1、重力式擋土墻設計任務書一、 目的本課程設計任務是路基工程重要內容，通過系統地完成擋土墻的課程設計掌握工程設計的基本方法、步驟，鞏固和深化所學知識，為進一步掌握本課程打下基礎。二、 涉及內容（一）題目：重力式擋土墻設計（二）設計資料：某新建公路K2+310 K2+420路段擬采用漿砌片石重力式路肩墻，具體設計資料列于下：1、 路線技術標準：一般三級公路，設計速度40Km/h;路基寬8.5m;2、 橫斷面原地面實測值及路基設計標高如表1所示；表1 實測橫斷面左側樁號右側中樁標高路基設計標高-0.8、 -1.08 6K2+3101.6.、 2.06 6623.45630.57-1.0、 -1.68

2、6K2+3301.8、 1.66 8624.08630.62-1、 -2.08 6K2+3500.4、 0.84 10624.62630.68-1.0、 -0.810 4K2+3700.8、 1.06 8624.51630.73-1.0、 -2.08 6K2+3901.0、 1.25 9624.30630.79-1.0、 -1.27 7K2+4001.4、 06 8625.08630.85-0.4、 -1.28 6K2+4200.4 、0.2 2 12625.03630.913、 K2+370擋土墻橫斷面布置及擋土墻形式如圖1所示（參考）；4、 填料為砂性土，其密度=18KN/m³，

3、計算內摩擦角=35°，填料與墻背間的摩擦角=/2；5、 地基為密實的砂礫石地基，其容許承載力=450Kpa，基底摩擦系數µ=0.456、 墻身材料采用5號片石，砌體密度=22 KN/m³，砌體容許壓應力=600 Kpa，容許剪應力=100 Kpa；三、 具體要求： 擋土墻設計包括擋土墻的平面、立面、橫斷面設計，其中擋土墻橫斷面設計以K2+370橫斷面為例。大致步驟如下：1、 擋土墻平面、立面布置；2、 擋土墻橫斷面布置，并擬定斷面尺寸；3、 計算主動土壓力；4、 驗算擋土墻抗滑、抗傾覆穩定性；5、 驗算基底應力及偏心距；6、 擋土墻的伸縮縫與沉降縫，以及排水設計；

4、7、 繪制擋土墻立面、橫斷面；8、 編制設計說明書。四、 設計完成后應提交的文件：1、 擋土墻平面、立面與橫斷面圖；2、 設計計算說明書；3、 寫出設計小結。五、要求文字整潔，全部完成設計圖表后，應按一定順序裝訂成冊，所有圖表格式應符合工程設計要求；學生應獨立完成設計，發揮獨立思考能力，主動查找有關資料。五、 主要參考資料1、 俞高明，金仲秋編著.公路工程.北京：人民交通出版社出版.2005年10月。2、 姚祖康編著.道路路基和路面工程.上海：同濟大學出版社.1994年7月。3、 夏連學，趙衛平編著.路基路面工程.北京：人民交通出版社出版.1997年9月。4、 鄧學鈞主編.路基路面工程. 北京

5、：人民交通出版社出版.2002年2月。5、 中華人民共和國行業標準公路工程技術標準 （JTG B01-2003），北京：人民交通出版社出版.6、 中華人民共和國行業標準公路路基設計規范 （JTG D30-2004），北京：人民交通出版社出版.(執筆：鄭丹燕)設 計方案一 擬定擋土墻尺寸如圖所示 1.壞棱體長度L,由設計資料知=35°=/2；=11.30993247滑動面與水平面的夾角為，設=+因為墻頂水平，所以由公式ctg=-tg()+ 代入數據后得ctg=0.028755709即=88.35287314º ，由公式L=H(tg+ctg)可計算得L=2.058711381m

6、（因為H=9m）。2.求擋土墻的計算長度B,由設計資料知該路是一般三級公路，計算荷載為汽車20，掛100。本設計取擋土墻的分段長度為15m，公路橋涵通用設計規范（JTG D60-2004）規定擋土墻的計算長度按公式B=13+Htg30但不超過擋土墻得分段長度，經計算取計算長度B=15m，則破裂面寬度方向上可布置一列車的半軸重，在分段長度方向上只能布置一輛重車，如圖所示：G=（60+120+120）/2=150KN換算成等代均布土層厚度h=G/BL=0.269857m。 3.求主動土壓力 由公式=H(H+2h)K/2，由課本土質學與土力學P153表7-2查值內插求得K=0.334,則把有關數據帶

7、入上式得=258.0874226KN, 因為與水平面間的夾角=+=17.5+11.30993247=28.80993247º, =cos=226.1421751KN, =sin=124.3737687KN。4.擋土墻抗滑驗算擋土墻自重G=22×（0.82.6）×9/2=336.6 KN則抗滑穩定系數K=µ(G+)/代入數據得K=0.91729<1.3,所以該擋土墻穩定性不足，需要重新設計。方案二 擬定擋土墻尺寸如圖所示 1.求破壞棱體長度L,由設計資料知=35°=/2；=16.7º滑動面與水平面的夾角為，設=+因為墻頂水平，所以

8、由公式ctg=-tg()+ 代入數據后得ctg=0.44506519即=66.00781834º ，由公式L=H(tg+ctg)可計算得L=6.70571611m（因為H=9m）。2.求擋土墻的計算長度B,由設計資料知該路是一般三級公路，計算荷載為汽車 20，掛100。本設計取擋土墻的分段長度為15m，公路橋涵通用設計規范（JTG D60-2004）規定擋土墻的計算長度按公式B=13+Htg30但不超過擋土墻得分段長度，經計算取計算長度B=15m，則破裂面寬度方向上可布置兩列汽-20重車，在分段長度方向上只能布置一輛重車，如圖所示，所以在B×L面積內布置的汽車軸重G=2&#

9、215;（60+120+120）=600KN換算成等代均布土層厚度h=G/BL=0.3668752053m。3.求主動土壓力 由公式=H(H+2h)K/2，由課本土質學與土力學P153表7-2查值內插求得K=0.4003,則把有關數據帶入上式得=315.61KN, 因為與水平面間的夾角=+=17.5º+16.7º=34.2º, =cos=261.0349KN, =sin=177.399KN。4.擋土墻抗滑驗算擋土墻自重G=22×（14.6）×9/2=554.4KN則抗滑穩定系數K=µ(G+)/代入數據得K=1。26<1.3,所以

10、該擋土墻穩定性不足，需要重新設計。方案三 擬定擋土墻尺寸如圖所示1.求破壞棱體長度L,由設計資料知=35°=/2；=19.28333º滑動面與水平面的夾角為，設=+因為墻頂水平，所以由公式ctg=-tg()+ 代入數據后得ctg=0.426926253即=66.88109171º ，由公式L=H(tg+ctg)可計算得L=6.9911552697m（因為H=9m）。2.求擋土墻的計算長度B,由設計資料知該路是一般三級公路，計算荷載為汽車20，掛100。本設計取擋土墻的分段長度為15m，公路橋涵通用設計規范（JTG D60-2004）規定擋土墻的計算長度按公式B=1

11、3+Htg30但不超過擋土墻得分段長度，經計算取計算長度B=15m，則破裂面寬度方向上可布置兩列汽-20重車和一列重車的一側車輪，在分段長度方向上只能布置一輛重車，如圖所示，所以在B×L面積內布置的汽車軸重G=2.5×（60+120+120）=750KN換算成等代均布土層厚度h=G/BL=0.3973274331m。3.求主動土壓力 由公式=H(H+2h)K/2，由課本土質學與土力學P153表7-2查值內插求得K=0.44938333,則把有關數據帶入上式得=356.5259242KN, 因為與水平面間的夾角=+=17.5º+19.2833º=36.78

12、33º, =cos=285.5436042KN, =sin=213.4843899KN。的作用點距墻腳B點的豎直距離C為：C=H（H+3h）/3（H+2h），C=d(d+3d) /3(d+2d),其中d=Htg, d= htg,代入數據解得C=3.121697223m, C=1.092183497m。4.擋土墻抗滑驗算擋土墻自重G=22×（14.35+0.9）×9/2=618.75KN則抗滑穩定系數K=µ(G+)/代入數據得K=1.31155>1.3,所以該擋土墻穩定性滿足要求。1.驗算抗傾覆能力由公式K=M/M計算要求抗傾覆系數K1.5（主要荷載

13、組合）M=0.5×0.9×9×1×22×0.9×2/31.1×9×22×(0.9+1.1/2)+0.5×3.15×9×22×(23.15/3)213.4843899×(5.151.092)=2186.732154KN·mM=285.5436042×3.121697223=891.3806763 KN·m所以K=2186.732154/891.3806763=2.453196722>1.5即該擋土墻的抗傾覆能力滿足要求。1

14、.驗算基底應力求圖的形心位置，對y軸求面積矩SF×0.9×2/3SF×(0.9+1.1/2)SF×(2+3.15/3)=S·x解得x=2.134m則基底合力的發向分力對0點的力臂Z=（MM）/N=G·x+×(5.15C)×C/( G+)，代入數據得Z=1.556895848m則偏心距e=|B/2Z|=5.15/21.557=1.018mB/6=5.15/6=0.8583<e,基底將出現拉應力，現采取展寬墻趾的措施如圖所示B=6.15m則e=|B/2 Z|=1.018m, B/6=6.15/6=1.025m ,

15、e<B/6,此時基底將不會出現拉應力。墻趾和墻踵處的壓應力為= N(1±6e/B)/B代入數據得=269.721 KPa和0.924Kpa,符合基底最大壓應力小于地基容許承載力=450Kpa，在e>B/6情況下應力重分布基底最大壓應力=2 N/3Z=4N/3（B2e）=356.341Kpa，也滿足<=450Kpa。1.驗算墻身截面強度計算墻身底基礎頂截面強度，由前計算知該圖形的形心位置距墻趾的距離x=2.134m作用的土壓力=18×8.25×(8.252×0.3973)×0.44938=301.786KN, =241.702K

16、N, =180.7066KN,墻身自重G=8.25×22×(1.14.813)/2=536.60475KN, C=2.870806197m, C=1.0044m, Z=1.5324m, e=0.8745m, B/6=0.802m 則e>B/6，該截面出現拉應力，=（536.60475+180.7066）(16e/B)/4.813=13.4389Kpa小于容許拉應力=80Kpa，該截面強度符合要求。因為e>B/6，壓應力重分布，則該截面最大壓應力為=2（G+）/3Z=312.0644523Kpa,該截面的剪應力=（G+）×f/B=-9.3959Kpa<=100Kpa，(取摩擦系數f=0.4)各項應力均符合要求。課程設計小結1、 根據設計資料確定路面和原地面的高差，并考慮擋土墻有一定的埋置深度。初步擬定路肩擋土墻的斷面尺寸，即頂寬為0.8米，底寬為2.6米墻背采用1：0.2的坡度，墻面豎直 ，經計算該擋土墻的抗滑穩定性不足，K=0.917。2、 重新設計擋土墻的斷面尺寸頂寬為1米，底寬為4.6米墻背采用1：0.3的坡度，墻面采用1：0.1的坡度，進一步增大擋土墻的自重，經計算抗滑穩定性抗滑穩定性系數K=1.26仍達不到要求的1.3，還需重新設計斷面。3、 斷面