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理正挡土墙设计软件应用实例(11月)

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理正软件在挡土墙设计中的应用
【摘 要】：本文以四川省旺苍县防洪堤项目为例，主要介绍理正软件在计算挡土墙土压力、验算稳定性等过程中的应用。
【关键词】：理正软件；挡土墙计算。

1、 确定挡土墙型式为衡重式挡土墙。
2、 挡土墙尺寸拟定：
首先根据河流的设计洪水位线和相关的水文资料，确定防洪堤堤顶高程；然后依据计算的冲刷深度确定挡土墙底部从地面以下的最小埋深；根据堤顶高程（挡土墙顶高）和最小埋深初步拟定挡土墙高度H。查《挡土墙设计实用手册》可知，挡土墙上墙高一般取0.45~0.55H，台宽一般取0.25~0.3H，上墙背坡斜率坡度一般取1：0.25~1：0.3，下墙背坡斜率坡度一般取-1：0.2~-1：0.4，墙底倾角一般取5°~10°，即坡率为1：5~1：20，挡墙面坡坡度根据功能使用要求，一般取0（直立）或为较大坡度。本项目以10m高挡土墙为例，具体尺寸选取如下：

3、 参数选取：
（1） 安全系数：
安全系数的选取如下，其中基底偏心距容许值为：1/6×B=1.13，截面偏心距容许值与抗震截面偏心距容许值均为：1/4×B=1.69（其中B表示墙底宽度）。其他安全系数的选取均于《挡土墙设计实用手册》查取：

（2） 计算参数选取：
其中墙后填土为碎石渣，内摩擦角为40°，粘聚力为0kPa，容重为19KN/m³，墙背与墙后填土摩擦角一般取墙后填土内摩擦角的1/2；地基土为卵石土，容重为1819KN/m³，内摩擦角为35°，摩擦系数为0.4；地基承载力按工程设计标准取值，本项目取500 kPa，墙底为碎石垫层，摩擦系数取0.5。墙身采用C20块石混凝土，容重为23KN/m³，容许压应力、容许剪应力和容许拉应力查《混凝土结构设计规范（GB 50010_2002）》可知：

4、 附加外力与坡线土柱：
（1） 确定坡面段数，即挡土墙后方结构设计线以及形成构造物后的地面线形成的坡线；
（2） 车辆荷载换算土柱：
①计算路基宽度内可并排车的列数，本项目路基面总宽3.5m，根据《公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）》中车辆布置尺寸，轮距为1.8m，车宽2.5m，路面上仅可通行1列此种车辆；
②计算每个车轮的位置：
土楔体的宽度为3m，布置宽度范围内的车轮及轮重表：
轮号 路边距离（m） 轮宽（m） 轮压（kN） 上轮压（kN）
01 0.5 0.3 15 15
02 2.3 0.3 15 15
03 0.5 0.6 60 60
04 2.3 0.6 60 60
05 0.5 0.6 60 60
06 2.3 0.6 60 60
07 0.5 0.6 70 70
08 2.3 0.6 70 70
09 0.5 0.6 70 70
10 2.3 0.6 70 70
③计算作用在路基上的车体的总重力：
荷载值SG=825kN
④计算布置长度：
B=13+H*tan30°=18.77（m）(H为挡墙高度)
⑤计算换算土柱的高度：
h=825÷（3×18.77×18）=0.814（m）
5、 挡土墙计算:
对挡土墙进行各组合最不利结果的验算：

(一) 滑移验算
安全系数最不利为：组合1(一般情况)
抗滑力 = 697.250(kN),滑移力 = 212.246(kN)。
滑移验算满足: Kc = 3.285 > 1.300
安全系数最不利为：组合1(一般情况)
抗滑力 = 697.250(kN),滑移力 = 212.246(kN)。
地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.985 > 1.300
(二) 倾覆验算
安全系数最不利为：组合1(一般情况)
抗倾覆力矩 = 5899.602(kN-M),倾覆力矩 = 989.461(kN-m)。
倾覆验算满足: K0 = 5.962 > 1.500
(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(一般情况)
作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.602 <= 1.130*5.901 = 6.668(m)
墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)
墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=90.884 <= 600.000(kPa)
墙踵处地基承载力验算最不利为：组合1(一般情况)
墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=377.547 <= 650.000(kPa)
地基平均承载力验算最不利为：组合1(一般情况)
地基平均承载力验算满足: 压应力=234.216 <= 500.000(kPa)
(四) 基础验算
不做强度计算。
(五) 上墙截面强度验算
[容许应力法]:
截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)
截面上偏心距验算满足: e1= 0.662 <= 1.690*2.800 = 4.732(m)
压应力验算最不利为：组合1(一般情况)
压应力验算满足: 计算值= 191.728 <= 2100.000(kPa)

拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)
拉应力验算满足: 计算值= 33.177 <= 150.000(kPa)
剪应力验算最不利为: 组合1(一般情况)
剪应力验算满足: 计算值= -21.384 <= 110.000(kPa)
斜截面剪应力检算最不利为: 组合1(一般情况)
斜剪应力验算满足: 计算值= 25.146 <= 110.000(kPa)
(六) 墙底截面强度验算
[容许应力法]:
截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)
截面上偏心距验算满足: e1= -0.576 <= 1.690*5.975 = 10.098(m)
压应力验算最不利为：组合1(一般情况)
压应力验算满足: 计算值= 359.798 <= 2100.000(kPa)
拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)
拉应力验算满足: 计算值= 0.000 <= 150.000(kPa)
剪应力验算最不利为: 组合1(一般情况)
剪应力验算满足: 计算值= -101.022 <= 110.000(kPa)
(七) 台顶截面强度验算
[容许应力法]:
截面上偏心距验算最不利为：组合1(一般情况)
截面上偏心距验算满足: e1= -0.146 <= 1.690*5.200 = 8.788(m)
压应力验算最不利为：组合1(一般情况)
压应力验算满足: 计算值= 257.067 <= 2100.000(kPa)
拉应力验算最不利为：组合1(一般情况)
拉应力验算满足: 计算值= 0.000 <= 150.000(kPa)
剪应力验算最不利为: 组合1(一般情况)
剪应力验算满足: 计算值= -103.109 <= 110.000(kPa)
验算结果为安全。

6、 若所选尺寸不满足要求，则重新选择挡土墙尺寸或修改挡土墙背坡坡度或相关参数（如背墙斜率坡度、台宽等），重复计算，直至挡土墙验算满足为止。

参考文献：
1、《理正软件教程》；
2、《挡土墙设计实用手册》（中国建筑工业出版社）；
3、《水工挡土墙设计规范（SL379-2007）》；
4、《混凝土结构设计规范（GB 50010_2002）》。
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