挡土墙验算帮助.doc

目录：第一章：挡土墙验算模块的功能简介1 功能简介2 验算内容3 适用范围4 验算依据第二章：本验算模块的使用方法与计算步骤1 选择挡土墙类型2 当土墙尺寸输入3 物理参数输入4 特殊环境参数输入5 挡土墙计算书输出6 挡土墙算例第三章：本验算模块的计算原理1 概述2 土压力的计算方法3 重力式挡土墙的验算4 特殊环境的影响第一章 挡土墙验算模块的功能简介1功能简介： 本验算模块主要根据公路设计手册-路基中对公路挡土墙的设计要求进行验算，对公路设计中常用的一般式重力式挡土墙与衡重式挡土墙进行受力验算，输出计算书。2验算内容：1验算项目：1）滑动稳定验算： 基底是否倾斜：倾斜：（1）墙底与基底填土的滑动验算，防止产生墙身沿基底的滑动破坏； （2）地基土抗剪稳定性验算，防止墙身对地基产生剪切破坏，沿墙踵面滑动；水平：墙底与基底填土的滑动验算。在验算中，所取的滑动稳定系数为1.3，用户也可以根据荷载组合参照规范降低要求。2）倾覆稳定性验算：防止产生墙身绕墙趾的倾覆，取倾覆稳定系数为1.5；3）地基应力与偏心距验算：地基应力验算是为了保证地基不出现过大的沉陷，偏心距验算防止出现因基底不均匀沉陷而引起的墙身倾斜，最大地基承载应力由用户输入而得；4）墙身截面强度验算：防止墙身产生开裂破坏。2仰斜式挡土墙的验算内容：（1）滑动稳定验算；（2）倾覆稳定性验算；（3）地基应力与偏心距验算；（4）墙身截面强度验算。3衡重式挡土墙的验算内容：（1）滑动稳定验算；（2）倾覆稳定性验算；（3）地基应力与偏心距验算；（4）墙身截面强度验算；（5）衡重台截面强度验算。3适用范围： 由于本验算模块对土压力的计算方法采用库仑土压力计算法，当挡土墙的设计高度过高库伦土压力法已经不适应，本验算模快也就不能满足。在计算过程中不考虑土的粘聚性，如果用户要进行粘性土的挡土墙验算也可以通过等效内摩擦角法对填土参数进行换算再通过计算。 对于特殊环境下的挡土墙设计，本模块提供了浸水地区的挡土墙验算和地震地区的挡土墙验算。4验算依据： 本验算模块主要依据公路设计手册-路基，并参考路基工程的等材料。 第二章 本验算模块的使用方法与计算步骤1 选择挡墙类型挡墙类型： 选择挡土墙的类型，菜单中提供了以下几种挡土墙类型：1：仰斜式路肩墙；2：仰斜式路堤墙；注：如果用户需要计算俯斜式的挡土墙可以将墙背斜率输为正值。3：衡重式路肩墙；4：衡重式路堤墙。注：参数输入也可参照算例6.1 仰斜式路肩墙。2 挡土墙尺寸输入21 仰斜式路肩墙尺寸参数输入 1) 墙身参数输入：注：单位设置：输入的长度单位都是厘米，斜率都是小数表示（n/1）；（1）墙高（H）：指不包括墙趾的墙体高度；（2）外顶宽（B1）：墙顶达到一定宽度时，墙顶需要行车，外露部分B1；（3）内顶宽（B2）：指墙顶成为路面部分的宽度；（4）底水平宽 ：墙底的水平宽度，此值是通过已有参数进行计算得到，不需要输入，也可以不点击 计算宽度，程序在内部会自动计算；（5）墙面斜率（n）：表示墙面的倾斜度，仰斜式挡土墙的墙面斜率为0.25，取值范围01；（6）墙背斜率（n1）：表示墙背的倾斜度，负值表示墙背向左偏成为仰斜式挡土墙，正值表示向右偏，取值范围-11；（7）墙底倾斜率（n2）：墙底的倾斜度（n/1），取值范围01；2) 墙底参数输入：注：为了增加墙体的稳定性时常需要加墙趾台阶；（1）墙趾台阶数：最多只能设置两个台阶，也可以不设；（2）趾斜率：表示墙趾台阶的斜率，取值范围01;（3）墙趾1与墙趾2 的划分如下图所示；（4）墙趾1高，墙趾1宽，墙趾2高，墙趾2宽，分被输入它们的高宽值；（5）采用墙踵台阶：是否采用墙中台阶，此台阶尺寸不能过大，就会影响墙体的受力；（6）墙踵高 和 墙踵宽分别输入它的高宽。3）使用备注：当第一次打开此对话框时，由于物理参数和环境参数没有设置，不会出现 ，当进行过一次计算以后，在此页会出现计算按钮，物理参数和环境参数使用的是上一次计算时的值，这样在同一条件下的不同尺寸的挡土墙的参数输入比较方便。22 仰斜式路堤墙尺寸参数输入 3) 墙身参数输入：注：单位设置：输入的长度单位都是厘米，斜率都是小数表示（n/1）；（1）墙高（H）：指不包括墙趾的墙体高度；（2）外顶宽（B1）：仰斜式路堤墙，有时墙顶会有填土，B1表示外露多少；（3）内顶宽（B2）：表示填土压在墙顶的宽度；（4）底水平宽：墙底的水平宽度，此值是通过已有参数进行计算得到，不需要输入，也可以不点击 计算宽度，程序在内部会自动计算；（5）墙面斜率（n）：表示墙面的倾斜度，仰斜式挡土墙的墙面斜率为0.25，取值范围01；（6）墙背斜率（n1）：表示墙背的倾斜度，负值表示墙背向左偏成为仰斜式挡土墙，正值表示向右偏，取值范围-11；（7）墙底倾斜率（n2）：墙底的倾斜度（n/1），取值范围01；4) 墙底参数输入：注：为了增加墙体的稳定性时常需要加墙趾台阶；（1）墙趾台阶数：最多只能设置两个台阶，也可以不设；（2）趾斜率：表示墙趾台阶的斜率，取值范围01;（3）墙趾1与墙趾2 的划分如下图所示；（4）墙趾1高，墙趾1宽，墙趾2高，墙趾2宽，分被输入它们的高宽值；（5）采用墙踵台阶：是否采用墙中台阶，此台阶尺寸不能过大，就会影响墙体的受力；（6）墙踵高 和 墙踵宽分别输入它的高宽。3）使用备注: 当第一次打开此对话框时，由于物理参数和环境参数没有设置，不会出现 ，当进行过一次计算以后，在此页会出现计算按钮，物理参数和环境参数使用的是上一次计算时的值，这样在同一条件下的不同尺寸的挡土墙的参数输入比较方便。23衡重式路肩墙尺寸参数输入 1） 墙身参数输入：注：单位设置：输入的长度单位都是厘米，斜率都是小数表示（n/1）；（1）墙高（H）：指不包括墙趾的墙体高度；（2）顶宽（B1）：衡重式挡土墙墙顶宽度；（3）上墙高（H1）：衡重式挡土墙上墙的高度；（4）上台宽(B11)：衡重台的宽度；（5）底水平宽：墙底的水平宽度，此值是通过已有参数进行计算得到，不需要输入，也可以不点击 计算宽度，程序在内部会自动计算；（6）墙面斜率（n）：表示墙面的倾斜度，仰斜式挡土墙的墙面斜率为0.25，取值范围01；（7）上墙斜率：衡重式挡土墙上墙墙背的斜率，取值范围01；（8）下墙斜率：表示墙背的倾斜度，取值范围-10；（9）墙底倾斜率（n2）：墙底的倾斜度（n/1），取值范围01。2）墙底参数输入：注：为了增加墙体的稳定性时常需要加墙趾台阶；（1）墙趾台阶数：最多只能设置两个台阶，也可以不设；（2）趾斜率：表示墙趾台阶的斜率，取值范围01;（3）墙趾1与墙趾2 的划分如下图所示；（4）墙趾1高，墙趾1宽，墙趾2高，墙趾2宽，分被输入它们的高宽值；（5）采用墙踵台阶：是否采用墙中台阶，此台阶尺寸不能过大，就会影响墙体的受力；（6）墙踵高 和 墙踵宽分别输入它的高宽。3）使用备注： 当第一次打开此对话框时，由于物理参数和环境参数没有设置，不会出现 ，当进行过一次计算以后，在此页会出现计算按钮，物理参数和环境参数使用的是上一次计算时的值，这样在同一条件下的不同尺寸的挡土墙的参数输入比较方便。24衡重式路堤墙尺寸参数输入 1） 墙身参数输入：注：单位设置：输入的长度单位都是厘米，斜率都是小数表示（n/1）；（1）墙高（H）：指不包括墙趾的墙体高度；（2）顶宽（B1）：衡重式挡土墙墙顶宽度；（3）上墙高（H1）：衡重式挡土墙上墙的高度；（4）上台宽(B11)：衡重台的宽度；（5）底水平宽：墙底的水平宽度，此值是通过已有参数进行计算得到，不需要输入，也可以不点击 计算宽度，程序在内部会自动计算；（6）墙面斜率（n）：表示墙面的倾斜度，仰斜式挡土墙的墙面斜率为0.25，取值范围01；（7）上墙斜率：衡重式挡土墙上墙墙背的斜率，取值范围01；（8）下墙斜率：表示墙背的倾斜度，取值范围-10；（9）墙底倾斜率（n2）：墙底的倾斜度（n/1），取值范围01。2）墙底参数输入：注：为了增加墙体的稳定性时常需要加墙趾台阶；（1）墙趾台阶数：最多只能设置两个台阶，也可以不设；（2）趾斜率：表示墙趾台阶的斜率，取值范围01;（4）墙趾1与墙趾2 的划分如下图所示；（5）墙趾1高，墙趾1宽，墙趾2高，墙趾2宽，分被输入它们的高宽值；（6）采用墙踵台阶：是否采用墙中台阶，此台阶尺寸不能过大，就会影响墙体的受力；（7）墙踵高 和 墙踵宽分别输入它的高宽。3）使用备注： 当第一次打开此对话框时，由于物理参数和环境参数没有设置，不会出现 ，当进行过一次计算以后，在此页会出现计算按钮，物理参数和环境参数使用的是上一次计算时的值，这样在同一条件下的不同尺寸的挡土墙的参数输入比较方便。3物理参数输入 1）填土参数：注：单位设置 ：容重单位采用 (kN/m3),摩擦系数系数用f表示,摩擦角用s表示，度单位是度；（1）地基承载力(kPa)：表示地基的所能承受的最大压应力值；（2）填土高a：填土的高度，单位为厘米；（3）填土宽b：填土的宽度，单位为厘米；（4）填土容重：指墙后填土的容重，单位(kN/m3)；（5）填土(s)：填土的内摩擦角，单位为度；（6）基底间（f）：墙底与地基土的摩擦系数，取值范围01；（7）圬工间（f）：圬工的内摩擦系数，取值范围01；（8）圬工容重：墙体圬工的容重，单位(kN/m3)；（9）地基土（f）：地基填土的内摩擦系数，取值范围01；（10）墙与填土（s）：墙背与强后填土的摩擦角，单位为度；2）行车参数：（1）荷载算法：分为统计法和平均法，统计法是介绍的通过对汽车轮子位置统计出压在破裂体上的汽车荷载，平均法是汽车总重压在整个行车道上，算出平均压力，根据破裂体宽度算出汽车荷载对破裂体的荷载。（2）荷载级别：分为无荷载，汽车-10级，汽车-15级，汽车-20级，汽车-超20，履带-50级，挂车-80级，挂车-100级，挂车-120级。（3）车道数：在选择荷载算法为平均法时，通过此参数设置并排通行汽车的数量；（4）布置长度（m）：墙体的长度，单位为米；（5） 路基宽（m）：路基的宽度，单位为米； （6）土路肩宽：土路肩的宽度，单位为厘米；3）使用备注： 由于大多数情况下可以不考虑环境因素的影响，在此页也可以直接 ，环境参数默认为不考虑，但如果输入过环境参数，计算时就会使用上一次输入的环境参数。4特殊环境参数输入 1）浸水参数：（1）受浸水因素影响：选择是否受浸水的影响；（2）土压力不变：是否忽略浸水的对土压力的改变；（3）墙顶标高h：墙顶的标高，可以是虚假值，单位米；（4）内侧nh （m）：墙内侧水位标高，单位米；（5）墙外侧wh （m）：墙外侧水位标高，单位米；（6）浮力系数：考虑进入基底的程度的浮力系数，即表示有多少面积受到水的浮力。2）地震参数：（1） 受地震因素：是否受到地震的影响。（2）采用浸水时的地震角：当挡土墙同时受到两种环境因素的影响时，是否采用浸水条件下的地震角。（3）地震烈度：对7级地震，8级地震，9级地震影响下进行验算。（4）重要系数Ci ：地震重要性影响系数；5挡土墙计算书输出保存：点击保存对此文件进行保存，此文件是网页（*.htm）格式的，也可以通过word打开；打印：点击打印可以直接进行打印，也以保存后通过word再打印。6挡土墙算例6.1 仰斜式路肩墙 一般重力挡土墙挡土墙类型: 重力挡土墙; 墙身断面尺寸: 墙身高(m): 4.00 (m) /输入窗口 墙高（H） 顶宽: 85.00 (cm) /输入窗口 外顶宽（B1）+ 内顶宽（B2） 面坡倾斜坡率: 0.25 /输入窗口 墙面斜率（n） 背坡倾斜坡率: -0.25 /输入窗口 墙背斜率（n1） 墙趾1高: 50.00 (cm) /输入窗口 墙趾1高 墙趾1宽: 30.00 (cm) /输入窗口 墙趾1宽 墙趾倾斜坡率: 0.25 (cm) /输入窗口 趾斜率 墙底倾斜坡率: 0.20 /输入窗口 墙底倾斜率（n2） 墙底水平宽度:109.52 (cm) /显示窗口 底水平宽 墙底斜宽度:111.69 (cm)物理参数: 地基承载力:250.00 (kPa) /输入窗口 地基承载力(kPa) 填土高度: 0.00 (cm) /输入窗口 填土高a 填土宽度: 0.00 (cm) /输入窗口 填土宽b 墙后填土容重: 18.00 (kN/m3) /输入窗口 填土容重 墙后填土内摩擦角: 35.00 /输入窗口 填土(s) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.50 /输入窗口 墙与填土（s） 圬工砌体容重: 23.00 (kN/m3) /输入窗口 圬工容重 基底摩擦系数: 0.50 /输入窗口 基底间(f) 地基填土容重: 18.00 (kN/m3) /输入窗口 填土容重 地基填土摩擦系数: 0.60 /输入窗口 地基土（f）其他参数: 墙体布置长度: 10.00 (m) /输入窗口 布置长度（m） 路基宽: 8.50 (m) /输入窗口 路基宽（m） 路肩宽: 0.75 (cm) /输入窗口 土路肩宽荷载算法: 统计法 /输入窗口 荷载算法 汽车荷载级别: 汽车-20级 /输入窗口 荷载级别计算土压力: 受力情况: (采用公式) 4 计算高度 4.72 (m) 1.无荷载时破裂角: 36.10 2.荷载在破裂体上的布置宽度B0: 2.26 3.换算成土柱高度: 0.37 (m) 4.破裂角: 36.68 5.土压力: 35.67 (kN) 6.作用点高度(相对于墙趾): 1.36 (m) 水平距离(相对于墙趾): 1.49 (m) 7.墙顶荷载: 0.00 (kN)滑动稳定性验算: 1.基底摩擦系数: 0.50 2.基底倾斜度: 0.20 3.墙自重W: 94.32 (kN) 4.土压力: 35.67 (kN) 5.滑移力: 15.99 (kN) 抗滑力: 50.79 (kN) 6.抗滑稳定系数Kc1: 3.18 抗滑稳定验算满足: Kc1 = 3.18 1.300 地基土抗剪稳定性验算: 1.地基土摩擦系数: 0.60 2.地基填土容重: 18.00 (kN/m3) 3.地基土层水平向:滑移力: 35.61 (kN) 抗滑力: 59.18 (kN) 4.地基土抗剪稳定系数: 1.66 地基土抗剪稳定验算满足: Kc2 = 1.66 1.300 倾覆稳定性验算: 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw: 1.23 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩: 48.31 (kN*m) 抗倾覆力矩:119.38 (kN*m) 倾覆稳定系数: 2.47 抗倾覆稳定验算满足: Kc1 = 2.47 1.500 基底应力及偏心距验算: 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力: 1.作用于基础底的总竖向力:101.59 (kN) 2.总弯距: 71.07 (kN*m) 3.基础底面宽度:111.69 (m) 4.偏心距e:-14.12 (cm) 5.基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn: 0.70 (m) 6.基底压应力: 趾部: 21.99 (kPa) 踵部:159.92 (kPa) 地基承载力验算满足 最大压应力: 159.92 1.300 地基土抗剪稳定性验算: 1.地基土摩擦系数: 0.60 2.地基填土容重: 18.00 (kN/m3) 3.地基土层水平向:滑移力:103.91 (kN) 抗滑力:136.26 (kN) 4.地基土抗剪稳定系数: 1.31 地基土抗剪稳定验算满足: Kc2 = 1.31 1.300 倾覆稳定性验算: 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw: 1.79 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩:221.12 (kN*m) 抗倾覆力矩:401.37 (kN*m) 倾覆稳定系数: 1.82 抗倾覆稳定验算满足: Kc1 = 1.82 1.500 基底应力及偏心距验算: 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力: 1.作用于基础底的总竖向力:238.44 (kN) 2.总弯距:180.25 (kN*m) 3.基础底面宽度:165.11 (m) 4.偏心距e: 6.96 (cm) 5.基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn: 0.76 (m) 6.基底压应力: 趾部:180.93 (kPa) 踵部:107.89 (kPa) 地基承载力验算满足 最大压应力: 180.93 1.300 地基土抗剪稳定性验算: 1.地基土摩擦系数: 0.60 2.地基填土容重: 18.00 (kN/m3) 3.地基土层水平向:滑移力:120.34 (kN) 抗滑力:161.44 (kN) 4.地基土抗剪稳定系数: 1.34 地基土抗剪稳定验算满足: Kc2 = 1.34 1.300 倾覆稳定性验算: 相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw: 1.89 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩:296.19 (kN*m) 抗倾覆力矩:513.68 (kN*m) 倾覆稳定系数: 1.73 抗倾覆稳定验算满足: Kc1 = 1.73 1.500 地基应力及偏心距验算: 基础为天然基础，验算墙底偏心距及压应力: 1.作用于基础底的总竖向力:281.67 (kN) 2.总弯距:217.49 (kN*m) 3.基础底面宽度:184.54 (m) 4.偏心距e: 15.05 (cm) 5.基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn: 0.77 (m) 6.基底压应力: 趾部:227.33 (kPa) 踵部: 77.94 (kPa) 地基承载力验算满足 最大压应力: 227.33 250.00 (kPa) 截面强度验算: 土压力计算: 计算高度为: 6.00 (m) 1.无荷载时的破裂角: 36.10 2.荷载在破裂体上的布置宽度B0: 2.94 (m) 3.换算成土柱高度: 0.36 (m) 4.破裂角: 36.31 5.土压力: 91.79 (kN) 6.作用点高度(相对于截面): 2.39 (m) 作用点(相对于截面外侧)水平位置: 2.15 (m) 7.墙顶荷载: 6.10 (kN) 强度验算: 验算截面以上墙体重量:213.90 (kN) 相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw: 1.52 (m) 法向应力检算: :作用于验算截面的总竖向力227.44 (kN) 总弯距:127.77 (kN*m) 相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn: 0.56 (m) 截面宽度B:155.00 (cm) 偏心距e: 21.32 (cm) 截面上压应力:面坡:267.84 (kPa) 背坡: 25.63 (kPa)6.4 衡重式路肩墙 衡重式挡土墙挡土墙类型: 衡重式路肩墙;墙身断面尺寸: 墙身高(m): 4.00 (m) 顶宽: 50.00 (cm) 面坡倾斜坡率: 0.05 上墙高180.00 (cm) 上墙墙背倾斜率 0.25 衡重台宽 10.00 (cm) 下墙高(不包括趾高):220.00 (cm) 下墙墙背倾斜率: -0.25 墙趾1高: 50.00 (cm) 墙趾1宽: 30.00 (cm) 墙趾倾斜坡率: 0.05 (cm) 墙底倾斜坡率: 0.10 墙底水平宽度: 87.80 (cm) 墙底斜宽度: 88.24 (cm)物理参数: 地基承载力:250.00 (kPa) 填土高度: 0.00 (cm) 填土宽度: 0.00 (cm) 墙后填土容重: 18.00 (kN/m3) 墙后填土内摩擦角: 35.00 墙背与墙后填土摩擦角: 17.50 圬工砌体容重: 23.00 (kN/m3) 基底摩擦系数: 0.50 地基填土容重: 18.00 (kN/m3) 地基填土摩擦系数: 0.60 其他参数: 墙体布置长度: 10.00 (m) 路基宽: 8.50 (m) 路肩宽: 0.75 (cm) 荷载算法: 统计法 汽车荷载级别: 汽车-20级 计算上墙土压力: 受力情况:(采用公式): 计算高度: 1.80 (m) 1.是否产生第二破裂角: 否 2.无荷载时破裂角: 14.04 3.荷载在破裂体上的布置宽度B0: 1.00 (m) 4.换算成土柱高度: 0.06 (m) 5.第一破裂角: 14.04 (m) 6.第二破裂角: 16.99 7.土压力: 10.99 (kN) 8.作用点高度(相对于衡重台截面): 0.60 (m) 作用点高度: 0.60 (m) 作用点水平距离(相对于衡重台截面外侧): 0.96 (m)计算下墙土压力: 受力情况: (采用公式) 计算高度 2.79 (m) 1.无荷载时破裂角: 36.10 2.荷载在破裂体上的布置宽度B0: 2.34 3.换算成土柱高度: 0.36 (m) 4.破裂角: 36.10 5.土压力: 28.69 (kN) 6.作用点高度(相对于墙趾): 1.12 (m) 水平距离(相对于墙趾): 1.18 (m) 7.衡重台上的土体重: 1.62 (kN) 8.汽车荷载对衡重台产生的压力: 0.00 (kN)上墙截面强度验算: 衡重台截面以上墙体重量W: 31.88 (kN) 作用于上墙墙背的土压力,水平分量Ex(kN): 6.77 (kN) 竖直分量Ey: 0.44 (kN) 上墙重力的力臂Zw: 31.88 (kN) 作用于上墙墙背的土压力,水平分量Ex(kN): 6.77 (kN) 作用于上墙墙背的土压力高度: 0.60 (m) 合力作用力臂Zn: 0.34 (m) 截面宽度B:104.00 (cm) 偏心距e1: 17.78 (cm) 截面上压应力:面坡: 65.38 (kPa) 背坡: -0.82 (kPa) 直剪向应力: -6.41 (kPa) 斜截面剪应力: 18.08 (kPa)滑动稳定性验算: 1.基底摩擦系数: 0.50 2.基底倾斜度: 0.10 3.墙自重W: 90.26 (kN) 4.上墙土压力: 10.99 (kN)