第六章 挡土墙设计挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。在公路工程中，它广泛应用于支撑路堤或路堑边坡，隧洞口，桥梁两端及河流岸壁等。一）设计挡墙路段根据设计要求，在桥头位置设挡土墙，桩号为K2+530-K2+550段设路堤式挡土墙，最大高度9.53m。在水塘边设挡土墙，桩号为K4+775-K4+788段设路堤式挡土墙，最大高度7m。现取K2+540处挡土墙做设计计算。二）设计资料1土壤地质情况：4区，地基容许承载力0=500 KPa，基地摩阻系数f=0.5。2. 墙背填土：填土容重，计算内摩擦角，C=20KPa。3. 墙体材料：7.5号砂浆砌30号片石，砌体容重r=23KN/m3，容许压应力 800 KPa，容许剪应力160 KPa，容许拉应力80 KPa。4.荷载：荷载集度q按规范取值计算。5.稳定系数： 抗滑动稳定系数=1.3，抗倾覆稳定系数=1.56.基础形式及埋置深度：根据地基承载力及无冰冻的气候特点，选用一般基础形式，埋深1m。6.1 仰斜式挡土墙设计图6.1 仰斜式挡土墙计算图式6.1.1 基本参数 填料内摩擦角(度)：33，外摩擦角(度)：16.5，基底摩擦系数：f0.5，基底容许承载力：0(KPa)500，断面尺寸拟定及参数见计算图式。6.1.2 设计及计算一）主动土压力计算1)求破裂角假设破裂面交与荷载内，采用路基设计手册相应的公式计算：38.18 0.298 0.800则=arctg=arctg0.800=38.66验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：(H+a)tg=（9.53+3）0.800=10.02m荷载内缘至墙踵：b-Htg+d=4.5-9.53(-0.20)=6.41m荷载外缘至墙踵：b-Htg+d+b0=4.5-9.53(-0.20)+5.5=11.91m因6.41m 10.02m 1.3 满足要求。滑动稳定方程：=44.4 KN 0 满足要求。3) 抗倾覆稳定性检算因基底倾斜，则土压力对墙趾O的力臂改为：Zy=3.41-0.54=2.87m, Zx=2.49-3.41（-0.20）=3.17m。抗倾覆稳定系数：1.53 1.5 满足要求。倾覆稳定方程：=69.5 KN 0 满足要求。4) 基底应力验算B=2.49m0.84 m2.49/2-0.840.405 m B/6=0.415 m则 364.2 KPa 0500KPa 满足要求4.42 KPa 0500KPa 满足要求5) 截面应力验算因墙面墙背为近平行的直线，截面的最大应力出现于接近基底处。由基底应力验算可知，偏心矩及基底应力均满足地基的要求，则截面应力肯定也满足墙身材料的要求，故可不作验算。通过上面的验算，所拟截面符合各项要求，决定采用此截面，顶宽为1.75m 。6.2 衡重式挡土墙设计图 6.2 衡重式挡土墙计算图式6.2.1 荷载换算根据挡土墙高度H9.54m，根据公路路基设计规范，荷载集度由内插得，故换算土层厚度m。6.2.2 计算上墙土压力A.计算破裂角，判断是否出现第二破裂面假设破裂面交于荷载内，按路基设计手册相应公式计算：假想墙背倾角： 则 因， H0=a+H1=3+3.77=6.77m = 0.83 =-1.62 则 检验破裂面位置：故上墙破裂面在荷载内，假设成立。判断是否出现第二破裂面 则 所以 。因 ，故出现第二破裂面。B计算第二破裂面上的主动土压力mmmKNKNKN6.2.3 计算下墙土压力A.假设下墙破裂面交于荷载内, 按路基设计手册相应公式计算: 则 因 所以 验证破裂面位置：下墙破裂面顶端距墙顶内边缘的距离为：=5.49m 1.3 满足要求滑动稳定方程： 2） 抗倾覆稳定性验算因基底倾斜，则土压力对墙趾O的力臂改为：Z1y=1.75+5.77-0.63=6.89m, =4.13m,Z2y=2.61-0.63=1.98m,抗倾覆稳定系数： 满足要求 倾覆稳定方程： 满足要求3） 基底应力及偏心距验算 则， 可见由于此处填土高度大，挡土墙较高，对地基承载力要求高，若地基承载力不能满足要求应采用人工加固，如换填土层等措施。4） 截面应力计算已知作用于上墙墙后土体第二破裂面上的主动土压力E1及其水平分力E1x=104.3KN, 则作用于上墙实际背上的土压力E1的水平和垂直分力分别为： 对上墙左边缘O1的力臂 选上墙墙底水平截面验算则， 正截面抗压验算满足要求。 正截面抗剪验算满足要求。 =0.246.3 方案比选由6.1节和6.2节的计算可知，方案一（仰斜式挡土墙）的圬工体积为18.97，=364.2Kpa;方案二（衡重式挡土墙）的圬工体积为31.53，=485.0Kpa。所以衡重式挡土墙的圬工体积较大，对地基承载力要求也高，基底应力高达近500 Kpa，需对地基进行人工加固，而且型式较复杂，施工难度较大，工期长造价高。故经比选，采用方案一，即仰斜式挡土墙。其具体构造及布置见挡土墙设计图。