衡重式挡土墙

1、 衡重式挡土墙

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原始条件:

墙身尺寸:

墙身总高: 9.600(m)

上墙高: 3.400(m)

墙顶宽: 0.660(m)

台宽: 1.500(m)

面坡倾斜坡度: 1:0.150

上墙背坡倾斜坡度: 1:0.200

下墙背坡倾斜坡度: 1:-0.200

采用1个扩展墙址台阶:

墙趾台阶b1: 0.300(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: 0.200:1

下墙土压力计算方法: 力多边形法

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: 19.000(kN/m3)

墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度)

地基土容重: 18.000(kN/m3)

修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa)

地基土容许承载力提高系数:

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)

坡线土柱:

坡面线段数: 2

折线序号 水平投影长(m) 1 3.000 2 5.000 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)

竖向投影长(m) 2.000 0.000 换算土柱数

0

0

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组合1（仅取一种组合计算）

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组合系数: 1.000

1. 挡土墙结构重力 分项系数 = 1.000 √

2. 填土重力 分项系数 = 1.000 √

3. 填土侧压力 分项系数 = 1.000 √

4. 车辆荷载引起的土侧压力 分项系数 = 1.000 √

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[土压力计算] 计算高度为 10.242(m)处的库仑主动土压力

计算上墙土压力

无荷载时的破裂角 = 31.060(度)

按假想墙背计算得到:

第1破裂角： 32.720(度)

Ea=148.041 Ex=56.2 Ey=136.937(kN) 作用点高度 Zy=1.260(m)

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：

第2破裂角=17.2(度) 第1破裂角=31.060(度)

Ea=102.147 Ex=62.124 Ey=81.085(kN) 作用点高度 Zy=1.465(m)

计算下墙土压力

无荷载时的破裂角 = 34.222(度)

按力多边形法计算得到:

破裂角： 34.222(度)

Ea=201.028 Ex=199.855 Ey=21.676(kN) 作用点高度 Zy=2.979(m)

墙身截面积 = 25.299(m2) 重量 = 581.869 kN

衡重台上填料重 = 90.539(kN) 重心坐标(1.9,-1.6)(相对于墙面坡上角点)

(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 = 11.310 (度)

Wn = 659.350(kN) En = 152.144(kN) Wt = 131.870(kN) Et = 236.739(kN)

滑移力= 104.869(kN) 抗滑力= 405.747(kN)

滑移验算满足: Kc = 3.869 > 1.300

滑动稳定方程验算：

滑动稳定方程满足: 方程值 = 353.905(kN) > 0.0

地基土摩擦系数 = 0.500

地基土层水平向: 滑移力= 261.979(kN) 抗滑力= 396.867(kN)

地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.515 > 1.300

(二) 倾覆稳定性验算

相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 2.308 (m)

相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 4.117 (m)

相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 7.665 (m)

相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 3.807 (m)

相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 2.337 (m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩= 943.130(kN-m) 抗倾覆力矩= 2066.104(kN-m)

倾覆验算满足: K0 = 2.191 > 1.500

倾覆稳定方程验算：

倾覆稳定方程满足: 方程值 = 793.025(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 = 811.494(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1122.975(kN-m)

基础底面宽度 B = 3.275 (m) 偏心距 e = 0.2(m)

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.384(m)

基底压应力: 趾部=362.948 踵部=132.600(kPa)

最大应力与最小应力之比 = 362.948 / 132.600 = 2.737

作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.2 <= 0.167*3.275 = 0.6(m)

墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=362.948 <= 600.000(kPa)

墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=132.600 <= 650.000(kPa)

地基平均承载力验算满足: 压应力=247.774 <= 500.000(kPa)

(四) 基础强度验算

基础为天然地基，不作强度验算

(五) 上墙截面强度验算

上墙重力 Ws = 98.141 (kN)

上墙墙背处的 Ex = 62.124 (kN)

上墙墙背处的 Ey = 12.425 (kN)

相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 0.8 (m)

相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 1.465 (m)

相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 1.557 (m)

[容许应力法]:

法向应力检算:

相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 0.141(m)

截面宽度 B = 1.850 (m) 偏心距 e1 = 0.784(m)

截面上偏心距验算不满足: e1= 0.784 > 0.250*1.850 = 0.463(m)

截面上压应力: 面坡=211.665 背坡=-92.134(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 211.665 <= 800.000(kPa)

拉应力验算不满足: 计算值= 92.134 > 80.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= 9.674 <= 80.000(kPa)

斜截面剪应力检算

斜剪应力验算满足: 计算值= 41.598 <= 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 = 110.566(kN)

轴心力偏心影响系数醟 = 0.233

挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 1.850(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鉬 = 2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 0.981

计算强度时:

强度验算满足: 计算值= 110.566 <= 298.521(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足: 计算值= 110.566 <= 292.8(kN)

(六) 墙底截面强度验算

验算截面以上，墙身截面积 = 24.226(m2) 重量 = 557.198 kN

相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.313 (m)

[容许应力法]:

法向应力检算:

作用于截面总竖向力 = 750.498(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=1106.215(kN-m)

相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.474(m)

截面宽度 B = 3.340 (m) 偏心距 e1 = 0.196(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.196 <= 0.250*3.340 = 0.835(m)

截面上压应力: 面坡=303.826 背坡=145.574(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 303.826 <= 800.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -11.443 <= 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 = 750.498(kN)

轴心力偏心影响系数醟 = 0.960

挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 3.340(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鉬 = 2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 0.968

计算强度时:

强度验算满足: 计算值= 750.498 <= 2221.592(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足: 计算值= 750.498 <= 2149.911(kN)

(七) 台顶截面强度验算

[土压力计算] 计算高度为 9.100(m)处的库仑主动土压力

计算上墙土压力

无荷载时的破裂角 = 31.060(度)

按假想墙背计算得到:

第1破裂角： 32.720(度)

Ea=148.041 Ex=56.2 Ey=136.937(kN) 作用点高度 Zy=1.260(m)

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：

第2破裂角=17.2(度) 第1破裂角=31.060(度)

Ea=102.147 Ex=62.124 Ey=81.085(kN) 作用点高度 Zy=1.465(m)

计算下墙土压力

无荷载时的破裂角 = 34.075(度)

按力多边形法计算得到:

破裂角： 34.075(度)

Ea=156.451 Ex=155.539 Ey=16.870(kN) 作用点高度 Zy=2.522(m)

[强度验算]

验算截面以上，墙身截面积 = 22.550(m2) 重量 = 518.4 kN

相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂 Zw = 2.358 (m)

[容许应力法]:

法向应力检算:

作用于截面总竖向力 = 707.137(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=830.127(kN-m)

相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.174(m)

截面宽度 B = 3.065 (m) 偏心距 e1 = 0.359(m)

截面上偏心距验算满足: e1= 0.359 <= 0.250*3.065 = 0.766(m)

截面上压应力: 面坡=392.661 背坡=68.767(kPa)

压应力验算满足: 计算值= 392.661 <= 800.000(kPa)

切向应力检算:

剪应力验算满足: 计算值= -21.270 <= 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 = 707.137(kN)

轴心力偏心影响系数醟 = 0.859

挡墙构件的计算截面每沿米面积A = 3.065(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鉬 = 2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数豮 = 0.959

计算强度时:

强度验算满足: 计算值= 707.137 <= 1823.443(kN)

计算稳定时:

稳定验算满足: 计算值= 707.137 <= 1749.052(kN)

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