1、重力式擋土墻設計一、基本資料墻身及基礎填料及地基擋土墻類型仰斜式路肩墻填料種類重度砂類土 19墻高H(m)4.00填料內摩擦角35墻面坡度1：0.2填料與墻背摩擦角墻背坡度1：0.2基礎頂面埋深(m)0.80砌筑材料M5漿砌MU5片石地基土類別重度密實砂類土 21砌筑材料的重度23地基土承載力特征值400基地坡度0.20基地與地基土摩擦系數0.40圬工砌體間的摩擦系數0.70地基土摩擦系數0.80公路等級及荷載強度片石砂漿砌體強度設計值公路等級一級抗壓0.71汽車荷載標準公路-級軸心抗拉0.048墻頂護欄荷載強度7.00彎曲抗拉0.072直接抗剪0.120二、已建擋土墻的截面尺寸如圖所示，以下

2、將對其進行有關計算和驗算擋土墻的平面布置和立面布置如下圖：擋土墻的立面圖：圖1擋土墻平面圖：圖2以下計算中用到的參數可在圖中表示如下：圖3取d=0，由圖知：a=0，b=0，h0=0.92m三、車輛荷載的等效土層高度計算與車輛荷載換算。1按照規定，當墻身高度為4m時，附加荷載標準值： 換算等代均布土層厚度為： 因基礎埋置較淺，不計墻前被動土壓力。2求不計車輛荷載作用時的破裂棱體寬度B。因d=0，故 B。=（H+a）tan+Htana-b=2.4m3由以上計算可知破裂角=arctan0.7=354縱向分布長度LL=L。+(H+2a)tan30=（4+4.790.58）=16.78m四、主動土壓力的

3、計算1求主動土壓力系數Ka和K1 墻頂至后踵點 2求主動土壓力及作用點位置后踵點土壓力為：單位墻長（1m）上土壓力的水平分量：單位墻長（1m）上土壓力的豎直分量：土壓力水平分量的作用點至墻趾的距離： 土壓力豎直分量的作用點至墻趾的距離：五、擋土墻自重及重心計算取單位墻長（1m），如圖4虛線所示，將擋土墻截面劃分為三部分（圖中都是以毫米為單位）：: 圖4截面各部分對應的墻體重量為： 截面各部分的重心至墻趾（）的距離： 單位墻長的自重重力為： 全截面重心至墻趾的距離： 如圖5所示：圖5六、地基水載力特征值基礎最小深（算至墻趾點）：符合基礎最小埋深的規定； 所以修正后的地基承載力特征值等于地基承載力

4、特征值。按本細則表的規定，當采用荷載組合H時，地基承載力特征值提高系數K=1.0,故=1.0400=400（kPa）七、擋土墻抗滑穩定驗算按本細則條規定：計算擋土墻及地基穩定時，荷載效應應按承載能力極限狀態下的作用效應組合。沿基地平面滑動的穩定性驗算如圖6 圖6不計墻前填土的被動土壓力，即Ep=0，計入作用于墻頂的護欄重力。1滑動穩定方程應符合： 按本細則表規定，土壓力作用的綜合效應增長對擋土墻結構起不利作用時，,則有： 符合沿基底傾斜平面滑動穩定方程的規定。2抗滑動穩定系數： 本細則表規定，荷載組合II時，抗滑動穩定系數，故本例沿傾斜基底的抗滑動穩定系數，符合本細則的規定。沿過墻踵點水平面滑

5、動穩定性驗算如圖7 圖7計入傾斜基底與水平滑動面之間的土楔的重力，砂性土粘聚力c=0。 滑動穩定方程應符合： 即：計算結果符合滑動穩定方程的規定。抗滑動穩定系數： 符合本細則抗滑動穩定系數的規定。八、擋土墻抗傾覆穩定性驗算圖81 傾覆穩定方程應符合： 即： 計算結果符合傾覆穩定方程的規定。抗傾覆穩定系數：本細則表規定，荷載組合I時，抗傾覆穩定系數故本例的抗傾覆穩定系數符合本例的抗傾覆穩定系數符合本細則規定。九、擋土墻身正截面強度和穩定驗算取基頂截面為驗算截面：1基頂截面壓力計算由墻踵點土壓力的計算結果：;基頂截面寬度：基頂截面處的計算墻高為： ;基頂處的土壓力為：單位墻長（1m）上土壓力的水平

6、分量： 單位墻長（1m）上土壓力的豎直分量： 土壓力水平分量的作用點至基頂截面前緣的力臂長度： 土壓力豎直分量的作用點至基頂截面前緣的力臂長度： 2基頂截面偏心距驗算：截面寬度：取單位墻長（1m），基頂截面以上墻身自重：墻身重心至驗算截面前緣力臂長度： 墻頂防撞護欄重量換算集中力：護欄換算集中力至驗算截面前緣的力臂長度： 按本細則公式（）計算，查表取綜合數應組合系數并按表的規定，取荷載分項系數截面形心上的豎向力組合設計值為： 基底截面形心處，墻身自重及護欄重量作用的力矩： 基底截面形心處，墻身自重及護欄重量作用的力矩： 按本細則表的規定，分別取作用分項系數：根據本細則表的規定，取綜合效應組合系

7、數截面形心上的總力矩組合設計值： 查本細則表得合力偏心距容許限值為： 截面上的軸向力合力偏心距：符合偏心距驗算要求，應按本細則公式（）驗算受壓構件墻身承載力。3截面承載力驗算：由前計算結果知，作用于截面形心上的豎向力組合設計值為： 按本細則表的規定，本擋土墻之結構重要性系數為：查本細則表得長細比修正系數：由本細則公式（）計算構件的長細比： 按本細則條規定：由公式（）得構件軸向力的偏心距和長細比對受壓構件承載力的影響系數： 墻身受壓構件抗力效應設計值：符合本細則公式（）的規定，所以截面尺寸滿足承載力驗算要求。4正截面直接受剪驗算：按本細則條規定，要求： 計算截面上的剪力組合設計值： 由基礎資料得

8、： 又：可計算得到軸壓比為：查本細則表得： 符合正截面直接受剪驗算要求。路面課程設計一、設計資料某地公路自然區劃區擬建高速公路，采用瀝青路面結構，設計年限為15年，土基為粉質土，確定土基的稠度為1.10，路基干濕狀態為干燥狀態。有關資料如下：1.初始條件：表1交通組成型號前軸載(KN)后軸載(KN)后軸數輪組數軸距(cm)交通量(輛/日)三菱T653B29.348.01雙-500黃河JN15049.0101.61雙-500江淮HF15045.1101.51雙-500解放CA15028.768.21雙-400湘江HQP4023.173.22雙3m500東風EQ14023.769.21雙-400東

9、風EQ15526.556.72雙-500長征XD98037.172.652雙-5002公路技術等級為高速，為雙向六車道。3交通組成如表1所示，交通量年平均增長率= 8%。二、設計過程1交通分析高速公路的設計基準期查表為15年，其可靠度設計標準的安全等級查表為一級。臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數超標可取0.2。交通量的年增長率為8%。我國公路瀝青路面設計規范規定以汽車軸重100KN的單軸荷載作為設計標準軸載。凡是前后軸載大于25KN的軸數均應換算成標準軸數。對于軸載小于后者等于25KN的軸數，因為它在瀝青路面內產生的應力很小，引起的疲勞損壞也很小，因此可以忽略不計。根據上面表一的交通組成可得標

10、準軸載作用次數Ns=1286設計基準期內的設計車道標準荷載累計作用次數按公式：考慮得，Ne=2.55106 屬于重交通等級。路面設計成雙輪軸載100為標準軸載1）以設計彎沉為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次軸載換算 軸載換算采用如下的計算公式注:軸載小于25KN的軸載作用不計根據設計規范,高速公路瀝青路面設計年限取15年,四車道的車道系數是040.5,取0.45累計當量軸次Ne=2.551062)驗算半剛性基層層底拉應力平均累積當量軸次軸載換算驗算半剛性基層層底拉應力的軸載換算公式為:計算結果如表2所示2）累計當量軸次參數取值同上，設計年限15年，累計當量軸次Ne=2.55106注：

11、軸載小于50KN的軸載作用不計3初擬路面結構根據有關規定和經驗初擬水泥混凝土面層厚度為25cm，基層厚度為20cm，墊層厚度為17cm。其中面層采用普通混泥土，基層水泥穩定粒料，墊層為天然砂或穩定碎石。普通混凝土面板的尺寸為長5m，寬4.2m。橫向縮縫采用設傳力桿假縫，縱向施工縫采用設拉桿的平縫或設拉桿的企口縫形式，縱向縮縫采用設拉桿假縫形式。4路面材料參數確定在重交通等級的普通混凝土面層彎拉強度標準值查表可知，普通混凝土面層彎拉強度標準值可取為5.0MPa，相應彎拉彈性模量標準值查參考值表1-8為31GP。根據干燥路基路床頂面回彈模量值經驗參考值表1-10，取路基回彈模量為50Mpa，根據墊

12、層、基層材料回彈模量經驗參考值表，可取低劑量無機結合料穩定土墊層回彈模量為600Mpa，水泥穩定粒料基層回彈模量為1300Mpa。按下面公式計算基層頂面當量回彈模量如下：= 普通混凝土面層的剛度半徑，按下面公式計算： 荷載疲勞應力標準軸載在臨界荷位處產生的荷載應力按下試計算： 因縱縫為設拉桿平縫，查表得到接縫傳荷能力的應力折減系數kr=0.87.考慮設計基準內荷載應力累計疲勞作用的疲勞應力系數。根據公路等級，查表1-7得到考慮偏載和動載等因素對路面疲勞損壞影響的綜合系數。荷載疲勞應力按下面公式計算：5溫度疲勞應力 該區最大溫度梯度查表1-11取89/m。板長5m，有查圖得普通混凝土板厚h=0.

13、25m，。按公式計算最大溫度梯度是混凝土板的溫度翹曲應力 按下面公式計算溫度疲勞應力系數：按下試計算溫度疲勞應力：由于公路技術等級為高速公路，相應的目標可靠度查表可得為95%。查表得目標可靠度和變異水平等級，查表1-3確定可靠度系數。以下面公式判斷結構是否滿足要求：因而，所選用的普通混凝土面層厚度（0.25）可以承受設計基準期內荷載應力和溫度應力的綜合疲勞作用。三、設計說明本設計是參照水泥路面設計根據老師提供的有關數據進行的設計，通過自己動手了解設計過程，掌握收集資料的方法。有關的設計參數選擇參考如下： 交通等級特 重重中 等輕設計車道標準軸載累積作用次數Ne（104）200010020003

14、1003交通等級 1-1公路技術等級高速公路一級公路二級公路三級、四級公路安全等級一級二級三級四級設計基準期（年）30302020目標可靠度（%）95908580目標可靠指標1.641.281.040.84變異水平等級低低中中中高可靠度設計標準 1-2 變異水平目標可靠度（%）95908580低1.201.331.091.161.041.08中1.331.501.161.231.081.131.041.07高1.231.331.131.181.071.11可靠度系數 1-3交通等級特重重中等輕水泥混凝土的彎拉強度標準值（Mpa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標準值（Mpa）6.

15、06.05.55.0混凝土彎拉強度標準值fr 1-4交通等級特 重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平低中低中低中低中斷面厚度（mm）260250240270240260230250220交通等級中 等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平高中高中高中斷面厚度（mm）240210230200220200230220水泥混凝土面層厚度參數范圍 1-5基層類型厚度適宜的范圍（mm）適宜交通等級貧混凝土或碾壓混凝土的基層120-200特種交通水泥穩定粒料基層150-250重交通瀝青混凝土基層40-60特種交通特種交通瀝青穩定碎石基層80-100重交通石灰粉煤灰穩定粒料150-200中等

16、或輕交通多空稀水泥穩定碎石排水基層100-140高速、一級、重交瀝青穩定碎石排水基層80-100高速、一級、重交各類基層適宜交通等級與厚度范圍 1-6公路等級高速公路一級公路二級公路三、四級公路Kc1.301.251.201.10綜合系數Kc 1-7彎拉強度Mpa1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5抗壓強度Mpa5.07.711.014.919.324.229.735.841.848.4彎拉彈性模量Gpa10151821232527293133水泥混凝土彎拉彈性模量經驗參考值 1-8項目彎拉強度Mpa抗壓回彈模量MPa水泥穩定粒料1.01300-1600二灰穩定粒料1.01300-1600土基30-80穩定粒料基層和土基彎拉強度和抗壓回彈模量 1-9材料類型回彈模量Mpa材料類型回彈模量Mpa中，粗砂80-100石灰粉煤灰穩定粒料1300-1700天然砂礫150-200水泥穩定粒料回彈模量Mpa為篩分碎石180-220瀝青碎石（粗粒式）回彈模量Mpa級配礫石（墊層）200-250瀝青混凝土（粗粒式）1000-1400級配礫石（基層）250-350瀝青混凝土（中粒式）回彈模量Mpa石灰土200-700多孔隙水碎石水泥劑量9.5%-11%1300-1700石灰粉煤灰土600-900多空隙瀝青碎石瀝青含量2.5%-3