.土木建筑工程学院土木工程专业（道路桥梁方向）《路基路面工程》课程设计计算书姓名：年级：班级：学号：[题目]：重力式挡土墙设计[设计资料]：1、工程概况拟建机场高速公路（城市道路段）K2+770右侧有一清朝房子，由于该路段填土较高，若按1：1.5的边坡坡率放坡，则路基坡脚侵入房子围。

现为了保留房子，要求在该路段的恰当位置设挡土墙。

为使房子周围保持车辆交通，要求墙脚边距离房子的距离大约为4m。

提示：路肩350cm不布置车辆，慢车道650cm 开始布置车辆荷载（550kN）。

2、路中线与房子的平面位置关系、路线纵断面、路基标准横断面如下图：房子道路中线图1 道路和房子平面示意图路基标准横断面(单位:cm)图2 路基标准横断面图（半幅，单位:cm）K 2+400112.85K 2+900117.851.0%-0.75%R=13500T=?E=?道路纵面图图3 道路纵断面图106.503.7m7.8m粘土Q承载力标准值f=187kPa圆砾承载力标准值f=456kPa中风化泥岩地质剖面图1:0.31:5墙身剖面图(单位:cm )图4 地质剖面图3、房子附近地质情况见地质剖面图，房子附近地面较大围（包括路基围）为平地。

4、挡土墙墙身、基础材料：M7.5浆砌片石，M10砂浆抹墙顶面（2cm ），M10砂浆勾外墙凸缝。

砌体重度γ1=22kN/m 3。

墙后填土为天然三合土重度γ2=20kN/m 3，换算摩擦角φ=35°。

M10浆砌块石与天然三合土的摩擦角为20°。

砌体极限抗压强度为700kPa ，弯曲抗拉极限强度为70kPa ，砌体截面的抗剪极限强度为150kPa 。

计算过程1、 道路设计标高计算由1i =1.0%，2i =-0.75%，R=13500得21135000.75%1%=236.25L R i i =⨯-=⨯--，2LE ==118.125 所以竖曲线起点桩号为K2+781.875。

K2+766的设计标高为112.853661%=116.51+⨯。

K2+782的坡线标高为112.853821%=116.67+⨯，高程改正()2782781.875=0213500-⨯，所以K2+782的设计标高为116.67。

而地面高程为106.05，所以房子正对着的道路标高与地面高程最大之差为10.62m 。

2、挡土墙设计方案①挡土墙墙脚与房子的平面位置关系如下：挡土墙墙角距房子都为4.19米，八字墙墙脚距房子墙角4.38米；挡土墙在水平面上与道路中线平行，在竖直面上与路线纵坡平行。

②取K2+782处的挡墙进行设计 经过电脑试算，拟定墙身尺寸如下：地面线路肩K2+782处挡墙的横断面图其中墙高6.5米，埋深1.5米，挡墙与路边坡的位置关系如上。

由于原地基土为黏性土，承载力和摩擦系数均较低，经试算承载力的抗滑力都很难满足，所以采用换填地基，换填材料采用碎石，密度为19KN/m 3，摩擦角为45°，承载力标准值f=500Kpa ，换填后地基摩擦系数为0.5。

换填高度为2.2米。

3、作用在挡土墙上的主动土压力计算由设计资料已知: 强后填土换算摩擦角ϕ=35°，M10浆砌块石与天然三合土的摩擦角为20°。

墙背倾角=arctan 0.2514α=。

利用库伦理论求主动土压力 ①求破裂角θ假设破裂面交于路基上荷载边缘，==14+20+35=69ψαδϕ++()()()()220011 5.17 6.568.092211112tan 5.177.767.767.762 5.170.25 6.382222A a H B ab H H a α=+=+==-+=⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯=tan tan tan 690.69434.8θψθ=-+=-+=∴=验证：路肩破裂长度()()6.5 5.17tan 7.76 6.50.25 1.96 3.5l θ=+--⨯=<；假设正确。

②求主动土压力()()()()()()0031cos cos 69.8tan 1968.090.694 6.38290.7sin sin103.8cos 290.7cos34241sin 290.7sin 34162.6tan 7.76 5.17tan 34.8 4.42tan tan tan 34.8tan14211a x a y a E A B KNE E KN E E KN b a h h a K H θϕγθθψαδαδθθα+=-=⨯⨯-=+=+=⨯==+=⨯=--===++=+-求土压力作用点()()332212 5.17 4.4211 1.9312 6.52 6.55.176.5 4.426.5 2.263333 6.5 1.9315.58tan 5.58 2.260.25 5.02y x y H a H h H Z m H K Z Z m α⨯⎛⎫⎛⎫=+-= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭--∴=+=+=⨯⨯=-=-⨯=由几何关系得③求挡土墙自重()()5.58 5.28 1.2 4.18 1.3 5.3222221.833=480.3220.31212.64 1.2 5.28 5.280.3 1.20.8 1.86 1.86 5.33232121.81.3313.31 1.3 5.3 3.96 1.33 5.332G G KNZ +⨯+⨯⎡⎤=⨯+=⨯⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫⨯⨯++⨯⨯⨯++⨯⨯⨯⨯ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎢⎥=⨯⎢⎥⎛⎫+⨯⨯++⨯⨯⨯⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦重心到墙趾的水平距离3.0233m =4、挡土墙验算 ⑴ 滑动稳定性验算①滑动方程：()()()102010121.1tan tan 1.1tan 01.1480.3 1.4162.60.5 1.424140.60Q y x Q P Q y Q x Q P G E E E G E E E KN γαγαμγαγγ⎡⎤++-++-+>⎣⎦⨯+⨯⨯-⨯=>抗滑稳定性满足。

②滑动系数：()()''00tan 480.3162.60.5 1.334 1.3tan 241x P P c x N E E E K E N αμα⎡⎤+-++⨯⎣⎦===>- 抗滑稳定性满足。

⑵ 倾覆稳定性验算①倾覆方程：()()120.800.8480.3 3.02 1.4162.6 5.02241 2.2615410G Q y x x y Q P p GZ E Z E Z E Z KN m γγ+-+>⨯⨯+⨯⨯-⨯=⋅>倾覆稳定性满足。

②倾覆系数：'0480.3 3.02162.6 5.02=4.16 1.5241 2.26G y x P px yGZ E Z E Z K E Z ++⨯+⨯==>⨯抗倾覆稳定性满足。

⑶ 基体应力级偏心距验算总的竖向力设计值：()11010cos sin =1.2480.3 1.4162.6=804G Q y Q x N G E w E KNγγαγα=+-+⨯+⨯作用基底形心的弯矩M22()1 5.58162.6 5.02241 2.26182.125.58480.3 3.02110.521.4 1.2 1.4182.1 1.2110.5122.3122.3 5.580.152 1.39580444E G E G M KN mM KN mM M M KN m M B N ⎛⎫=⨯--⨯=-⋅ ⎪⎝⎭⎛⎫=⨯-=⋅ ⎪⎝⎭=+=⨯-+⨯=-⋅==<==偏心距e=偏心距满足。

地基承载力抗力值f:()()()()112230.5500319 5.583 4.418 1.50.5709k f f k b k h KNγγ=+-+-=+⨯⨯-+⨯⨯-=基础压应力：1max 680460.15211167.6 1.2 1.27098505.581 5.58N e p KN f KNA B ⨯⎛⎫⎛⎫=+=⨯+=<=⨯= ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭所以基底应力满足。

⑷ 墙身截面强度验算：验算墙身中部和底部两个截面 如图所示：1—1截面验算：验算截面宽度为4.48米。

如前所述，采用库伦土压力理论计算可算得挡土墙1—1截面以上部分承受的土压力为：=203.4,168.5,113.7,1.82, 4.03a x y y x E KN E KN E KN Z m Z m ====挡土墙1—1截面以上部分自重为：337, 2.35G G KN Z m ==每延米墙长设计轴向力：()()0111.05 1.2337 1.4113.7592j G G Q Q Qi ci Qi N N N N KN γγγγ=++ψ=⨯⨯+⨯=∑总的竖向力0337113.7450.7N KN =+=对截面形心总力矩0 4.48 4.48337 2.35113.7 4.03168.5 1.8266.122M KN m ⎛⎫⎛⎫=⨯-+⨯--⨯=-⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 00066.1 4.480.147 1.12450.744M B e N -∴===<== 满足。

8802200.14712561256 4.480.9870.147112112 4.48k e B e B α⎛⎫⎛⎫--⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭===⎛⎫⎛⎫+⨯+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ ① 强度计算：5920.987 4.48700/2.315921340j k k kN AR α≤≤⨯⨯≤∴强度满足。

② 稳定计算：22 5.3 2.3664.48s H B β⨯=== ()()()()22011 1.0311311610.02 2.3662.36631160.1474.48k s s s e B ψαββ===⎡⎤⎡⎤+-++⨯-+⎣⎦⎣⎦592 1.0311*******j k k k kN AR ψα≤≤⨯= 稳定满足。

③正截面受剪验算：1168.5168.5 4.481502.310.42592168.5539.5j x j j j k m Q E Q A R f N ==≤+≤⨯+⨯≤受剪满足综上，1—1截面符合要求。

2—2截面验算：验算截面宽度为3.22米。

同理，采用库伦土压力理论计算可算得挡土墙1—1截面以上部分承受的土压力为：=81.6,67.6,45.7,1.08,2.95a x y y x E KN E KN E KN Z m Z m ====挡土墙2—2截面以上部分自重为：159.1, 1.68G G KN Z m ==每延米墙长设计轴向力：()()0111.05 1.2159.1 1.445.7267.6j G G Q Q Qi ci Qi N N N N KN γγγγ=++ψ=⨯⨯+⨯=∑总的竖向力0159.145.7204.8N KN =+=对截面形心总力矩0 3.22 3.22159.1 1.6845.7 2.9567.6 1.080.6322M KN m⎛⎫⎛⎫=⨯-+⨯--⨯=-⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 0000.63 2.230.0030.805204.844M B e N -∴===<== 满足。