挡土墙设计与验算

第三章 挡土墙设计与验算

挡土墙（简称挡墙）是支挡路基填土或山坡坡体的墙式结构物。它是支挡土体而承受其侧压力的墙体。它具有阻挡墙后土体下滑，保护路基和收缩坡脚等功能。在路基工程中，挡土墙用来克服地形或地物的限制和干扰，减少土石方、拆迁和占地数量，防止填土挤压河床和水流冲陶岸边，整治坡体下滑等病害。

挡土墙的适用范围：

（1）路堑开挖深度较大，山坡陡峻，用以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡。

（2）地质条件不良，用以支挡可能坍滑的山坡土体或破碎岩层。

（3）为了避免与其它建筑物(如房屋、铁路、水渠等)干扰或防止多占农田。 （4）为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷。 （5）防止陡坡路堤下滑。

（6）路堤填筑高度较大或是陡坡路堤，为减少土石方、拆迁和占地数量，必须约束坡脚。

3.1 设计资料

3.1.1 墙身构造

以本设计段中K23+660桩号的横断面为例，填方高11.88米

图3-1 挡土墙几何尺寸图

拟在本段设置重力式路肩挡土墙，墙高H=8米，底宽3.84米；墙背1:0.1, 墙面1:0.2；基底倾斜度10·，墙身分段长度为11米，设计荷载为公路Ⅰ级。采用7.5号砂浆砌25号片石，砌体容重3.1.2 车辆荷载

根据《路基设计规范》(JTG 2004)，车辆荷载为计算的方便，可简化换算为路基填土的均布土层，并采用全断面布载。

当墙高H

m时，q取20.0；当墙高H 10.0m时，q取10;墙高在2-10

=22kN/m。挡土墙如图3-1所示。

米之间时，附加荷载强度用直线内插法计算。

，因此这里内插得q=11.25kN/m3，γ为墙

后填土容重

所以：

，为墙后填土容重18kN/m3。

3.1.3 土壤地质情况

路基填土的粘聚力C=20Kpa，内摩擦角

=30°，则土的内摩擦系数f

=tan30°=0.577。根据土力学课本由土的孔隙比和液限指数查表得土的地基容许承载力许承载力许承载力为3.1.4 墙身材料

采用7.5号砂浆，25号片石,砌体容重为体容许压应力为为

。

，容许剪应力为

3

=380Kpa，基底与基底土间的摩擦系数=0.36，偏安全考虑取地基容=0.30。粘性土地基，容

=250Kpa，基底与基底土间的摩擦系数

，基底摩擦系数

取0.38。

；按规范:砌

，容许拉应力

3.2 墙背土压力计算

对于墙趾前土体的被动土压力，在挡土墙基础一般埋深的情

况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，以偏于安全，一般均不计被动土压力,只计算主动土压力。

采用库伦土压力理论来进行土压力的计算，而库伦土压力理论只考虑不具有粘聚力的砂性土。当填料为粘性土时，土的粘聚力对主动土压力的影响很大，因此应考虑粘聚力的影响，而采用等效内摩擦角法来求主动土压力，考虑到墙高与填土的性质，取填土的综合内摩擦角φ=35°(取值范围为35°～40°)，则墙背摩擦

角=17°30’，填土的容重=18 KN/m。边坡坡度为其计算如下：

3.2.1 破裂面计算

图3-2 边坡破裂面图

由图3-3可验证破裂面交于荷载中部的假设成立，破裂面交于荷载中部的主动土压力计算公式。

假设破裂面交于荷载中部，则:

= (3.876+8+2×0.694) × (3.876+8)/2 =78.762

=×0.1 =8.625

+ (5.814+0.75)×0.694-0.5×8×(8+2×3.876+2×0.694)

=0.6765

其中：破裂角：

3.2.2 验算破裂面是否交于荷载内： 破裂面至墙踵(H+a)×tgθ=(8+3.876)×tg

=8.035m

荷载内缘至墙踵：-Htanα+b+d=-8×0.1+5.814+0.75=5.726m

荷载外缘至墙踵：-Htanα+b+d +lo=-8×0.1+5.814+0.75+7.5=13.226m ∴5.726<8.035<13.226 假设满足要求。 3.2.3 主动土压力计算

=307.0314 KN

3.2.4 土压力作用点位置确定

=1.810

（，，如图3-2所示）

=2.824m

3.3 墙身截面性质计算

3.3.1截面面积

A= A1+ A2+A3 - A5- A4=20.305m 3.3.2 各截面重心到墙趾的水平距离: 墙身重心到墙趾的水平距离

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