路基路面工程课程设计之一挡土墙验算.doc

课程名称：路基路面工程设计题目： 重力式挡土墙验算 院 系： 土木工程 专 业： 工程造价 年 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 成 绩 指导教师 (签章)年 月 日西南交通大学峨眉校区目 录第1章 任务书和指导书1第2章 理正软件验算挡土墙稳定性2参考文献3第1章 任务书和指导书某浆砌片石重力式路堤挡土墙，断面尺寸如图1所示，填料容重18kN/m3，内摩擦角35；砌体容重23kN/m3，墙背摩擦角/2；地基土容重019 kN/m3，内摩擦系数f00.80，基底摩挠系数f0.50，地基承载力800kPa，挡土墙分段长度10m；路基宽8.5m，踏肩宽0.75m。图1 浆砌片石重力式路堤挡土墙车辆荷载为公路级荷载。挡土墙的墙高H2变化（见表1），其它几何参数保持不变。试按重要组合荷载，运用理正软件验算挡土墙的稳定性。 表1挡土墙的墙高H2变化学号末尾2位数k0-1516-3031-4546-6061-7576-99墙高H2（m）3.03.54.04.55.05.5请参考理正软件中的学习资料，练习使用该软件。将最后的结果粘贴在设计文本中。第2章 理正软件验算挡土墙稳定性重力式挡土墙验算执行标准：公路计算项目： 重力式挡土墙 1计算时间： 2023-11-04 22:52:42 星期二-原始条件: 墙身尺寸: 墙身高: 4.350(m) 墙顶宽: 1.150(m) 面坡倾斜坡度: 1:0.250 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: 0.500(m) 墙趾台阶与墙面坡坡度相同 墙底倾斜坡率: 0.100:1 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: 5 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: 18.000(kN/m3) 墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度) 地基土容重: 19.000(kN/m3) 修正后地基土允许承载力: 800.000(kPa) 地基土允许承载力提高系数: 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: 0.500 地基土类型: 土质地基 地基土内摩擦角: 30.000(度) 土压力计算方法: 库仑 坡线土柱: 坡面线段数: 2 折线序号 水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数 1 3.000 2.000 0 2 8.500 0.000 0 坡面起始距离: 0.000(m) 地面横坡角度: 20.000(度) 墙顶标高: 0.000(m) 挡墙分段长度: 10.000(m)=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. 墙顶上的有效永久荷载 分项系数 = 1.000 3. 墙顶与第二破裂面间有效荷载 分项系数 = 1.000 4. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 5. 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 4.482(m)处的库仑积极土压力 无荷载时的破裂角 = 39.132(度) 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 39.132(度) Ea=47.063 Ex=46.977 Ey=2.843(kN) 作用点高度 Zy=1.578(m) 墙身截面积 = 5.191(m2) 重量 = 119.402 kN(一) 滑动稳定性验算 基底摩擦系数 = 0.500 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 = 118.810(kN) En = 7.504(kN) Wt = 11.881(kN) Et = 46.461(kN) 滑移力= 34.580(kN) 抗滑力= 63.157(kN) 滑移验算满足: Kc = 1.826 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 35.884(kN) 0.0 地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向: 滑移力= 46.977(kN) 抗滑力= 61.947(kN) 地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.319 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.289 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 67.947(kN-m) 抗倾覆力矩= 158.790(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.337 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 60.059(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 = 126.313(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m) 基础底面宽度 B = 1.324 (m) 偏心距 e = -0.057(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 0.719(m) 基底压应力: 趾部=70.612 踵部=120.245(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 120.245 / 70.612 = 1.703 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=70.612 = 960.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=120.245 = 1040.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=95.429 = 800.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 5.102(m2) 重量 = 117.357 kN 相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂 Zw = 1.296 (m) 相对于验算截面外边沿，Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于验算截面外边沿，Ex的力臂 Zy = 1.446 (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 120.201(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m) 相对于验算截面外边沿，合力作用力臂 Zn = 0.741(m) 截面宽度 B = 1.350 (m) 偏心距 e1 = -0.066(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.066 = 0.250*1.350 = 0.338(m) 截面上压应力: 面坡=63.062 背坡=115.013(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 115.013 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -0.818 = 80.000(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 = 120.201(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.350(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.956 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 120.201 = 909.269(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足: 计算值= 120.201 = 869.221(kN)(六) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m)处的库仑积极土压力 无荷载时的破裂角 = 39.765(度) 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 39.765(度) Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN) 作用点高度 Zy=1.346(m) 墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂 Zw = 1.056 (m) 相对于验算截面外边沿，Ey的力臂 Zx = 1.487 (m) 相对于验算截面外边沿，Ex的力臂 Zy = 1.346 (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 104.010(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m) 相对于验算截面外边沿，合力作用力臂 Zn = 0.600(m) 截面宽度 B = 1.150 (m) 偏心距 e1 = -0.025(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.025 = 0.250*1.150 = 0.287(m) 截面上压应力: 面坡=78.876 背坡=102.012(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 102.012 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -4.888 = 80.000(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 = 104.010(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.150(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.953 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 104.010 = 792.217(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足: 计算值= 104.010 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 35.884(kN) 0.0 地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向: 滑移力= 46.977(kN) 抗滑力= 61.947(kN) 地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.319 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.289 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 67.947(kN-m) 抗倾覆力矩= 158.790(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.337 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 60.059(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 = 126.313(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m) 基础底面宽度 B = 1.324 (m) 偏心距 e = -0.057(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 0.719(m) 基底压应力: 趾部=70.612 踵部=120.245(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 120.245 / 70.612 = 1.703 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=70.612 = 960.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=120.245 = 1040.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=95.429 = 800.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 5.102(m2) 重量 = 117.357 kN 相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂 Zw = 1.296 (m) 相对于验算截面外边沿，Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于验算截面外边沿，Ex的力臂 Zy = 1.446 (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 120.201(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m) 相对于验算截面外边沿，合力作用力臂 Zn = 0.741(m) 截面宽度 B = 1.350 (m) 偏心距 e1 = -0.066(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.066 = 0.250*1.350 = 0.338(m) 截面上压应力: 面坡=63.062 背坡=115.013(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 115.013 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -0.818 = 80.000(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 = 120.201(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.350(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.956 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 120.201 = 909.269(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足: 计算值= 120.201 = 869.221(kN)(六) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m)处的库仑积极土压力 无荷载时的破裂角 = 39.765(度) 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 39.765(度) Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN) 作用点高度 Zy=1.346(m) 墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂 Zw = 1.056 (m) 相对于验算截面外边沿，Ey的力臂 Zx = 1.487 (m) 相对于验算截面外边沿，Ex的力臂 Zy = 1.346 (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 104.010(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m) 相对于验算截面外边沿，合力作用力臂 Zn = 0.600(m) 截面宽度 B = 1.150 (m) 偏心距 e1 = -0.025(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.025 = 0.250*1.150 = 0.287(m) 截面上压应力: 面坡=78.876 背坡=102.012(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 102.012 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -4.888 = 80.000(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 = 104.010(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.150(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.953 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 104.010 = 792.217(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足: 计算值= 104.010 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 35.884(kN) 0.0 地基土摩擦系数 = 0.500 地基土层水平向: 滑移力= 46.977(kN) 抗滑力= 61.947(kN) 地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.319 1.300(二) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 1.289 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 1.446 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 67.947(kN-m) 抗倾覆力矩= 158.790(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.337 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 60.059(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 = 126.313(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=90.843(kN-m) 基础底面宽度 B = 1.324 (m) 偏心距 e = -0.057(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 0.719(m) 基底压应力: 趾部=70.612 踵部=120.245(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 120.245 / 70.612 = 1.703 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221(m) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=70.612 = 960.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=120.245 = 1040.000(kPa) 地基平均承载力验算满足: 压应力=95.429 = 800.000(kPa)(四) 基础强度验算 基础为天然地基，不作强度验算(五) 墙底截面强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 5.102(m2) 重量 = 117.357 kN 相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂 Zw = 1.296 (m) 相对于验算截面外边沿，Ey的力臂 Zx = 1.712 (m) 相对于验算截面外边沿，Ex的力臂 Zy = 1.446 (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 120.201(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=89.026(kN-m) 相对于验算截面外边沿，合力作用力臂 Zn = 0.741(m) 截面宽度 B = 1.350 (m) 偏心距 e1 = -0.066(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.066 = 0.250*1.350 = 0.338(m) 截面上压应力: 面坡=63.062 背坡=115.013(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 115.013 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -0.818 = 80.000(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 = 120.201(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.972 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.350(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.956 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 120.201 = 909.269(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足: 计算值= 120.201 = 869.221(kN)(六) 台顶截面强度验算 土压力计算 计算高度为 3.850(m)处的库仑积极土压力 无荷载时的破裂角 = 39.765(度) 按实际墙背计算得到: 第1破裂角： 39.765(度) Ea=36.049 Ex=35.983 Ey=2.178(kN) 作用点高度 Zy=1.346(m) 墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 强度验算 验算截面以上，墙身截面积 = 4.427(m2) 重量 = 101.832 kN 相对于验算截面外边沿，墙身重力的力臂 Zw = 1.056 (m) 相对于验算截面外边沿，Ey的力臂 Zx = 1.487 (m) 相对于验算截面外边沿，Ex的力臂 Zy = 1.346 (m)允许应力法: 法向应力检算: 作用于验算截面的总竖向力 = 104.010(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=62.356(kN-m) 相对于验算截面外边沿，合力作用力臂 Zn = 0.600(m) 截面宽度 B = 1.150 (m) 偏心距 e1 = -0.025(m) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.025 = 0.250*1.150 = 0.287(m) 截面上压应力: 面坡=78.876 背坡=102.012(kPa) 压应力验算满足: 计算值= 102.012 = 800.000(kPa) 切向应力检算: 剪应力验算满足: 计算值= -4.888 = 80.000(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 = 104.010(kN) 轴心力偏心影响系数k = 0.995 挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.150(m2) 材料抗压极限强度Ra = 1600.000(kPa) 圬工构件或材料的抗力分项系数f = 2.310 偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数k = 0.953 计算强度时: 强度验算满足: 计算值= 104.010 = 792.217(kN) 计算稳定期: 稳定验算满足: 计算值= 104.010 1.300 滑动稳定方程验算最不利为：组合1(组合1) 滑动稳定方程满足: 方程值 = 35.884(kN) 0.0 安全系数最不利为：组合1(组合1) 抗滑力 = 63.157(kN),滑移力 = 34.580(kN)。 地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.319 1.300(二) 倾覆验算 安全系数最不利为：组合1(组合1) 抗倾覆力矩 = 158.790(kN-M),倾覆力矩 = 67.947(kN-m)。 倾覆验算满足: K0 = 2.337 1.500 倾覆稳定方程验算最不利为：组合1(组合1) 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 60.059(kN-m) 0.0(三) 地基验算 作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(组合1) 作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.057 = 0.167*1.324 = 0.221(m) 墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(组合1) 墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=70.612 = 960.000(kPa) 墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(组合1) 墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=120.245 = 1040.000(kPa)地基平均承载力验算最不利为：组合1(组合1) 地基平均承载力验算满足: 压应力=95.429 = 800.000(kPa)(四) 基础验算不做强度计算。(五) 墙底截面强度验算允许应力法: 截面上偏心距验算最不利为：组合1(组合1) 截面上偏心距验算满足: e1= -0.066 = 0.250*1.350 = 0.338(m) 压应力验算最不利为：组合3(组合3) 压应力验算满足: 计算值= 115.013 = 800.000(kPa) 拉应力验算最不利为：组合1(组合1) 拉应力验算满足: 计算值= 0.000 = 80.000(kPa) 剪应力验算最不利为：组合1(组合1) 剪应力验算满足: 计算值= -0.818 = 80.000(kPa)极限状态法: 强度验算最不利为：组合3(组合3) 强度验算满足: 计算值= 120.201 = 909.269(kN) 稳定验算最不利为：组合3(组合3) 稳定验算满足: 计算值= 120.201 = 869.221(kN)(六) 台顶截面强度验算允许应力法: 截面上偏心距验算最不利为：组合1(组合1) 截面上偏心距验