衡重式挡土墙课程设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020衡重式挡土墙课程设计1、设计资料（1）地形中浅切割褶皱剥蚀中低山地区，地势起伏较大。

（2）工程地质条件自上而下土层依次如下：①号土层：耕植土，厚约0.9m ，黄褐色，含大量有机质。

②号土层，中风化砾岩，厚度未揭露，地基容许承载力R=800kPa 。

（3）墙身及墙后填料材料参数填料， 35=ϕ 3m kN 18=γ，下墙2ϕδ=，上墙（假想墙背）ϕδ=。

墙身容重3k m kN 22=γ。

基底摩擦系数f=。

圬工材料[a σ]=600k a P ，[1σ]=100k a P ，=j τ500k a P 。

（4）荷载参数本题组号为5，挡土墙高度，车辆荷载换算等代土层厚度为=0h ，分布在路基横断面方向的宽度0b =。

（5）水文地质条件本次勘测未发现地下水，可不考虑地下水影响。

2、初步确定墙身尺寸挡土墙高，选用上墙1H =3m ，选墙顶宽1b =,则上墙底宽1b =,下墙底宽B=,墙背俯斜1：（'11518 =α），衡重台宽1d =，下墙2H =，墙背仰斜1：（'20615 -=α），墙面坡1：，见下图：3、上墙土压力计算（1）求破裂角1θ计算破裂角，判别是否出现第二破裂面，假想墙背倾角见下图，则有'1tan α=0.3133.00.3tan 1111+⨯=+H d H α= 则'1α= 82.33假想破裂面交于荷载内，按表第一类公式计算，得验核破裂面位置如下：第一破裂面距墙顶内缘距离为)tan (tan '11αθ+i H =×（+）=3.573m ＜0b =5.5m破裂面交于荷载内，与假设相符，而且也不可能出现其他情况，故采用此类计算公式。

因为i α＜'1α，故出现第二破裂面。

（2）计算第二破裂面上的主动土压力1E有表第一类公式，有 K=)245cos()245(tan 2ϕϕ+- =)5.1745cos()5.1745(tan 2 +-= 1K =1+102H h =1+0.355.02⨯= 1E =1221KK H γ=×18××××= =x E 11E cos(ϕα+i )=×cos( 355.27+)= kNy E 1=1E sin(ϕα+i )=×sin( 355.27+)= kN对上墙1O 的力臂为11133K h H Z y +==367.1355.030.3⨯+=1.134m i y x Z d b Z αtan 1121-+==+×=2.06m（3）计算上墙实际墙背上土压力'1E'1x E =x E 1='1y E ='1x E tan 1α=×=10kN对上墙1O 的力臂为==31'1H Z y 1.0m ='1x Z 1'12tan αy Z b -=1.32m 、下墙土压力计算（1）求破裂角2θ假想破裂面交于荷载内，破裂角示意图如下，按表第一类公式得A=-tan 2α=-tan '0615 -=22δαϕψ++==235061435' ++='3666tan 2θ=-tan ψ+))(tan tan (cot A ++ψψϕ =+)27.0311.2)(311.2428.1(++=2θ= 48.38验核破裂面位置：堤顶破裂面距墙顶内缘的距离为=3×（+）+×（）=+=6.353m ＞0b =5.5m则破裂面位于荷载外，与假设不符。

应采用表中第四类公式，0'0b b =-)tan (tan '11i H θα+=1.93m 21220'0tan )2(2α-+H H H h b 25.0)321.5(1.555.093.12+⨯+⨯⨯22δαϕψ++='3666 2θψ))(tan tan (cot A ++ψψϕ)21.0311.2)(311.2428.1(++2θ'1237 验核破裂面位置：堤顶破裂面距墙顶内缘的距离为=3×（+）+×（）=+=＞0b =5.5m则破裂面位于荷载外，与假设相符。

（2）计算土压力2E采用表中第四类公式，得土压力系数：K=)tan (tan )sin()cos(2222αθψθϕθ+++ =)25.048.38(tan 08.105sin 48.73cos -=25.0759.093.1tan tan 22'02-=+=αθb h =3.54m =++=2220211221H h h H H K =⨯⨯++01.2654.355.021.561 主动土压力：2E =12221KK H γ=×18××××= =x E 22E cos （22δα+）=×cos （'30171.15 +-）==y E 22E sin （22δα+）=×sin （''30170615 +-）=压力作用点： =326.21.51.53)1.5454.33(54.355.0326.23331.5⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯+ =2.23m222tan αy x Z B Z -==+×=2.09m5、墙身截面计算墙身截面计算如下图所示：（1）墙身重及力臂①上墙墙身重1G 为1G =)(21211b b H k +γ=×22×3×（+）= 对墙趾的力臂1G Z 为1G Z =)(3)2(211212221212b b nH b b b b b b nH ++++++ =)65.15.0(3305.0)65.11(65.165.15.025.01.505.02+⨯⨯⨯+++⨯++⨯ =0.91m②第二破裂面与墙背之间的土楔重g G=3×（）=0.447mg G =)(21211d d H +γ =×18×3×（1+）=对墙趾的力臂为1G Z =)(3tan )2(tan )(21111222212111121d d H d d d d d d H b H H n ++-++++++αα =×++3×+347.1333.03)1894.0(447.0447.0112⨯⨯⨯+-+⨯+ =1.81m③土楔体上的荷载重q Gq G =20d h γ=18××=对墙趾的力臂为=×++×=1.13m④下墙墙身重2G 为2G =)(21122B d b H k ++γ=×22××（+1+） =对墙趾的力臂为2G Z =)]([3])(2[])()([21212212122b d B nH B d b d b d b B B +++++++++ =)65.253.1(31.505.0]53.165.22[]65.2)165.1(53.153.1[22+⨯⨯⨯+⨯+++⨯+ =1.21m（2）滑动稳定验算 =04.8703.306.0)65.364.5743.41.395.23495.70(+⨯+++++ =＞所以满足抗滑稳定性要求。

（3）倾覆稳定性验算 =09.204.87)1.5134.1(03.3023.265.306.264.5713.143.481.11.3921.15.23491.095.70⨯++⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯ =≥所以满足抗倾覆稳定性要求。

（4）基底应力计算 e=∑∑∑+--)(2y x y E G M M B=65.364.5743.41.395.23495.70369551+++++- =B 41（=） e ＞B 61（=） 444.0341023)(2max ⨯⨯=+=∑N y Z E G σ=616a kP ≤R （=800a kP ） （5）截面应力计算选上墙墙底面验算=×3++（3-1）×=1.32m N Z b e -=221='1'1'1'1'12112)(2yy x x y G E G Z E Z E nH Z G b +-+-- =1095.70103.3032.110)1.505.091.0(95.70265.1+⨯-⨯+⨯-- =0.46m1e ＜232.0b （=），且1e ＞62b （=）。

=)65.146.061(65.11095.70⨯-⨯+=－＜l σ=100a kP =)65.146.061(65.11095.70⨯+⨯+ =a kP ＜a σ=600a kP由上述计算可知，所选截面尺寸符合各项要求。

6、设计图纸通过以上计算，绘制衡重式路肩墙施工图纸，断面图如下：设计说明：1.挡土墙采用M10水泥砂浆砌筑，施工前做好配比式验，强度要求达到设计等级，砌筑时砂浆要密实、饱满，不得有空洞。

2.石料应采用无风化石材，面石要平整，挡土墙外露面，采用1:3水泥砂浆勾凸缝。

3.基础砌筑不得在有水状态下进行，应做好基坑排水工作。

4.挡土墙分段：每10m 设置一道沉降缝，缝宽2cm ，外露面1cm ，缝线竖直美观，可用C15混凝凝土角石砌筑，沉降缝内用1.5cm 浸沥青软木板分隔。

5.挡土墙压顶混凝土C20，预制混凝土护栏可以浇筑入压顶混凝土之中。

6.道路排水系统出水口管应预先埋入挡土墙中，注意高程和平面的正确性。

7.挡土墙后填土根据道路设计要求分层压实，挡土墙前趾回填土应人工夯实，原则上基础台阶应全部埋入土中。

8.反虑层要求设置成通长。

9.硬塑管伸入反虑层端用透水土工布或蛇皮袋布包扎。

10.浇筑压顶时应注意预留波形护栏的钢管孔。