挡土墙设计一、设计路线K58+070～K58+130，傍山路线，设计高程均为1654.5，山坡为砾石地层，附近有开挖石方路堑的石灰岩片石可供作挡土墙材料。

1、设计路段为直线段，横断面资料如表；2、山坡基础为中密砾石土，摩阻系数f=0.4，基本承载力（δ）=520千帕；3、填土边坡为1:m=1:1.5，路基宽度为7.0米；4、墙背填料为就地开挖砾石土,容重Y=18.6KN/m3,计算内摩阻角Φ=35；5、墙体用50号砂浆砌片石，容重为γ=22.5KN/m3，容许压应力[δ]=2450千帕，容许剪应力[τ]=862.4千帕，外摩阻力ζ=Φ/2=17.5°；6、设计荷载用公路-Ⅱ级车辆荷载（详见《公路桥涵设计通用规范》）；7、稳定系数：滑动稳定系数[Kc ]=1.3，倾覆稳定系数[K]=1.5。

二、需提交的文件、图纸和要求1、详细的设计计算书；A、分析确定挡土墙设计方案，选择挡土墙形式（最好以两个以上墙型的工程量比较后确定）；B、挡土墙基础与断面设计：*.基础形式及埋置深度*.拟定墙身尺寸*.荷载换算土层厚*.土压力计算C、稳定性验算2、按横断面资料绘制等高线地形图（比例1:200），路线横断面图（1:200），路基外侧边缘纵向地形图（1:200）并在其上进行挡土墙立面布置，绘立面图。

参考设计步骤一、设计资料：（见任务书有关内容）二、绘制平面图及横断面图：（见任务书之一1.）三、确定设计方案：1、阐述设挡土墙的理由。

2、选定挡墙类型（路堤，路肩，路堑），要有比较。

3、选定挡墙形式（仰斜，俯斜，衡重…）最好选两种分别计算。

四、初拟断面尺寸1、确定分段长及与路堤的衔接方式。

2、确定埋深、墙高及墙背倾角，以上步骤后即可绘出挡土墙的纵断面图。

3、初拟其他部位的尺寸（按各部分对尺寸的基本要求拟定）。

五、计算换算土层厚h。

六、土压力计算。

七、确定断面尺寸。

控制在1.3～1.5之间。

1、滑动稳定性验算：（一般重力式挡墙以此控制设计）Kc2、确定挡墙其他部位尺寸，即可画出挡墙典型断面图。

八、稳定性验算（5个项目均要计算）。

九、将确定的挡墙依次按比例绘在平面及横断面图上。

横断面地形资料表三．确定设计方案1． 设挡土墙的理由：我们先用AUTOCAD 绘制平面图以及路基横断面图，通过观察可以发现，在横断面图中K58+80到K58+110的路堤边坡在给定的资料和数据中根本无法与地面线相交，需要通过设置挡土墙的形式来收缩坡角，减少填方数量，使工程经济合理，并且还可以减少占地面积。

另外，设置挡土墙后也可以避免由于填筑高路堤所带来的边坡变形和失稳的问题。

综合评定之后决定设置挡土墙。

2．选定挡墙形式：根据课程设计的要求设计成重力式挡土墙。

从用AUTOCAD 绘制的平面图以及路基横断面图中发现，重力式挡土墙并没有显著减少墙体的圬工工程量，而其填方量却比衡重式挡土墙大得多。

从经济方面和收缩坡角方面考虑衡重式挡土墙都比重力式挡土墙更为优秀，因此决定选用衡重式挡土墙。

3． 选定挡墙的计算形式：俯斜式挡墙，常用作为路面横坡陡峻处的路肩墙或路堤墙，它可以利用陡直的墙面减少墙高，减少占地，但墙背所受的土压力较大，墙身抗倾覆稳定性较差。

仰斜式挡墙，由于其墙背与开挖方边坡较吻合，故常用做路堑墙和路肩墙，以利施工方便和减少开挖或填方量。

在同等的条件下，仰斜式挡墙所受的土压力比俯斜式小，而墙身自重形成的抗倾覆力矩较大，故稳定性好。

衡重式挡墙，是在凸形墙背上设衡重台，并采用陡直的墙面，借助于衡重台上填土的重量和墙身截面形心的后移来提高挡墙的稳定性，常用作为地面横坡陡峻处的路肩墙和路堤墙。

通过试算发现，采用仰斜式挡土墙时，为了满足挡土墙的基底埋深和襟边宽度的要求，其所用的墙高要显著增大，圬工量比其他两种墙大，所以决定不采用仰斜式挡土墙。

而只对俯斜式挡墙和衡重式挡墙这两种进行计算比较。

四．初拟断面尺寸1．确定分段长度及路堤的衔接方式考虑到施工方便以及挡土墙的沉降伸缩缝的设置，分段长度选为10m 。

挡墙与路堤的衔接采用锥坡。

2．确定埋深、墙高、墙背倾角、初拟其他部位的尺寸。

根据地基承载力及无冰冻的气候特点，选用一般基础形式，根据规范要求，确定埋深为1～2m 。

先拟定墙高最高的k58+100断面的挡土墙的高度、墙背倾角和其他部位的尺寸：衡重式挡土墙：墙高10.0H m =，一般上墙与下墙的高度为2：3，所以现选用上墙1 4.0H m =，上墙背俯斜1：0.35（119.29α=o ）；衡重台宽10.83=d m ；下墙2 6.0H m =，下墙背仰斜1：0.25()214.02α=-o ；墙面坡1：0.15。

五．计算：由于k58+100断面的挡土墙的高度最高，最危险，故只需验算该片墙，其他片墙可以参照该墙的参数进行设计。

A ．衡重式挡土墙（一）车辆荷载换算 汽车-15级时：故0100.53818.6qh m γ=== 挂车-80：00.64h m =，布置于路基全宽。

I 汽车荷载计算（二）上墙土压力计算1.计算破裂角，判别是否出现第二破裂面 假想墙背倾角： '11111tan 40.350.65tan 0.51254H d H αα+⨯+==='127.14o α=假设破裂面交于荷载内，按《路基》手册中表3-2-2中第1类公式，得：0'354545273022oi i ϕαθ==-=-= tan 0.521i θ= 验核破裂面位置：第二破裂面距墙顶内缘()()'11tan tan 40.5210.5125i H θα+=⨯+04.134 5.5m b m =<= 破裂面交于荷载内，与假设相符，采用公式正确。

()'127.533.34αα<<o o i ，故出现第二破裂面。

2．计算第二破裂面上的主动土压力1E()()22''tan 45tan 45173020.587cos 451730cos 452ϕϕ︒︒⎛⎫- ⎪-⎝⎭===⎛⎫++ ⎪⎝⎭K01122111220.53811 1.2694.01118.6 4.00.587 1.269110.84/22h K H E H KK kN mγ⨯=+=+===⨯⨯⨯⨯=()()()()0'0110'11cos 110.84cos 27303551.18/sin 110.84sin 27303598.32/x i y i E E kN mE E kN mαϕαϕ=+=⨯+==+=⨯+=对上墙1O 的力臂0111 4.00.538 1.4753333 1.269x h H Z m K =+=+=⨯（三）下墙土压力计算 采用力多边形法。

1.求破裂角2θ假设破裂角交于荷外 23517.514.0438.46φδα︒︒︒︒ψ=+-=+-=()()()()()()()2012202212110111021112tan 0.7941502112tan tan tan tan 221166240.2540.521 5.5040.51250.5210.5382213.93/cos 51.18/cos 3527.5110.84tan tanx A H H B H H H Hb d H h R E ιαθαθφθθψ==+=⎡⎤=++-+-+=⎣⎦⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯-+-⨯+⨯⎡⎤⎣⎦==+=+==-ψ+20.7940.66933.79oθ=-==验核破裂面位置：破裂面顶端距墙顶内侧之距离为：'211220tan tan tan 100.66940.512560.257.24H H H b θαα+-=⨯+⨯-⨯=≥故与假设相符，采用公式正确，破裂面交于荷载外 2．计算土压力2E()()()()()()()()()()2212020122cos sin tan sin cos cos 33.7935sin 33.7927.518.6500.66913.93110.84sin 33.7938.46cos 33.7938.46100.56o o o o ooooE A B R kNθφθθγθθθ+-=--+ψ-ψ+-=⨯⨯⨯--⨯+-=()()()()()[]()0'0'22220'0'222220*********cos 100.56cos 14241730100.41/sin 100.56sin 14241730 5.44/tan tan tan tan tan 6 5.5040.51250.5212100.66960.2540.521x y E E kN m E E kN m H b d H h H H H ιαδαδαθθαθ=+=⨯-+==+=⨯-+=⎡⎤+-+⎣⎦=--⨯+-⨯+⎡⎤⎣⎦==⨯-⨯-⨯()()()()32212012122210132.64332322634630.538 2.6426 2.643662420.538 2.072.66x m H H H h h H h Z H H H h h m++-=++⎡⎤⎣⎦+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯-=⨯⨯+⨯+⨯⨯⎡⎤⎣⎦=四）各种验算：首先根据拟订墙顶宽度10.55b m =，则上墙底宽为2 2.55b m =，下墙底宽2.6B m =。

来进行各种验算。

其图形如下：(单位： dm)1.计算墙身重及力臂 （1）上墙身重1G()()11121122.540.55 2.55139.5/22k G H b b kN m γ=+=⨯⨯⨯+=对墙趾的力臂()()221122121121223G b b b b b b nH Z nH b b ++++=++()()220.550.55 2.55 2.5520.55 2.550.0540.05 6.030.55 2.551.26m+⨯++⨯+⨯⨯=⨯+⨯+= （2）下墙墙身重221211()22.5 6.0(2.550.65 2.6)391.5/22G H b d B kN mγ=++=⨯⨯⨯++= 对墙趾的力臂()()()()222121212G221B 2Z =3B b d b d b d B nH B b d ⎡⎤+++++++⎡⎤⎣⎦⎣⎦++⎡⎤⎣⎦()()()()222.6 2.6 2.550.65 2.550.652 2.550.65 2.60.05 6.03 2.6 2.550.651.61m⎡⎤+⨯++++⨯++⨯⨯⎡⎤⎣⎦⎣⎦=⨯++⎡⎤⎣⎦= （3）第二破裂面与墙背之间的土楔重()()()()'2113112tan tan 4.00.51250.5210.0341118.6 4.00.550.03419.20/22i d H mG H d d kN mααγ=-=⨯-=-=+=⨯⨯⨯-= 对墙趾的力臂 ：()()()2222112111312111212tan tan 3αα++-+=+++++G d d d d d d H Z n H H b H d d()()220.0340.0340.650.6520.28160.6540.350.0510.00.5540.3530.0340.652.38m-⨯+-⨯+⨯⨯=⨯++⨯+⨯-+= （4）土楔上的荷载重40218.60.6720.2816 3.519/γ==⨯⨯=G h d kN m对墙趾的力臂 ：1212G4Z ()/20.05(46)0.550.034/20.533n H H b d m =+++=⨯++-=2.滑动稳定性验算12123412()y y x xG G G G E E fKc E E +++++=+[](77.423033.08 3.51970.41 5.307)0.436.6587.6741.484 1.3c K +++++⨯=+=>= 满足要求，也满足课程设计中所要求的Kc 在1.3到1.5之间的要求。