重力式挡土墙设计计算过程.doc

挡土墙设计说明书一、设计内容1根据所给设计资料分析确定的挡土墙位置和类型；2进行挡土墙结构设计；3.进行挡土墙稳定性分析；4.挡土墙排水设计；5.对挡土墙的圬工材料及施工提出要求。二、设计步骤1根据所给设计资料分析挡土墙设置的必要性和可行性 此次设计的浆砌石挡土墙是为防止墙后堆积的煤矸石坍滑而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。2拟定挡土墙的结构形式及断面尺寸给定资料：挡土墙高3.5m，堆渣坡坡比为 1:0.5 。设此挡土墙为重力式挡土墙，为增加挡土墙的稳定性，设置水平基底，为方便计算，挡土墙长度取单位长度L=1m。设墙顶宽为b1=0.5m，墙背坡比为1:0.5 ，墙面坡比为1:0.2 ，地基深h=1m，前墙趾宽为0.5m，后墙趾宽为0.5m。则可计算基底宽B=3.95m,墙身与基底交接除宽b2=2.95m。查阅相关资料可知: 浆砌石重度=22kN/m， 煤矸石堆积重度煤=12 kN/m18 kN/m，取15 kN/m，煤矸石内摩擦角=33。地基与墙底的摩擦系数，墙背与填土间的摩擦角为=0.67=22.11。 挡土墙草图3土压力计算计算挡土墙主动土压力，首先要确定挡土墙主动土压力系数Ka，计算公式如下： Ea=1/2*煤HEa 式中：Ea作用在挡土墙上的主动土压力（kN/m）,其作用点距基底h（土压力图形的形心距基底的距离）。H挡土墙墙身高（m）；煤墙后煤矸石堆积重度（kN/m）；挡土墙墙后填土表面坡角（）挡土墙墙背面与铅直面的夹角（）挡土墙墙后回填煤矸石的内摩擦角（）挡土墙墙后煤矸石对墙背的摩擦角（）由已知条件可得： 煤=15 kN/m =26.5651 =26.5651 =33 =22.11 H=3.5m将相关数据代入式中，可得： Ka=0.9914 Ea=91.08 kN/m则土压力的水平和垂直分力分别为：水平分力Eax=Ea cos() =91.08cos(26.5651+22.11) =60.1427 (kN/m)垂直分力Eay=Ea sin(+) =91.08sin(26.5651+22.11) =68.4018 ( kN/m)主动土压力的作用点距基底距离为：h=1/3H+h=2.17m则 ：水平分力Ex距基底左下部竖直距离为2.17m 垂直分力Ey距基底左下部水平距离为2.87m挡土墙的自重G=(b1+b2) H1/2L =22(0.5+2.95) 3.951/21 =219.725 (kN/m)重力力矩的计算：MG=1/20.2HL0.97 =1/20.23.51220.97 =26.0517 (kNm)MG=b1H1.45 =0.53.5221.45 =55.825 (kNm)MG=1/20.5H2.28 =1/20.53.5222.28 =153.840 (kNm)MG=Bh1.975 =3.951221.975 =171.63 (kNm)MG= MG+ MG+ MG+MG =26.0517+55.825+152.840+171.63 =407.3437 (kNm)MEx=2.17Ex =2.1760.1427 =130.5096 (kNm)MEy=2.87Ey =2.8768.4018 =196.3132 (kNm)则抗倾覆力矩My=MG+MEy =407.3437+196.3132 =603.6569 (kNm) 倾覆力矩Mx= MEx =130.5096 (kNm)当|e|B/6时 Pmax=（Ey+G）(1+6e/B)/(BL) Pmin=（Ey+G）(1-6e/B)/(BL) 根据资料得e=B/2-Zn其中 Zn=(My-Mx)/(G+Eay) =(603.6069-130.5096)/(219.725+68.4018) =1.642则 e=0.333B/6将相关数据代入式与式中可求得： Pmax =109.8424 (kPa) Pmin=36.0478 (kPa)Pmax /Pmin3 符合挡土墙基底应力最大值与最小值之比的允许值。4、稳定性验算-抗滑稳定性和抗倾覆稳定性验算抗滑稳定性验算基底抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数Ks。为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩擦力抵抗挡土墙滑移的能力，在一般的情况下，要求抗滑安全系数Ks应满足下式： Ks=(G+Eay) /Eax1.3代入相关数据可得 Ks=2.21.3，可知挡土墙满足抗滑稳定性要求。 抗倾覆稳定性验算抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数Kt。为保证挡土墙抗倾覆稳定性，须验算它抵抗墙身绕墙脚趾向外转动倾覆的能力，在一般的情况下，要求抗倾覆安全系数Kt应满足下式： Kt=My/Mx1.6代入相关数据可得 Kt=4.61.3，可知挡土墙满足抗倾覆稳定性要求。5挡土墙排水和变形缝设置 为防止地表水渗入墙背填料或地基，因此设立地面排水沟。在距地面0.3m处设置一排排水孔，排水沟的横断面为10cm10cm的矩形，间距为2.5m。为防止因地基不均匀沉陷而引起堵身开裂，根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。同时，为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生裂缝，须设置伸缩缝。 挡土墙排水设施如下图所示：