省道S206重力式挡土墙设计专业：土木工程班级：姓名：学号：二零一七年六月XXXXXXX大学建筑工程学院土木系道桥方向目录1、设计资料 (1)1.1基础资料 (1)1.2设计依据 (2)2、初拟挡土墙结构形式和尺寸 (3)3、确定车辆荷载 (4)4、破裂棱体位置确定 (5)4.1破裂角 的计算 (5)4.2验算破裂面是否交于荷载范围内 (5)5、土压力计算 (6)5.1土压力计算 (6)6、稳定性验算 (7)6.1受力分析 (7)6.2抗滑稳定性验算 (7)6.2.1 抗滑稳定性验算 (8)6.2.2抗滑动稳定性系数 (8)6.3抗倾覆稳定性验算 (9)6.3.1抗倾覆稳定性方程 (9)6.3.2抗倾覆稳定性系数 (9)6.4基底应力和合力偏心矩验算 (10)6.4.1 合力偏心矩计算 (10)6.4.2 基底应力计算 (10)6.5墙身截面应力计算 (11)7、改善措施 (13)7.1改善措施 (13)7.2工程数量表 (13)8、附属设施的设计 (14)8.1泄水孔设计 (14)8.2沉降缝与伸缩缝 (14)8.3墙厚排水层 (15)8.4结构大样图 (15)9、立面设计 (16)9.1整体布局 (16)9.2挡土墙总体方案布置图 (16)10、参考文献 (17)1、设计资料1.1基础资料省道S313，路基宽12米，路面宽9米，两侧路肩宽各1.5米。
在桩号K5+100-K5+200路段为填方路段，填方边坡坡度1：1.5。
为了保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，故设置路堤挡土墙，拟采用重力式挡土墙。
最大墙高见表1。
表1 挡土墙相关设计参数墙高、墙背仰斜坡度等初始拟定的尺寸详见表1所示，挡土墙顶宽1米，基底水平。
挡土墙分段长度为12-20米不等，初始拟定的挡墙断面形式如图1所示。
图1 初始拟定的路肩式挡土墙断面示意图1.土质情况详见表2 所示。
详见表3所示。
3.参数1、挡土墙前的被动土压力不计算；挡土墙上暂不考虑栏杆作用。
2、车辆荷载换算，按照墙高确定附加荷载强度进行换算，墙高小于2米时，取20kN/㎡，墙高大于10米时，取10kN/㎡，墙高在2-10米之间时，附加荷载强度用直线内插法计算。
3、按照最小墙高1.5米，最大墙高如表1所示，顶面高度相同，挡墙设置长度100米，挡土墙分段长度可以取12—20米不等，绘制挡土墙立面布置示意图，并标明泄水孔、沉降缝等设施。
1.2设计依据1.挡土墙课程设计任务书2.《公路路基设计规范》JTG D30--20153.《路基路面工程》（第四版）黄晓明，人民交通出版社股份有限公司，20142、初拟挡土墙结构形式和尺寸表1 挡土墙相关设计参数墙高、墙背仰斜坡度等初始拟定的尺寸详见表1所示，初拟挡土墙顶宽1米，基底水平。
挡土墙分段长度为12-20米不等，初始拟定的挡墙断面形式如图1所示。
图2 初始拟定的路肩式挡土墙断面示意图3、确定车辆荷载1.可按表3-1确定车辆荷载，当墙高H=2-10米时，q 由线性内插法确定。
故2kN/m 15810-204-20=⨯=q 2.荷载当量土柱高度计算墙高6m ，按墙高确定附加荷载强度进行计算。
式中： γ—墙后填土重度 q —附加荷载强度m q h 76.08.19150===γ4、破裂棱体位置确定4.1破裂角θ的计算4.2验算破裂面是否交于荷载范围内 破裂棱体长度：车辆荷载分布宽度： 所以L L <0,即破裂面交于荷载范围内，符合假设。
︒====87.3675.0arctan 75.064.5tan θθ9m=L mH L 30.25-0.756)tan -tan (0=⨯==）（αθ5、土压力计算5.1土压力计算根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部的土压力计算公式：5.2土压力作用点位置计算m Z x 2.675.4925.4391=+⨯+⨯=---1x Z 表示土压力作用点到墙踵的垂直距离。
土压力对墙趾力臂计算基底水平，土压力对墙趾的力臂：︒︒︒︒=++=++==⨯⨯+⨯⨯=++==+⨯⨯++⨯=+++=74.5440.52014.0464.525.0)76.026(621tan )22(2156.22)60()76.0260(21)2)(2(210000ϕδαψαh a H H B H a h H a A kNB A E 50.07)74.5436.87sin()40.536.87cos()5.640.7522.56(9.18)sin()cos()-tan (00a =++⨯-⨯⨯=++=︒ ψθϕθθγ 2.67mx1x ==Z Z kNE E 41.4334.04cos 50.07)(cos a x =⨯=+= δαmZ y 2.3325.076.23=⨯-=kN E E 28.03sin34.0450.07)(sin a y =⨯=+= δα6、稳定性验算6.1受力分析图6-1 受力分析图6.2抗滑稳定性验算挡土墙按单位长度计算，为方便计算，从墙趾处沿竖直方向把挡土墙分为俩部分，右部分为三角形，左部分为矩形。
mZ kN V G m H b b V m Z kN V G m H b V G G 2315.15.15.94215.45.465.121)(2175.0189219965.1222212111211=⨯+==⨯=⨯==⨯⨯=-===⨯=⨯==⨯=⨯=λγ6.2.1 抗滑稳定性验算基底水平（ 00=α），验算公式：式中：G —挡土墙自重力y x E E 、——墙背主动土压力的水平与垂直分力 p E ——墙前被动土压力的水平与垂直分力，当浸水挡土墙时，p E =0； 0α——基底倾斜角；μ——基底摩擦系数，可通过现场试验确定；0.55=μ21Q Q γγ、——主动土压力和墙前被动土压力分项系数；6.2.2抗滑动稳定性系数式中：N ——作用于基底上合力的竖向力（KN ），浸水挡土墙应计浸水部分的浮力;pE '——墙前被动土压力水平分量的0.3倍。
所以抗滑稳定性满足要求[]0tan tan )(αμαN E E E EN K x pp xc -'+'-+=[]tan )1.1(tan )tan (1.121010021>+-++-++p Q x Q y Q p Q x y Q E E E G E E E G γγαγμαγαγ[]3.14.1441.43311.530.55tan tan )(00>=⨯=-'+'-+=αμαN E E E EN K x pp xc [][]0128.9341.434.1055.028.030.1283.51.10tan )1.1(tan )tan (1.121010021>=⨯-+⨯⨯+⨯>+-++-++p Q x Q y Q p Q x y Q E E E G E E E G γγαγμαγαγ6.3抗倾覆稳定性验算6.3.1抗倾覆稳定性方程式中：G Z ——墙身、基础及其上的土重力重心及作用于墙顶的其他荷载的竖向力合力重心到墙趾的水平距离。
x Z ——墙后主动土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离； y Z ——墙后主动土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离； p Z ——墙前被动土压力的水平分量到墙趾的距离。
6.3.2抗倾覆稳定性系数所以满足抗倾覆稳定性要求。
208.12)67.241.431.42.3328.031.0()294.50.75189(9.00)-(0.9p p 1y x x y 1>=⨯⨯-⨯⨯+⨯+⨯⨯>++Z E Z E Z E GZ Q Q G γγ 1.53.582.6741.43 2.3328.03294.50.75189yx p Px y 0>=⨯⨯+⨯+⨯=⨯'++=Z E Z E Z E GZ K G 0)-(0.9p p 1y x x y 1>++Z E Z E Z E GZ Q Q G γγ6.4基底应力和合力偏心矩验算6.4.1 合力偏心矩计算上式中，弯矩为作用与基底形心的弯矩，所以计算时，先计算对形心的力臂： 根据前面计算的对墙趾的力臂，可以计算对形心的力臂。
m 75.057.023211=-=-='G GZ B Z 5m .0232222=-=-='B Z Z G Gm B Z Z 83.023-2.332x x==-=' 67m .2y y=='Z ZmBE W E G Z G Z G Z E Z E E W E G M M N Mx Q y Q G G G x Q Q G G E 75.040.6203.284.12.15.832)5.05.9475.0891(2.1)83.003.2876.243.41(4.1sin cos )()(2.1)-(4.1sin cos )-(2.14.1e 101012211y yx 0x 10y 11=<=⨯+⨯⨯-⨯⨯+⨯-⨯⨯=+-+'-'⨯+''⨯=+++==αγαγγαγαγγ所以基底合力偏心矩满足规范规定。
6.4.2 基底应力计算x 10y 11sin cos )-(2.14.1e αγαγγE W E G M M N MQ Q G G E +++==5101.2456.287)62.05.1(3442.379232510481.12613442.3796min 1max 1=⨯<=-⨯⨯==<=⨯==>p kPakPa C N p kPakPa A N p Be 379.442kN 128.03)1.41.2(283.5)cos E (0y Q11=⨯⨯+⨯=+=αγγG G N所以基底应力满足要求。
6.5墙身截面应力计算根据经验取1/2墙高处进行强度验算，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。
1、强度计算按每延米墙长计算：)(110j Qi Ci Qi Q Q G G N N N N ψγγγγ∑++=式中：j N ——设计轴向力（KN)0γ——重要性系数，取 1.00=γi C ψ——荷载组合系数，取i C ψ=1.0G G R N 、——分别为恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力（KN)和相应的分项系数。
1Q N ——主动土压力引起的轴向力（KN)）—（62i i =Q N ——被动土压力、水浮力、静水压力、动水压力、地震力引起的轴向力。
)61(—=i Qi γ——以上各项轴向力的分项系数。
k γ——抗力分项系数K R ——材料极限抗压强度（KPa)A ——挡土墙构件的计算截面面积。
k α——轴向力偏心系数，按下式计算： 0.99930.6212130.62256-1)(121)e (256-1882080k =⨯+⨯=+=）（）（Be B αKK RA N γαk j ≤所以，满足,故强度满足要求。