城市道路综合标准施工图设计中的块石挡土墙设计注意重点事项.docx

城市道路施工图设计中块石挡土墙设计注意事项
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本设计注意事项是经多年搜集整理而成，宗旨是借鉴质量管理工作中，单位在制订连续改善方法时，其中有两种方法，一个是制订纠正方法，就是已知发生了问题后，采取方法（制订制度、召开会议等），确保以后不再发生；另一个是制订预防方法，就是本单位即使没有发生这类问题，但预估以后会发生，或其它单位已经有发生，在本单位采取方法（制订制度、召开会议等），确保以后不再发生。期望＜?xml:namespace prefix="o"＞＜/?xml:namespace＞
本汇编能起到纠正和预防在你单位块石挡土墙设计中要发生问题，起到一个抛砖引玉作用。
城市道路施工图设计中块石挡土墙设计注意事项
序号
注 意 事 项
1
圬工挡土墙及隶属结构物常见材料最低强度等级见表:
圬工材料最低强度等级适用结构物水泥砂浆石料混凝土片石砌体M5MU30 四级公路上通常地域挡土墙M7.5MU30 通常地域挡土墙，排水沟，截水沟M10MU40 浸水挡土墙浸水部分，急流槽，冲刷防护，严寒地域截水沟M15MU40 严寒地域、地震地域挡土墙混凝土或片石混凝土 C15通常地域挡土墙 C20严寒地域、地震地域挡土墙预制混凝土块砌体M10 C20通常地域挡土墙，排水沟，截水沟M15 C25严寒地域、地震地域挡土墙
注：河道、驳岸属浸水挡土墙浸水部分，材料最低强度为：水泥砂浆M10，石料MU40。（故砂浆标号设计为M7.5，应改为M10）。
2
圬工挡土墙设计使用年限，强制性条文要求一定要写，通常为30年，当主体为中桥、关键小桥时，应随主体工程设计适用年限50年。另外，其所用材料、结构方法同时要符合设计使用年限要求。如：素混凝土满足通常环境时，不低于C15；配筋混凝土通常环境1为C30、50年为C25、30年为C25；还有保护层厚度、表面裂缝计算宽度限值、φ6钢筋使用条件限制、预应力混凝土最低不低于C40、预应力钢筋不得小于＜?xml:namespace prefix="st1" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags"＞＜?xml:namespace prefix="st1"＞5mm等等。＜/?xml:namespace＞＜/?xml:namespace＞
3
抗震设防。H≥6m高级墙，应按常州所在地地震烈度7度进行抗震设防。
4
挡土墙高度大于1m，应设栏杆。栏杆高度及强度应符合规范要求。
5
墙底摩檫系数。用于滑移稳定验算。一定要依据岩土工程勘察汇报所给出该层土摩檫系数验算。无试验资料时，参见相关资料《公路路基手册》592页表3-3-2：
基底类别摩檫系数基底类别摩檫系数粘性土软塑状态（0.5≤＜?xml:namespace prefix="v" ns="urn:schemas-microsoft-com:vml"＞ ＜/?xml:namespace＞＜1）0.25砾（卵）石类土0.40～0.50硬塑状态（0≤ ＜0.5）0.25～0.30软质岩石0.40～0.60半坚硬状态（ ＜0）0.30～0.40表面粗糙硬质岩石0.60～0.70砂0.40
注：有自己定，用到0.5，实际不会有，工程地质汇报提供数据看土质情况通常只有0.3、0.25、0.2，弄不好，挡土墙滑移，要出工程事故。
6
挡土墙设计用手算（包含自编软件）时，缺三项必算指标，应改用标准软件计算：
重力式挡土墙计算要求
要 求指 标1.不产生墙身沿基底滑移破坏滑动稳定系数KC≥1.32.不产生墙身绕墙趾倾覆倾覆稳定系数K0≥1.53.不出现因基底过分不均匀沉降而引发墙身倾斜作用于基底协力偏心距e≤1/6 B(土质地基)e≤1/5 B(岩质地基)4.地基不出现过大下沉基底最大压应力小于地基许可承载力σ≤[σ]5.墙身截面不产生开裂、破坏墙截面上压应力σmax及剪应力τ1、拉应力σmin小于材料许可应力，σmax≤[σa]，τ1≤[σi]，σmin＜[σml]，作用于截面上协力偏心距e1≤0.25B1
注：①表中所列指标，不适适用于地震区挡土墙。
②荷载组合Ⅲ[见《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)]时，KC和K0均为1.3，作用于截面上协力偏心距为e1≤0.3B1。
③B和B1为基底和截面宽度。
④坚硬岩质地基上偏心距e，可考虑放宽至e≤0.25B。
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应沿墙高和墙长设置泄水孔，其间距宜为2.0～3.0m。浸水挡土墙宜为1.0～1.5m，上下交错部署并应设置向墙外倾斜3%～5%孔底坡度。折线墙背可能积水处，也应设置泄水孔。挡土墙最下排泄水孔底部应高出地面0.30m，若为浸水挡土墙，应设于常水位以上0.30m。泄水孔进水侧应设反滤层，厚度应大于0.3m。在最下排泄水孔底部，应设置隔水层。当墙背填料位非渗水性土时，应在最底排泄水孔至墙顶以下0.5m高度区间内，填筑大于0.3～0.5m厚砂、砾石竖向反滤层，反滤层顶部以0.30～0.50m厚不渗水材料封闭。
8
＜?xml:namespace prefix="v"＞＜?xml:namespace prefix="w" ns="urn:schemas-microsoft-com:office:word"＞＜?xml:namespace prefix="w"＞＜/?xml:namespace＞＜/?xml:namespace＞挡土墙背后填土至压顶顶面时，压顶下块石墙宽度50cm，不能作为挡土墙顶宽来计算，如面坡为1:0.1，背坡为1:0.4，则挡土墙计算顶宽，只能为40cm，应依据所采取面坡、背坡来确定，不然计算尺寸大于施工尺寸，设计不安全＜/?xml:namespace＞
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9
图注挡土墙面坡倾斜度10:1、背坡倾斜度3:1、墙底倾斜度1:10，不符合《道路工程制图标准》（GB 50162-92）,应改为1:0.1、1:0.33及习惯注法0.1:1。
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挡土墙立面图（纵断面图）上，应示出岩土工程柱状地质剖面图，便于设计、校核、审核、施工查对。
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计算书封面应有设计人/日期、校核人/日期、审核人/日期签署，并保留归档。
12
基础刚性角。挡土墙采取刚性基础时，基础底部扩展部分不应超出材料刚性角。
对于混凝土基础，刚性角不应大于40°；
对于片石、块石、粗料石砌体基础，当用M5以上砂浆砌筑时，刚性角不应大于35°，当用M5及低于M5砂浆砌筑时，刚性角不应大于30°。
注：
①刚性角不应大于40°时，Δh≥1.19Δb，即Δb=42cm，Δh=50cm; Δb=30cm，Δh=36cm;
Δb=35cm，Δh=42cm;
②刚性角不应大于35°时，Δh≥1.43Δb，即Δb=35cm，Δh=50cm; Δb=30cm，Δh=45cm;
③刚性角不应大于30°时，Δh≥1.73Δb，即Δb=30cm，Δh=52cm; Δb=35cm，Δh=60cm。
另摘录《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-）表8.1.2 :<img title="1F.jpg" src="
注：浆砌块石基础刚性角为35°，Δh≥1.43Δb，台阶宽30cm时，台阶高为50cm，不能台阶宽50cm，台阶高50cm。
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构筑物（挡土墙、墙基、桥台等）当基础下采取10cm～20cm碎石垫层时，改用10cm～20cmC15～C20水泥混凝土垫层。理由：
1）碎石垫层作用：
当处理软弱地基，它能够起到扩散应力作用，同时能够起到排水作用，能够加速下部土层固结和沉降。
不是处理软弱地基，尤其是没有排水系统时，这是一个积水地方，地基会被泡软，所以通常地基就不采取了，碎石垫层还有一个问题，其检测压实度，极难做。有时碎石垫层给带水作业发明条件，碎石一下，一找平即可搞下一步作业。一样素砼垫层能够起到扩散应力作用，同时还有其它作用，见后叙述；
2）砼垫层作用：
①关键起平整放线和施工过程中对地基土保护作用；
②起平衡整体承载作用；
③起稳定层作用；
④（当上为钢筋混凝土基础时）给施工发明一个很好工作面，便于钢筋绑扎和定位；
⑤（当上为钢筋混凝土基础时）关键是隔离土层和基础承台，起底模作用；
⑥（当上为钢筋混凝土基础时）降低地下水对钢筋混凝土侵蝕作用，保护层可为40mm，不然无素混凝土垫层底板钢筋保护层应该为70mm;
⑦质量检测手段成熟，不像碎石垫层压实度不好测。
据了解，现在现行建筑设计中已不再采取碎石垫层，而是采取素水泥混凝土垫层。
14
档土墙设计填土计算内磨察角：
通常采取换算内摩擦角值表
填料种类计算内摩擦角通常粘土H＜6m35°H≥6m30°砂类土35°粉土20°
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挡土墙设计时，墙后应加不可预见堆载。如临时施工堆载、植树、绿化、临时人群……等原因荷载，可分别不一样情况，按：
①0.5m土高 则为900kg/㎡（有临时堆载时）;
②0.22m土高 则为400 kg/㎡（有临时人群荷载时）
③原来就充满有外加荷载时，就不再加不可预见堆载
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临河挡土墙、驳岸设计时，应进行洪水位时挡土墙浸水状态受力验算，看抗滑移、抗倾覆等合格否。
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沉降缝分段长度。H≤6m，分段长度≯15m；H＞6m, 分段长度≯10m;在基底标高或地基土质出现较大差异处另设置变形缝；
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地基土许可承载力，输入时注明为修正后地基土许可承载力，应按宽度及深度等原因进行修正后填入：[σ]=[σ0]+K1γ1(B-2)+K2γ2(h-3)
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墙背和墙后填土摩檫角。用于土压力计算，影响土压力大小及作用方向，取值由墙背粗糙程度和填料性质及排水条件决定，无试验资料时，参见相关资料《公路路基手册》591页，具体内容以下:
墙背光滑、排水不良时：δ=0；
混凝土墙身时：δ=（0～1/2） ；
通常情况、排水良好石砌墙身：δ=（1/2～2/3） ；
台阶形石砌墙背、排水良好时：δ=2/3 ；
第二破裂面或假象墙背时：δ= 。
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基础埋置深度。
①当冻结深度小于或等于1.00m时，基底应在冻结线以下不下于0.25m，并应符合基础最小埋至深度大于1.00m要求；
②受水流冲刷时，应按路基设计洪水频率计算冲刷深度，基底置于局部冲刷线以下大于1.0m；
③路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面大于0.5m;
④建筑在斜坡底面上挡土墙，基础前趾埋入底面深度和距地表水平距离，应符合表要求：
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墙踵挑出问题。当墙踵挑出长度较小时，墙踵挑出不影响墙后土压力计算，只影响基底宽度及其底土压力分析。另外，在计算墙体重量时，也需考虑这部分自重。所以，必需注意墙踵挑出长度不能太大，不然计算结果将不正确。（注：此时可按衡重式计算）；
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圬工之间摩檫系数。用于挡墙截面验算，反应圬工间摩阻力大小。取值和圬工种类相关，通常采取0.4（关键组合）～0.5（附加组合），该值取自《公路设计手册》第603页；
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地基浮力系数。该参数只在公路行业《公路路基手册》中有定义表格，其它行业可直接取1.0，具体《公路路基手册》定义表格以下：
地基类别浮力系数地基类别浮力系数密实 潮湿粘土或亚粘土0.7～0.8均质而透水性小岩石0.35含水饱和亚粘土或亚粘土0.85～0.9裂缝不严重岩石0.35～0.50细砂、中砂及砾砂0.9～0.95裂缝严重岩石0.75～0.95
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圬工材料抗力分项系数。按《公路路基设计规范》（JTG D30-）,采取极限状态法验算挡土墙构件正截面强度稳定时用材料抗力分项系数，取值参见《公路路基设计规范》（JTG D30-）表5.4.4-1:
圬工种类受力情况受压受弯、剪、拉石料1.852.31片石砌体、片石混凝土砌体2.312.31块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体1.922.31混凝土1.542.31
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地基土摩檫系数。用于倾斜基底时抗滑移计算。参见《公路路基手册》p593表3-3-3：
地基土名称摩檫系数地基土名称摩檫系数地基土名称摩檫系数松散干砂性土0.58～0.70干粘性土0.84～1.00湿砾石（小卵石）0.58湿润砂性土0.62～0.84湿粘性土0.36～0.58干而密实淤泥0.84～1.20饱和砂性土0.36～0.47干砾石（小卵石）0.70～0.84湿润淤泥0.36～0.47
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挡土墙地面横坡角度。取不产生土压力硬土地面。当挡土墙后有岩石时，地面横坡角度通常为岩石坡度，通常土压力只考虑岩石以上那部分土压力，也可依据经验来给。如挡土墙后为土，地面横坡角度通常依据经验来给，如无经验，可给0（土压力最大）。
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浆砌墙身容重采取γw=23KN/m3，基础底部未扰动土容重采取γ2=18KN/m3。
28
墙基沿纵向有斜坡时，基底纵坡不陡于5％，当纵坡陡于5％时，应将基底做成台阶式。
29
地基强度和偏心距验算时，可选斜面长度作为基底宽或水平投影长度作为基底宽。当然其计算也不相同，用户可依据自己习惯选择。
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常州市常见挡土墙、驳岸形式<img title="1D.jpg" src="
31
基础设计。挡土墙破坏，大多数是因为基础处理不妥而引发。所以，设计时应对基底条件作充足调查(包含钻孔、挖探)，再确定基础类型和埋置深度。
⑴ 基础形式：绝大部分挡土墙，全部直接修筑在天然地基上，为减小基底压应力(同时也可增加倾覆稳定性)，在墙趾处伸出1～2台阶，以拓宽基底。墙趾台阶宽度不得小于20cm，最大为30cm，台阶高宽比，按浆砌片石刚性角(35°)要求确定：△h≥1.43△b，通常可采取3：2或2：1。当需要加宽很多时，为避免台阶过高，可采取钢筋混凝土底板挑出墙趾。当地基下为薄层软弱土层（如淤泥质土，杂填土等）时，可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量很好材料换填，以扩散基底压应力。也可采取加固地基方法，如：采取水泥土搅拌桩等。
⑵ 埋置深度：
1.通常情况下，地表下不少于0.5m。
2.受冲刷时，应在冲刷线下。
3.冰冻线以下不少于0.25m。
4.常州驳岸底标(青岛高程系统)：
①大运河底-1.90，驳岸底通常-1.0～0.70
②关河等底-1.0，驳岸底通常-0.5～0.0
③不通航市河底0.0，驳岸底通常0.0～0.50
注：驳岸最小埋深，通常可取0.80m。
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软件中附加力，指波浪冲击力，冻胀压力和冰压力，温度应力等。
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倾斜基底时滑动稳定系数Kc，不仅要作沿基底抗滑稳定性验算，同时，还要验算地基土沿墙踵平面抗剪稳定性验算(注：软件中有此功效)。
基底倾斜不宜过大，以免基底下和墙趾前土体发生剪力破坏。通常，土质地基斜坡不陡于0.2:1(α0≤11°19′)。
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地基土内摩擦系数
地基土名称摩擦系数松散干砂状土0.58~0.70湿润砂性土0.62~0.84饱和砂性土0.36~0.47干粘土0.84~1.00湿粘性土0.36~0.58干砾石(小卵石)0.70~0.84湿砾石(小卵石)0.58干而密实淤泥0.84~1.20湿润淤泥0.36~0.47
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墙底截面强度验算
1.墙底截面 2.墙趾台阶顶截面
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公路行业档土墙计算荷载工况分为四种：计算荷载、验算荷载、地震时计算荷载、地震时验算荷载。
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墙踵挑出问题
当墙踵挑出长度较小时，墙踵挑出不影响墙后土压力计算，只影响基底宽度和其底土压力分布，另外，在计算墙体重量时，也需考虑这部分自重。所以，必需注意墙踵挑出长度不能太大，不然计算结果将不正确。(注：此时可按衡重式计算)。
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软件对除全部给定尺寸进行验算计算外，还可进行自动设计：（通常不进行做）
⑴重力式挡土墙自动设计：
①墙顶宽(最小为0.5m)
②扩展台阶宽高。
③钢筋混凝土底板悬挑长度和厚度
④台阶式基础高度，阶数、各阶宽高。
⑵衡重式挡土墙自动设计
①上墙背坡坡度
②衡重台宽
③扩展台阶宽高
④钢筋混凝土底板悬挑长度和厚度
⑤台阶式基础高度，阶数，各阶宽高。
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墙后地面荷载输入，分计算荷载和验算荷载，软件可供直接选择，如计算荷载有：汽车－10级、汽车－15级、汽车－20级、汽车－超20级，和用户输入计算荷载，验算荷载有：履带－50级、挂车－80级、挂车－100级、挂车－120级，和用户输入验算荷载。用户输入荷载按折算成填土高度输入，人群4KN/m2，相当于0.22m填土高(按容重18KN/m3计，下同)，地面如有堆载10KN/m2，相当于0.56m填土高，地面如有堆载20KN/m2，相当于1.11m填土高，反之相当于0.50m填土高地面截载为9KN/m2。
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许可应力法和极限状态设计方法比较
因为6WL验算方法不一样，在许可应力设计方法中，σWL验算是选择基顶界面；而在极限状态设计方法中，是把墙看成偏心受压构件，故引发截面尺寸和圬数量偏大。所以中国仍用许可应力法设计挡土墙。如在作下列验算时软件采取是许可应力法：
⑴ 挡土墙稳定验算；
⑵ 基底承载力及偏心距验算；
⑶ 自重式、衡重式(及半重式、垂直预应力锚杆式挡墙)墙身强度验算。
在作下列验算时系统采取极限状态法：
⑴ 桩板式、锚杆式、锚定板式挡墙构件正截面或斜截面内力配筋计算采取是承载力极限状态法；
⑵ 悬臂式、扶壁式挡墙构件抗裂验算采取是正常使用极限状态法。
系统采取安全系数和抗震设计时强度提升系数以下：
安全系数：
⑴ 滑动稳定系数：通常情况取1.3。地震力参与时取1.1。
⑵ 倾覆稳定系数：计算荷载取1.5，验算荷载取1.3；地震力参与时取1.2。
⑶ 基底协力偏心距：土质地基B/6，岩质地基B/5，坚硬岩质地基B/4；抗震设计时由用户定义。
⑷ 截面协力偏心距：计算荷载取0.25B，验算荷载取0.3B；抗震设计时取0.4B。
⑸ 加筋土挡土墙筋带强度提升系数：计算荷载取1.0；验算荷载取1.5；抗震设计取2.0。
⑹ 加筋土挡土墙整体滑动稳定系数：通常情况取1.25；抗震设计时取1.1。
⑺ 加筋土挡土墙筋带抗拔系数：计算荷载取2.0；验算荷载取1.7；抗震设计取1.2。
抗震设计时强度提升系数：
⑴ 截面强度提升系数(抗压)：1.5；
⑵ 截面强度提升系数(抗拉)：1.5；
⑶ 截面强度提升系数(抗剪)：1.5。
⑷ 地基土承载力提升系数：由用户定义。
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软件在验算抗震挡土墙时，计算书计算结果，前半部分为通常情况计算结果，后半部分为抗震计算结果；在验算浸水抗震挡土墙时，前半部分为浸水计算结果，后半部分为浸水抗震计算结果。
输入参数时，遵照以下次序；挡土墙类型选择(挡土墙环境条件：浸水、地震)→挡土墙基础参数→其它参数。
采取钢混凝土底板基础时，软件做以下验算：悬挑部分剪应力验算、主拉应力验算、凸榫宽度检算、并计算所需钢面积。(注：均是参考铁路工程设计技术手册《路基》第二十三章第四节所述，材料强度取值和公路工程有所不用，难于填正确，故采取时需郑重，提议另外由手工计算来确定为好)。
其它如锚桩基础等也是参考铁路工程设计技术手册《路基》第二十三章第四节所述，使用时请注意！
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圬土砌体许可应力
1. 圬土砌体许可轴心承压应力[σa](MPa)
砌体种类石料强度(MPa)砂浆标号107.552.51.5片石砌体501.51.31.10.80.7401.31.21.00.70.6301.11.00.80.60.5251.00.90.70.60.5块石砌体503.12.82.52.22.0402.62.42.11.81.7302.11.91.71.41.3251.81.61.51.21.1
注：干砌许可应力为表中2.5号砂浆砌体许可应力二分之一。
2..圬土砌体许可直接剪应力[σi]、拉应力[σL]及弯曲拉应力[σWL](MPa)。
应力种类砌体砂浆标号107.552.51.5通缝直剪多种砌体0.110.090.080.050.04齿缝直剪片石砌体0.220.180.160.100.08块石砌体0.560.480.36 拉应力片石砌体0.110.090.080.060.06块石砌体0.150.130.120.080.08齿缝弯曲拉应力片石砌体0.200.180.150.120.11块石砌体0.280.250.220.170.15通缝弯曲拉应力多种砌体0.160.140.110.080.06
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车辆荷载换算
作用在填料上车辆荷载，可近似地按均匀分布荷载考虑。计算时，把荷载换算成容重和墙后填料相同均布土层。换算方法很多，介绍两种：
⑴ 公路桥涵设计规范中方法(软件中公路工程计算采取此法)。
⑵ 按车带宽均摊方法
各级荷载换算土柱高计算式
荷载等级b0(m)h0式(m) 汽车－10级(单车道)2.30汽车－10级(双车道)5.40汽车－15级5.50汽车－20级5.50汽车－超20级5.50履带－503.20挂车－803.20挂车－1003.20挂车－1203.20
注1：式中[ ]内数值，大于墙身分段长度时均取分段长度。条状均匀土层在挡土墙横向分布为：
汽车荷载：对于路肩墙，能够从墙顶内侧边缘开始;对于路堤墙，则离开路基边缘0.5m处开始。
验算荷载：从距墙顶内侧边缘1.0m(路肩墙)或距路基边缘1.0m(路堤墙)处开始。
注2：车辆荷载换算为条状均布土层，其厚度h0为：
式中L＝L0＋(H+2a)tg30°
若计算得L大于墙分段长度时，取分段长。
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参考资料
1.《公路路基设计规范JTJ064－98》
2.《公路工程技术标准JTJ001－97》
3.《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)
4.《公路设计手册―路基》(第二版)
5.理正挡土墙计算软件(V3.12版)使用说明 编制原理
6.《公路挡土墙设计和施工技术细则》