513=10,=50,f=0.5,=3514=12,=36,f=0.4,=4515H=8ma=2m=15,=30,f=0.5,=2016=10,=55,f=0.3,=2517a=3m=15,=30,f=0.5,=3018=10,=50,f=0.5,=3519=12,=36,f=0.4,=3520H=9ma=2m=15,=20,f=0.5,=3521=10,=35,f=0.3,=3022a=3m=15,=30,f=0.5,=2523=10,=40

15、,f=0.5,=4524=12,=36,f=0.4,=3525H=5.5ma=2m=15,=30,f=0.5,=3526=10,=15,f=0.5,=3027a=3m=15,=30,f=0.3,=2528=10,=60,f=0.5,=3229=12,=36,f=0.4,=4530H=6.5ma=2m=15,=30,f=0.5,=4131=10,=35,f=0.5,=3532a=3m=15,=30,f=0.5,=2833=10,=40,f=0.5,=4534=12,=36,f=0.4,=3035H=7.5ma=2m=15,=30,f=0.5,=3536=10,=35,f=0.5,=3737a=3

16、m=15,=30,f=0.5,=2538=10,=40,f=0.5,=3039=12,=36,f=0.4,=4040H=8.5ma=2m=15,=30,f=0.5,=3541=10,=35,f=0.5,=3042a=3m=15,=30,f=0.3,=2543=10,=40,f=0.5,=4044=12,=36,f=0.4,=4545H=9.5ma=2m=15,=30,f=0.5,=2646=10,=35,f=0.5,=4647a=3m=15,=30,f=0.5,=4048=10,=40,f=0.5,=3349=12,=36,f=0.4,=3050要求：要求：自行查阅相关资料，进行挡土墙的设计，最后上交自行查阅相关资料，进行挡土墙的设计，最后上交一份计算书，计算书包括详细的计算分析过程以及挡土一份计算书，计算书包括详细的计算分析过程以及挡土墙纵向及横向布置图。墙纵向及横向布置图。