挡土墙计算书(用理正计算).doc

衡重式挡土墙验算[执行标准：公路]
计算项目： 衡重式挡土墙 1
计算时间： 2008-07-24 13:22:01 星期四
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原始条件:

墙身尺寸:
墙身总高: 5.600(m)
上墙高: 2.240(m)
墙顶宽: 0.600(m)
台宽: 0.450(m)
面坡倾斜坡度: 1:0.050
上墙背坡倾斜坡度: 1:0.400
下墙背坡倾斜坡度: 1:-0.250
采用1个扩展墙址台阶:
墙趾台阶b1: 0.200(m)
墙趾台阶h1: 0.400(m)
墙趾台阶面坡坡度为: 1:0.000
墙底倾斜坡率: 0.100:1
下墙土压力计算方法: 力多边形法

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: 10
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: 450.000(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: 0.300
地基土类型: 土质地基
地基土内摩擦角: 30.000(度)

坡线土柱:
坡面线段数: 1
折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数
1 13.000 0.000 1
第1个: 定位距离0.000(m) 公路-I级

地面横坡角度: 0.000(度)
墙顶标高: 0.000(m)
挡墙分段长度: 10.000(m)
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第 1 种情况: 组合1
=============================================
组合系数: 1.000
1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 √
2. 填土重力 分项系数 = 1.000 √
3. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 √
4. 车辆荷载引起的土侧压力 分项系数 = 1.000 √
=============================================
[土压力计算] 计算高度为 5.753(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角 = 27.500(度)
公路-I级
路基面总宽= 13.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)
经计算得，路面上横向可排列此种车辆 5列
布置宽度= 2.512(m)
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 0.500 0.300 15.000 15.000
02 2.300 0.300 15.000 15.000
03 0.500 0.600 60.000 60.000
04 2.300 0.600 60.000 51.207
05 0.500 0.600 60.000 60.000
06 2.300 0.600 60.000 51.207
07 0.500 0.600 70.000 70.000
08 2.300 0.600 70.000 59.742
09 0.500 0.600 70.000 70.000
10 2.300 0.600 70.000 59.742
布置宽度B0=2.512(m) 分布长度L0=14.293(m) 荷载值SG=511.897(kN)
换算土柱高度 h0 = 0.750(m)
按假想墙背计算得到:
第1破裂角： 27.630(度)
Ea=52.672 Ex=21.423 Ey=48.119(kN) 作用点高度 Zy=0.896(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存在：
第2破裂角=27.504(度) 第1破裂角=27.500(度)
Ea=46.724 Ex=21.571 Ey=41.446(kN) 作用点高度 Zy=0.896(m)
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角 = 33.349(度)
公路-I级
路基面总宽= 13.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)
经计算得，路面上横向可排列此种车辆 5列
布置宽度= 4.254(m)
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 0.500 0.300 15.000 15.000
02 2.300 0.300 15.000 15.000
03 0.500 0.600 60.000 60.000
04 2.300 0.600 60.000 60.000
05 0.500 0.600 60.000 60.000
06 2.300 0.600 60.000 60.000
07 0.500 0.600 70.000 70.000
08 2.300 0.600 70.000 70.000
09 0.500 0.600 70.000 70.000
10 2.300 0.600 70.000 70.000
第2列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 3.600 0.300 15.000 15.000
02 5.400 0.300 15.000 0.000
03 3.600 0.600 60.000 60.000
04 5.400 0.600 60.000 0.000
05 3.600 0.600 60.000 60.000
06 5.400 0.600 60.000 0.000
07 3.600 0.600 70.000 70.000
08 5.400 0.600 70.000 0.000
09 3.600 0.600 70.000 70.000
10 5.400 0.600 70.000 0.000
布置宽度B0=4.254(m) 分布长度L0=16.321(m) 荷载值SG=825.000(kN)
换算土柱高度 h0 = 0.625(m)
按力多边形法计算得到:
破裂角： 34.421(度)
Ea=47.990 Ex=47.902 Ey=2.899(kN) 作用点高度 Zy=1.534(m)
墙身截面积 = 8.455(m2) 重量 = 194.454 kN
衡重台上填料重 = 15.536(kN) 重心坐标(1.198,-1.018)(相对于墙面坡上角点)
(一) 滑动稳定性验算
基底摩擦系数 = 0.300
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 = 5.711 (度)
Wn = 209.505(kN) En = 51.038(kN) Wt = 20.950(kN) Et = 64.716(kN)
滑移力= 43.766(kN) 抗滑力= 78.163(kN)
滑移验算满足: Kc = 1.786 > 1.300

滑动稳定方程验算：
滑动稳定方程满足: 方程值 = 42.991(kN) > 0.0

地基土摩擦系数 = 0.500
地基土层水平向: 滑移力= 69.473(kN) 抗滑力= 128.498(kN)

地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.850 > 1.300

(二) 倾覆稳定性验算
相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 1.085 (m)
相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 1.939 (m)
相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 4.256 (m)
相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 1.911 (m)
相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 1.381 (m)
验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性
倾覆力矩= 157.976(kN-m) 抗倾覆力矩= 323.289(kN-m)
倾覆验算满足: K0 = 2.046 > 1.500

倾覆稳定方程验算：
倾覆稳定方程满足: 方程值 = 117.838(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
取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距
作用于基础底的总竖向力 = 260.543(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=165.313(kN-m)
基础底面宽度 B = 1.535 (m) 偏心距 e = 0.133(m)
基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 0.634(m)
基底压应力: 趾部=258.024 踵部=81.352(kPa)
最大应力与最小应力之比 = 258.024 / 81.352 = 3.172

作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.133 <= 0.167*1.535 = 0.256(m)

墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=258.024 <= 540.000(kPa)

墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=81.352 <= 585.000(kPa)

地基平均承载力验算满足: 压应力=169.688 <= 450.000(kPa)

(四) 基础强度验算
基础为天然地基，不作强度验算

(五) 上墙截面强度验算
上墙重力 Ws = 56.878 (kN)
上墙墙背处的 Ex = 21.571 (kN)
上墙墙背处的 Ey = 8.629 (kN)
相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 0.638 (m)
相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 0.896 (m)
相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 1.249 (m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 0.423(m)
截面宽度 B = 1.608 (m) 偏心距 e1 = 0.381(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.381 <= 0.250*1.608 = 0.402(m)

截面上压应力: 面坡=98.624 背坡=-17.148(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 98.624 <= 1100.000(kPa)

拉应力验算满足: 计算值= 17.148 <= 110.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -2.880 <= 110.000(kPa)

斜截面剪应力检算

斜剪应力验算满足: 计算值= 19.892 <= 110.000(kPa)

[极限状态法]:
重要性系数0 = 1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 65.507(kN)
轴心力偏心影响系数醟 = 0.596
挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.608(m2)
材料抗压极限强度Ra = 700.000(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬 = 2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 1.000

计算强度时:

强度验算满足: 计算值= 65.507 <= 290.514(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足: 计算值= 65.507 <= 290.514(kN)

(六) 墙底截面强度验算
验算截面以上，墙身截面积 = 8.335(m2) 重量 = 191.702 kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.086 (m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力 = 252.144(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=165.660(kN-m)
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 0.657(m)
截面宽度 B = 1.566 (m) 偏心距 e1 = 0.126(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.126 <= 0.250*1.566 = 0.391(m)

截面上压应力: 面坡=238.736 背坡=83.287(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 238.736 <= 1100.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -20.041 <= 110.000(kPa)

[极限状态法]:
重要性系数0 = 1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 252.144(kN)
轴心力偏心影响系数醟 = 0.928
挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.566(m2)
材料抗压极限强度Ra = 700.000(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬 = 2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 0.938

计算强度时:

强度验算满足: 计算值= 252.144 <= 440.342(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足: 计算值= 252.144 <= 413.257(kN)

(七) 台顶截面强度验算
[土压力计算] 计算高度为 5.200(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角 = 27.500(度)
公路-I级
路基面总宽= 13.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)
经计算得，路面上横向可排列此种车辆 5列
布置宽度= 2.512(m)
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 0.500 0.300 15.000 15.000
02 2.300 0.300 15.000 15.000
03 0.500 0.600 60.000 60.000
04 2.300 0.600 60.000 51.207
05 0.500 0.600 60.000 60.000
06 2.300 0.600 60.000 51.207
07 0.500 0.600 70.000 70.000
08 2.300 0.600 70.000 59.742
09 0.500 0.600 70.000 70.000
10 2.300 0.600 70.000 59.742
布置宽度B0=2.512(m) 分布长度L0=14.293(m) 荷载值SG=511.897(kN)
换算土柱高度 h0 = 0.750(m)
按假想墙背计算得到:
第1破裂角： 27.630(度)
Ea=52.672 Ex=21.423 Ey=48.119(kN) 作用点高度 Zy=0.896(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存在：
第2破裂角=27.504(度) 第1破裂角=27.500(度)
Ea=46.724 Ex=21.571 Ey=41.446(kN) 作用点高度 Zy=0.896(m)
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角 = 32.694(度)
公路-I级
路基面总宽= 13.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)
经计算得，路面上横向可排列此种车辆 5列
布置宽度= 3.944(m)
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 0.500 0.300 15.000 15.000
02 2.300 0.300 15.000 15.000
03 0.500 0.600 60.000 60.000
04 2.300 0.600 60.000 60.000
05 0.500 0.600 60.000 60.000
06 2.300 0.600 60.000 60.000
07 0.500 0.600 70.000 70.000
08 2.300 0.600 70.000 70.000
09 0.500 0.600 70.000 70.000
10 2.300 0.600 70.000 70.000
第2列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 3.600 0.300 15.000 15.000
02 5.400 0.300 15.000 0.000
03 3.600 0.600 60.000 60.000
04 5.400 0.600 60.000 0.000
05 3.600 0.600 60.000 60.000
06 5.400 0.600 60.000 0.000
07 3.600 0.600 70.000 70.000
08 5.400 0.600 70.000 0.000
09 3.600 0.600 70.000 70.000
10 5.400 0.600 70.000 0.000
布置宽度B0=3.944(m) 分布长度L0=16.002(m) 荷载值SG=825.000(kN)
换算土柱高度 h0 = 0.688(m)
按力多边形法计算得到:
破裂角： 34.183(度)
Ea=38.462 Ex=38.392 Ey=2.324(kN) 作用点高度 Zy=1.314(m)
[强度验算]
验算截面以上，墙身截面积 = 7.688(m2) 重量 = 176.835 kN
相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 1.109 (m)

[容许应力法]:
法向应力检算:
作用于截面总竖向力 = 236.701(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=126.682(kN-m)
相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 0.535(m)
截面宽度 B = 1.466 (m) 偏心距 e1 = 0.198(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.198 <= 0.250*1.466 = 0.367(m)

截面上压应力: 面坡=292.171 背坡=30.749(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 292.171 <= 1100.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -23.682 <= 110.000(kPa)

[极限状态法]:
重要性系数0 = 1.000
验算截面上的轴向力组合设计值Nd = 236.701(kN)
轴心力偏心影响系数醟 = 0.821
挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.466(m2)
材料抗压极限强度Ra = 700.000(kPa)
圬工构件或材料的抗力分项系数鉬 = 2.310
偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 0.930

计算强度时:

强度验算满足: 计算值= 236.701 <= 364.583(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足: 计算值= 236.701 <= 339.144(kN)

=====================================================================
第 2 种情况: 组合2
=============================================
组合系数: 1.000
1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 √
2. 填土重力 分项系数 = 1.000 √
3. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 √
4. 车辆荷载引起的土侧压力 分项系数 = 1.000 √
=============================================
[土压力计算] 计算高度为 5.753(m)处的库仑主动土压力
计算上墙土压力
无荷载时的破裂角 = 27.500(度)
公路-I级
路基面总宽= 13.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)
经计算得，路面上横向可排列此种车辆 5列
布置宽度= 2.512(m)
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 0.500 0.300 15.000 15.000
02 2.300 0.300 15.000 15.000
03 0.500 0.600 60.000 60.000
04 2.300 0.600 60.000 51.207
05 0.500 0.600 60.000 60.000
06 2.300 0.600 60.000 51.207
07 0.500 0.600 70.000 70.000
08 2.300 0.600 70.000 59.742
09 0.500 0.600 70.000 70.000
10 2.300 0.600 70.000 59.742
布置宽度B0=2.512(m) 分布长度L0=14.293(m) 荷载值SG=511.897(kN)
换算土柱高度 h0 = 0.750(m)
按假想墙背计算得到:
第1破裂角： 27.630(度)
Ea=52.672 Ex=21.423 Ey=48.119(kN) 作用点高度 Zy=0.896(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存在：
第2破裂角=27.504(度) 第1破裂角=27.500(度)
Ea=46.724 Ex=21.571 Ey=41.446(kN) 作用点高度 Zy=0.896(m)
计算下墙土压力
无荷载时的破裂角 = 33.349(度)
公路-I级
路基面总宽= 13.000(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)
单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)
经计算得，路面上横向可排列此种车辆 5列
布置宽度= 4.254(m)
布置宽度范围内车轮及轮重列表:
第1列车:
中点距 全部 破裂体
轮号 路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)
01 0.500 0.300 15.000 15.000
02 2.300 0.300 15.000 15.000
03 0.500 0.600 60.000 60.000
04 2.300 0.600 60.000 60.000
05 0.500 0.600 60.000 60.000
06 2.300 0.600 60.000 60.000
07 0.500 0.600 70.000 70.000
08 2.300 0.600 70.000 70.000
09 0.500 0.600 70.000 70.000