擋土墻課程設(shè)計(jì)..

1、成都學(xué)院課程名稱：學(xué)院：專業(yè)：學(xué)號(hào)：年級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：二O一五年九月目錄1 .設(shè)計(jì)基本資料12 .擬定擋土墻截面尺寸13 .擋土墻自重及重心計(jì)算24 .墻后填土和車輛荷載所引起的土壓力計(jì)算35 .按基礎(chǔ)寬、深作修正的地基承載力特征值的計(jì)算56 .基底合力的偏心距驗(yàn)算67 .地基承載力驗(yàn)算78 .擋土墻及基礎(chǔ)沿基底平面和墻踵處地基水平面滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算79 .擋土墻繞墻趾點(diǎn)的傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算910 .擋土墻身正截面強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算取基頂截面為驗(yàn)算911 .參考文獻(xiàn)14重力式擋土墻計(jì)算書1 .設(shè)計(jì)基本資料墻身及基礎(chǔ)填料及地基擋土類型仰斜式路肩墻填料不恢重度7(kN/m3)砂類土19墻高H(m)5.0

2、0填料內(nèi)摩擦角N()35墻間坡度1:0.25填料與墻背摩擦角6%墻背坡度1:0.25基礎(chǔ)頂面埋深(nj)1.08砌筑材料M5漿砌MU50>t石地基土類別重度乙(kN/m3)密實(shí)砂類土21砌筑材料的重度工(kN/m3)22.8地基土承載力特征值fa(kN)428地基坡度tan300.20基底與地基土摩擦系數(shù)片0.40療工砌體間的摩擦系數(shù)N0.70地基土摩擦系數(shù)也0.80公路等級(jí)及荷載強(qiáng)度片石砂漿砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值公路等級(jí)一級(jí)抗壓fed(MPa)0.98汽車柿裁標(biāo)準(zhǔn)公路I-級(jí)軸心抗拉ftd(MPa)0.328墻頂護(hù)欄荷強(qiáng)度2qL(kN/m)9.8彎曲抗拉ftmd(MPa)0.352直接抗剪fvd

3、(MPa)0.4002 .擬定擋土墻截面尺寸已建擋土墻的截面尺寸見圖1,試規(guī)范規(guī)定對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算:S1肛腦質(zhì)尺寸(鄲:mm)3 .擋土墻自重及重心計(jì)算取單位墻長(zhǎng)(1m),如圖2所示，將擋土墻截面劃分為三部分，截面各部分對(duì)應(yīng)的墻體重量為：G1=22.81.205.01=136.8(KN)G2=22.81.500.51=17.1(KN)G3=22.81.500.29/2=4.95®KN)截面各部分的重心至墻趾(口1)的距離：乙=0.30.50.25(50.251.2)/2=1.65(m)Z2=0.50.25/21.5/2=0.81(m)Z3=(1.51.43)/3=0.98(m)單位墻長(zhǎng)的

4、自重重力為：G0=G1G2G3=136.817.14.959二1585(kN)全截面重心至墻趾的距離:Z0=(ZiGiZ2G2Z3G3)/G0143.35二(1.65123.60,8115.230.984.52)=1.54(m)82(單位;nm)4.墻后填土和車輛荷載所引起的土壓力計(jì)算當(dāng)墻身高度為5m時(shí)，附加荷載標(biāo)準(zhǔn)值：-2q-16.25(kN/m)換算等代均布土層厚度為：h0=q;但2=0,86(m)19因基礎(chǔ)埋置較淺，不計(jì)墻前被動(dòng)土壓力。當(dāng)采用庫侖土壓力理論計(jì)算墻后填土和車輛荷載引起的主動(dòng)土壓力時(shí)候，計(jì)算圖式如圖3所示：13擋土肘勵(lì)計(jì)算酎俾隹mm)按土壓力計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果如下:-arct

5、an(-0.25)-14.04,'=：=35-14.0435/2=38.46八2dh0A-tanH(H2h。)因d=0,故A=Tan:=0.25tan?-tan'(cot:tan-)(tan-A)=-tan38.46.(cot35tan38.46)(tan38.460.25)=0.73,口=36.11K=cos(u)(tanftan;)tan36.11-0.25=cos(36.1135)0.16sin(36.1138.46)hi=tantan墻頂至后踵點(diǎn)(。2)的墻背高度為：H=5.79(m)K1=12hoZy十h0一5.790.86-H=331.30-0.29=1.86(m)

6、,hi2ho20.86,“1=1=1=1.30HH5.79后踵點(diǎn)土壓力為：E-1K-K1H2-1190.161.305.792=66.24(kN/m)22單位墻長(zhǎng)(1m)上土壓力的水平分量：Ex=Ecos(：、)1=66.24cos(-14.0417.5)1=66.12(kN)單位墻長(zhǎng)(1m)上土壓力的豎直分量：Ey=Esin(：、.)1=66.24sin(-14.0417.5)1=4.00(kN)土壓力水平分量的作用點(diǎn)至墻趾的距離:土壓力豎直分量的作用點(diǎn)至墻趾的距離：Zx=B4-(Zy：H)tan：=1.43-(1.860.29)tan(-14.04)=1.97(m)5.按基礎(chǔ)寬、深作修正的

7、地基承載力特征值f1：的計(jì)算基礎(chǔ)最小深(算至墻趾點(diǎn))：h埋=1.6+H2=1.6+0.5=2.10(m)>1.0(m)符合基礎(chǔ)最小埋深的規(guī)定；但h埋<3.0m),且基礎(chǔ)寬度B1=1.43<2.0(m)'所以修正后的地基承載力特征值f等于地基承載力特征值fao當(dāng)采用荷載組合H時(shí)，地基承載力特征值提高系數(shù)K=1.0,一，故fa=1.0x428=428(kPa)驗(yàn)算地基承載力時(shí)，計(jì)入作用在擋土墻頂面的護(hù)欄荷載強(qiáng)度qL與車輛附加荷載標(biāo)準(zhǔn)值q,基底應(yīng)力計(jì)算的力系圖可參見圖4.qL=7.BKNq=L6.25kN/r£圖4擋土蠟物婚算力祁式評(píng)住rm6.基底合力的偏心距驗(yàn)算

8、按規(guī)定：在地基承載力計(jì)算中，基礎(chǔ)的作用效應(yīng)取正常使用極限狀態(tài)下作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。作用于基底形心處的彎矩：-一UB4)cB4'cfeeB41Mk=G0MZ0-1+qLX0.5X1.925-,i+qM0.7M2.525-1(2廠<2廠<2J.匚仁B4、匚口AH7Ey.Zx1|-EyZx-I2)22)11.43、''1.43、,=158.859父1.541+7.8父0.5父1.925-1+16.25父0.7父2.525<2)22)<1.43I24.001.97-66.1220.291.86=28.835(kNm)2作用于傾斜基底的垂直力：Nk=G0(q

9、L0.5q0.7)EyCos0Exsin0=158.859(7.80.516.250.7)4.001cos11.3166.12sin11.31=195.38(kN)傾斜于基底合力的偏心距為:e0-MkNk16.040.087(m)：183.43B411.46=0.243(m)偏心距驗(yàn)算符合規(guī)定。7.地基承載力驗(yàn)算PmaxNkB416e01.B41)183.43X1.460.08716-170.56(kPa)1.46''NkPmin一B41183.43x1.460.0871 -6-80.72(kPa)1.46''基底最大壓應(yīng)力與地基承載力特征值比較:Pmax=17

10、0.56(kPa):二f：=408(kpa)地基承載力驗(yàn)算通過。帽沿骷雌鼾面胸酸仕瓣圖式辟隹曾n8 .擋土墻及基礎(chǔ)沿基底平面、墻踵處地基水平面的滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算按規(guī)定:計(jì)算擋土墻及地基穩(wěn)定時(shí)，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下的作用效應(yīng)組合。(1)沿基地平面滑動(dòng)的穩(wěn)定性驗(yàn)算(圖5)不計(jì)墻前填土的被動(dòng)土壓力，即Ep=0,計(jì)入作用于墻頂?shù)淖o(hù)欄重力。滑動(dòng)穩(wěn)定方程應(yīng)符合：8.1 G。Qi(EyExtan°)N(1.1G。QiEy)taq)-Q1EX0按規(guī)定，土壓力作用的綜合效應(yīng)增長(zhǎng)對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)起不利作用時(shí)，兀1=1.4,則有：X(158.859+7.8x0.5)+1.4黑(4.00+66.12黑0.

11、2)k0.4+1.1黑(158.859+7.8x0.5)+1.4父4.00】X0.2-1.4x66.12=28.2(kN)>0符合沿基底傾斜平面滑動(dòng)穩(wěn)定方程的規(guī)定?？够瑒?dòng)穩(wěn)定系數(shù)：N=G°EyqL0.5=158.8594.007.80.5=166.76(kN)口(NExtan：0)J1(166.7666.120.2)0.4Kn=2.2ExNtan：066.12-166.760.2規(guī)定，荷載組合II時(shí)，抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc=1.83>1.3,故本例沿傾斜基底的抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)，符合規(guī)范的規(guī)定。(2)沿過墻踵點(diǎn)水平面滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算(見圖6)計(jì)入傾斜基底與水平滑動(dòng)面之間的土楔的重力

12、AN,砂性土粘聚力c=0N=1.43M0.29父21/2=4.35(kN)滑動(dòng)穩(wěn)定方程應(yīng)符合：(1.1G。Q1Ey)n-Q1Ex=1.1M(158.859+7.8M0.5)+1.4父4.00卜0.80-1.4父66.12=55.14(KN)0即：計(jì)算結(jié)果符合滑動(dòng)穩(wěn)定方程的規(guī)定0抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)：Kc=2.071.3(158.8597.80.54.004.35)0.866.12符合本細(xì)則抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)的規(guī)定GLEEx裕淵腦好面胭獻(xiàn)齦耨或®位mm)9 .擋土墻繞墻趾點(diǎn)的傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算不計(jì)墻前填土的被動(dòng)土壓力，(1)傾覆穩(wěn)定方程應(yīng)符合：0.8GoZo+G(EyZx-ExZy)>0即：0.

13、8父(158.8591.54+7.8父0.5父1.925)+1.4父(4.00父1.9766.12父1.86)=40.576(kNm)0,計(jì)算結(jié)果符合傾覆穩(wěn)定方程的規(guī)定。(2)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：規(guī)定，荷載組合II時(shí)，抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)K。之1.50，故本例的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)符合規(guī)定。10 .擋土墻身正截面強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算取基頂截面為驗(yàn)算截面(1)基頂截面壓力計(jì)算(圖7)a7塞頂新f士匹加t算國(guó)丸彈也mn)由墻踵點(diǎn)土壓力的計(jì)算結(jié)果：心=0.16,ho=0.86(m)；基頂截面寬度：Bs=B2=1.20(m)；基頂截面處的計(jì)算墻高為：H=5.0(m)。42h020.86按：Ki=1=1=1.34;H51c1

14、C基頂處的士壓力為：E=，KaK1H2=1190.161.3452=50.92(kN/m)22單位墻長(zhǎng)(1m)上土壓力的水平分量：Ex=Ecos(«+6)=50.92Mcos(14.04二+17.5,)=50.83(kN)單位墻長(zhǎng)(1m)上土壓力的豎直分量:Ey=EMsin(口+6)=50.92sin(14.04二+17.5二)=3.07(kN)H.h0-I33K1土壓力水平分量的作用點(diǎn)至基頂截面前緣的力臂長(zhǎng)度:5.000.86=1.88(m)331.34土壓力豎直分量的作用點(diǎn)至基頂截面前緣的力臂長(zhǎng)度:Zx=BSH1tan：=1.201.88tan(14.04)=1.67(m)(2)

15、基頂截面偏心距驗(yàn)算：截面寬度：Bs=B2=1.20(m)取單位墻長(zhǎng)(1m),基頂截面以上墻身自重：Ns=G1=136.8(kN)墻身重心至驗(yàn)算截面前緣力臂長(zhǎng)度：Zy=(Bs-Htan口)/2=1.2-5父tan(-14.04口)】/2=1.23(m)墻頂防撞護(hù)欄重量換算集中力：Nl=qL0.5-7.80.5=3.90(kN)護(hù)欄換算集中力至驗(yàn)算截面前緣的力臂長(zhǎng)度：ZL=0.25H1tamt=1.50(m)Ng=NsNl=136.83.9=140.7(kN)Nq1=Ey=3.07(kN)按公式計(jì)算，查表取綜合數(shù)應(yīng)組合系數(shù)中ZC=1.0,并按規(guī)定，取荷載分項(xiàng)系數(shù)Gg=1.2Jq1=1.4,截面形心

16、上的豎向力組合設(shè)計(jì)值為：Nd='-zc(gNgQ1NQ1)=1.0(1.2127.51.43.07)=157.30(kN)基底截面形心處，墻身自重及護(hù)欄重量作用的力矩：BsBsMg=Ns(Zss)Nl(Zls)22=136.8父(1.23-0.6)+3.9"1.5-0.6)=89.69(kNm)基底截面形心處，墻身自重及護(hù)欄重量作用的力矩：Me=EyZxExZy=3.07父(1.670.6)50.83黑1.88=-92.28(kNm)I2)'按規(guī)定，分別取作用分項(xiàng)系數(shù)：g=0.9,Q1=1.4根據(jù)規(guī)定，取綜合效應(yīng)組合系數(shù)中ZC=1.0截面形心上的總力矩組合設(shè)計(jì)值：Md

17、="zc(gMgq1Me)=0.989.691.4(-92.28)-48.47(kNm)查表得合力偏心距容許限值為：院】=0.25Bs=0.251.2=0.3(m)截面上的軸向力合力偏心距：e0=|凹上|=一48'7=0.29(m)<0.3(m)|Nd|157.30符合偏心距驗(yàn)算要求，應(yīng)按驗(yàn)算受壓構(gòu)件墻身承載力。(3)截面承載力驗(yàn)算：由前計(jì)算結(jié)果知，作用于截面形心上的豎向力組合設(shè)計(jì)值為：Nd=157.30(kN)按表規(guī)定，本擋土墻之結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為：丫。=1.0查表得長(zhǎng)細(xì)比修正系數(shù)：=1.3由公式計(jì)算構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比：:s=2：H/Bs=21.35.0/1.2=10.83按

18、規(guī)定：1s=0.002，曳="29_0.24Bs1.2由公式得構(gòu)件軸向力的偏心距e0和長(zhǎng)細(xì)比Ps對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)：1-256包甲k=鼻ML_1+12&)1+otsPs(Ps-3)k+1661IBs；L<Bs；j1-2560.2481=j=】1120.24210.00210.83(10.83-3)1160.2421=0.49A=1.0Bs=1.2(m2),由基本資料知：fed=0.98(Mpa)=980(kN/m2)墻身受壓構(gòu)件抗力效應(yīng)設(shè)計(jì)值：kAfed=0.491.2980=576.24(kN)因?yàn)?#165;0Nd=1.0M157.30=157.30(kN)c576.24(kN),符合本細(xì)貝U公式(6.3.8-1)的規(guī)定，所以截面尺寸滿足承載力驗(yàn)算要求。(4)正截面直接受剪驗(yàn)算：按規(guī)定，要求：0Vd-Afvd-JNGd計(jì)算截面上的剪力組合設(shè)計(jì)值：Vd=；Q1Ex=1.450.83=71.16(kN)NGd=zc(gNgqiNqi)=1.0(