衡重式挡土墙墙身设计12m衡重式挡土墙验算[执行标准：公路]计算项目：衡重式挡土墙 1------------------------------------------------------------------------ 原始条件:墙身尺寸:墙身总高: 12.000(m)上墙高: 4.000(m)墙顶宽: 0.600(m)台宽: 2.500(m)面坡倾斜坡度: 1:0.100上墙背坡倾斜坡度: 1:0.500下墙背坡倾斜坡度: 1:-0.200采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1: 0.700(m)墙趾台阶h1: 1.000(m)墙趾台阶与墙面坡坡度相同墙踵台阶b3: 0.600(m)墙踵台阶h3: 1.000(m)下墙土压力计算方法: 力多边形法物理参数：圬工砌体容重: 23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数: 0.400地基土摩擦系数: 0.300砌体种类: 片石砌体砂浆标号: 5石料强度: 30挡土墙类型: 一般挡土墙墙后填土内摩擦角: 22.000(度)墙后填土粘聚力: 0.000(kPa)墙后填土容重: 19.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角: 11.000(度)地基土容重: 19.800(kN/m3)修正后地基土容许承载力: 300.000(kPa)墙底摩擦系数: 0.300地基土类型: 土质地基地基土内摩擦角: 30.000(度)坡线土柱:坡面线段数: 1折线序号水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数1 12.500 0.000 1第1个: 定位距离0.000(m) 汽车-超20级(计算荷载)地面横坡角度: 0.000(度)墙顶标高: 0.000(m)挡墙分段长度: 10.000(m)基础类型: 钢筋混凝土底板基础悬挑长度: 1.200(m)根部高度: 0.750(m)端头高度: 0.500(m)榫头宽度: 0.000(m)榫头高度: 0.000(m)基础容重: 23.000(kN/m3)钢筋容许拉应力: 150.000(MPa)混凝土容许主拉应力: 0.530(MPa)混凝土容许剪应力: 0.800(MPa)钢筋合力点到基底距离: 50(mm)=====================================================================第 1 种情况: 计算荷载[土压力计算] 计算高度为 12.000(m)处的库仑主动土压力计算上墙土压力无荷载时的破裂角 = 34.000(度)汽车-超20级(计算荷载)路基面总宽= 12.500(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆 4列布置宽度= 7.198(m)布置宽度范围内车轮及轮重列表:第1列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 0.500 0.300 15.000 15.00002 2.300 0.300 15.000 15.00003 0.500 0.600 60.000 60.00004 2.300 0.600 60.000 60.00005 0.500 0.600 60.000 60.00006 2.300 0.600 60.000 60.00007 0.500 0.600 70.000 70.00008 2.300 0.600 70.000 70.00009 0.500 0.600 70.000 70.00010 2.300 0.600 70.000 70.000第2列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 3.600 0.300 15.000 15.00002 5.400 0.300 15.000 15.00003 3.600 0.600 60.000 60.00004 5.400 0.600 60.000 60.00005 3.600 0.600 60.000 60.00006 5.400 0.600 60.000 60.00007 3.600 0.600 70.000 70.00008 5.400 0.600 70.000 70.00009 3.600 0.600 70.000 70.00010 5.400 0.600 70.000 70.000第3列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 6.700 0.300 15.000 15.00002 8.500 0.300 15.000 0.00003 6.700 0.600 60.000 60.00004 8.500 0.600 60.000 0.00005 6.700 0.600 60.000 60.00006 8.500 0.600 60.000 0.00007 6.700 0.600 70.000 70.00008 8.500 0.600 70.000 0.00009 6.700 0.600 70.000 70.00010 8.500 0.600 70.000 0.000布置宽度B0=7.198(m) 分布长度L0=15.309(m) 荷载值SG=1375.000(kN)换算土柱高度 h0 = 0.657(m)按假想墙背计算得到:第1破裂角： 36.650(度)Ea=252.694 Ex=84.906 Ey=238.003(kN) 作用点高度 Zy=1.498(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=34.002(度) 第1破裂角=34.000(度)Ea=164.282 Ex=91.862 Ey=136.199(kN) 作用点高度 Zy=1.498(m) 计算下墙土压力无荷载时的破裂角 = 40.722(度)汽车-超20级(计算荷载)路基面总宽= 12.500(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆 4列布置宽度= 13.230(m)布置宽度范围内车轮及轮重列表:第1列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 0.500 0.300 15.000 15.00002 2.300 0.300 15.000 15.00003 0.500 0.600 60.000 60.00004 2.300 0.600 60.000 60.00005 0.500 0.600 60.000 60.00006 2.300 0.600 60.000 60.00007 0.500 0.600 70.000 70.00008 2.300 0.600 70.000 70.00009 0.500 0.600 70.000 70.00010 2.300 0.600 70.000 70.000第2列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 3.600 0.300 15.000 15.00002 5.400 0.300 15.000 15.00003 3.600 0.600 60.000 60.00004 5.400 0.600 60.000 60.00005 3.600 0.600 60.000 60.00006 5.400 0.600 60.000 60.00007 3.600 0.600 70.000 70.00008 5.400 0.600 70.000 70.00009 3.600 0.600 70.000 70.00010 5.400 0.600 70.000 70.000第3列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 6.700 0.300 15.000 15.00002 8.500 0.300 15.000 15.00003 6.700 0.600 60.000 60.00004 8.500 0.600 60.000 60.00005 6.700 0.600 60.000 60.00006 8.500 0.600 60.000 60.00007 6.700 0.600 70.000 70.00008 8.500 0.600 70.000 70.00009 6.700 0.600 70.000 70.00010 8.500 0.600 70.000 70.000第4列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 9.800 0.300 15.000 15.00002 11.600 0.300 15.000 15.00003 9.800 0.600 60.000 60.00004 11.600 0.600 60.000 60.00005 9.800 0.600 60.000 60.00006 11.600 0.600 60.000 60.00007 9.800 0.600 70.000 70.00008 11.600 0.600 70.000 70.00009 9.800 0.600 70.000 70.00010 11.600 0.600 70.000 70.000布置宽度B0=13.230(m) 分布长度L0=19.928(m) 荷载值SG=2200.000(kN)换算土柱高度 h0 = 0.439(m)按力多边形法计算得到:破裂角： 39.469(度)Ea=431.955 Ex=431.948 Ey=-2.337(kN) 作用点高度 Zy=3.376(m) 墙身截面积 = 49.400(m2) 重量 = 1136.200 kN衡重台上填料重 = 178.504(kN) 重心坐标(2.635,-1.894)(相对于墙面坡上角点) (一) 滑动稳定性验算基底摩擦系数 = 0.300因墙下基础为钢筋混凝土底板，所以需要验算基础底面的滑移稳定性基础截面积 = 5.400(m2) 基础重量 Wj= 124.200 kN滑移力= 523.810(kN) 抗滑力= 477.589(kN)滑移验算不满足: Kc = 0.912 <= 1.300(二) 倾覆稳定性验算相对于墙趾,墙身重力的力臂 Zw = 3.508 (m)相对于墙趾,上墙Ey的力臂 Zx = 5.989 (m)相对于墙趾,上墙Ex的力臂 Zy = 9.498 (m)相对于墙趾,下墙Ey的力臂 Zx3 = 6.075 (m)相对于墙趾,下墙Ex的力臂 Zy3 = 3.376 (m)基础为钢筋混凝土底板，验算挡土墙绕基础趾点倾覆稳定性基础截面积 = 5.400(m2) 基础重量 Wj= 124.200 kN基础重心距离基础趾点的水平距离 = 3.792(m)倾覆力矩= 2723.776(kN-m) 抗倾覆力矩= 7894.303(kN-m)倾覆验算满足: K0 = 2.898 > 1.500(三) 地基应力及偏心距验算基础为钢筋混凝土底板，验算底板下的偏心距及基底压应力基础截面积 = 5.400(m2) 基础重量 Wj= 124.200 kN作用于基础底的总竖向力 = 1591.965(kN) 总弯距=5170.527(kN-m)基础底面宽度 B = 7.400 (m) 偏心距 e = 0.452(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 3.248(m)基底压应力: 趾部=293.992 踵部=136.269(kPa)作用于基底的合力偏心距验算满足: e=0.452 <= 0.167*7.400 = 1.233(m) 地基承载力验算满足: 最大压应力=293.992 <= 300.000(kPa)(四) 基础强度验算基础为钢筋混凝土底板，需要作强度验算基础截面积 = 5.400(m2) 基础重量 Wj= 124.200 kN基础底面宽度 B = 7.400 (m) 偏心距 e = 0.452(m)基础底面合力作用点距离趾点的距离 Zn = 3.248(m)基础底压应力: 趾部=293.992 踵部=136.269(kPa)剪应力验算满足: Q = 337.444(kN) <= h*[t] = 600.000(kN)主拉应力验算不满足: Q = 337.444(kN) > 322.770(kN)钢筋面积: As = 2249.98(mm2/m)(五) 上墙截面强度验算上墙重力 Ws = 165.600 (kN)上墙墙背处的 Ex = 91.862 (kN)上墙墙背处的 Ey = 45.931 (kN)相对于上墙墙趾，上墙重力的力臂 Zw = 1.189 (m)相对于上墙墙趾，上墙Ex的力臂 Zy = 1.498 (m)相对于上墙墙趾，上墙Ey的力臂 Zx = 2.251 (m)法向应力检算相对于上墙墙趾，合力作用力臂 Zn = 0.769(m)截面宽度 B = 3.000 (m) 偏心距 e1 = 0.731(m)截面上偏心距验算满足: e1= 0.731 <= 0.250*3.000 = 0.750(m)截面上压应力: 面坡=173.610 背坡=-32.589(kPa)压应力验算满足: 计算值= 173.610 <= 800.000(kPa)拉应力验算满足: 计算值= 32.589 <= 80.000(kPa)切向应力检算剪应力验算满足: 计算值= 2.416 <= 80.000(kPa)斜截面剪应力检算斜剪应力验算满足: 计算值= 42.888 <= 80.000(kPa)(六) 墙底截面强度验算法向应力检算作用于截面总竖向力 = 1467.765(kN) 总弯距=3331.142(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 2.270(m)截面宽度 B = 6.200 (m) 偏心距 e1 = 0.830(m)截面上偏心距验算满足: e1= 0.830 <= 0.250*6.200 = 1.550(m)截面上压应力: 面坡=426.996 背坡=46.477(kPa)压应力验算满足: 计算值= 426.996 <= 800.000(kPa)切向应力检算剪应力验算满足: 计算值= -10.209 <= 80.000(kPa)(七) 台顶截面强度验算[土压力计算] 计算高度为 11.000(m)处的库仑主动土压力计算上墙土压力无荷载时的破裂角 = 34.000(度)汽车-超20级(计算荷载)路基面总宽= 12.500(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆 4列布置宽度= 7.198(m)布置宽度范围内车轮及轮重列表:第1列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 0.500 0.300 15.000 15.00002 2.300 0.300 15.000 15.00003 0.500 0.600 60.000 60.00004 2.300 0.600 60.000 60.00005 0.500 0.600 60.000 60.00006 2.300 0.600 60.000 60.00007 0.500 0.600 70.000 70.00008 2.300 0.600 70.000 70.00009 0.500 0.600 70.000 70.00010 2.300 0.600 70.000 70.000第2列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 3.600 0.300 15.000 15.00002 5.400 0.300 15.000 15.00003 3.600 0.600 60.000 60.00004 5.400 0.600 60.000 60.00005 3.600 0.600 60.000 60.00006 5.400 0.600 60.000 60.00007 3.600 0.600 70.000 70.00008 5.400 0.600 70.000 70.00009 3.600 0.600 70.000 70.00010 5.400 0.600 70.000 70.000第3列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 6.700 0.300 15.000 15.00002 8.500 0.300 15.000 0.00003 6.700 0.600 60.000 60.00004 8.500 0.600 60.000 0.00005 6.700 0.600 60.000 60.00006 8.500 0.600 60.000 0.00007 6.700 0.600 70.000 70.00008 8.500 0.600 70.000 0.00009 6.700 0.600 70.000 70.00010 8.500 0.600 70.000 0.000布置宽度B0=7.198(m) 分布长度L0=15.309(m) 荷载值SG=1375.000(kN)换算土柱高度 h0 = 0.657(m)按假想墙背计算得到:第1破裂角： 36.650(度)Ea=252.694 Ex=84.906 Ey=238.003(kN) 作用点高度 Zy=1.498(m) 因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面存在：第2破裂角=34.002(度) 第1破裂角=34.000(度)Ea=164.282 Ex=91.862 Ey=136.199(kN) 作用点高度 Zy=1.498(m) 计算下墙土压力无荷载时的破裂角 = 40.382(度)汽车-超20级(计算荷载)路基面总宽= 12.500(m), 路肩宽=0.000(m) 安全距离=0.500(m)单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离= 0.350(m), 车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆 4列布置宽度= 12.456(m)布置宽度范围内车轮及轮重列表:第1列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 0.500 0.300 15.000 15.00002 2.300 0.300 15.000 15.00003 0.500 0.600 60.000 60.00004 2.300 0.600 60.000 60.00005 0.500 0.600 60.000 60.00006 2.300 0.600 60.000 60.00007 0.500 0.600 70.000 70.00008 2.300 0.600 70.000 70.00009 0.500 0.600 70.000 70.00010 2.300 0.600 70.000 70.000第2列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 3.600 0.300 15.000 15.00002 5.400 0.300 15.000 15.00003 3.600 0.600 60.000 60.00004 5.400 0.600 60.000 60.00005 3.600 0.600 60.000 60.00006 5.400 0.600 60.000 60.00007 3.600 0.600 70.000 70.00008 5.400 0.600 70.000 70.00009 3.600 0.600 70.000 70.00010 5.400 0.600 70.000 70.000第3列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 6.700 0.300 15.000 15.00002 8.500 0.300 15.000 15.00003 6.700 0.600 60.000 60.00004 8.500 0.600 60.000 60.00005 6.700 0.600 60.000 60.00006 8.500 0.600 60.000 60.00007 6.700 0.600 70.000 70.00008 8.500 0.600 70.000 70.00009 6.700 0.600 70.000 70.00010 8.500 0.600 70.000 70.000第4列车:中点距全部破裂体轮号路边距离(m) 轮宽(m) 轮压(kN) 上轮压(kN)01 9.800 0.300 15.000 15.00002 11.600 0.300 15.000 15.00003 9.800 0.600 60.000 60.00004 11.600 0.600 60.000 60.00005 9.800 0.600 60.000 60.00006 11.600 0.600 60.000 60.00007 9.800 0.600 70.000 70.00008 11.600 0.600 70.000 70.00009 9.800 0.600 70.000 70.00010 11.600 0.600 70.000 70.000布置宽度B0=12.456(m) 分布长度L0=19.351(m) 荷载值SG=2200.000(kN)换算土柱高度 h0 = 0.480(m)按力多边形法计算得到:破裂角： 40.513(度)Ea=359.075 Ex=359.070 Ey=-1.942(kN) 作用点高度 Zy=2.988(m)[强度验算]法向应力检算作用于截面总竖向力 = 1326.709(kN) 总弯距=2305.994(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂 Zn = 1.738(m)截面宽度 B = 4.800 (m) 偏心距 e1 = 0.662(m)截面上偏心距验算满足: e1= 0.662 <= 0.250*4.800 = 1.200(m)截面上压应力: 面坡=505.072 背坡=47.724(kPa)压应力验算满足: 计算值= 505.072 <= 800.000(kPa)切向应力检算剪应力验算满足: 计算值= -16.615 <= 80.000(kPa)。