重力式擋土墙设计计算过程.docVIP

挡土墙设计说明书 一、设计内容 1．根据所给设计资料分析确定的挡土墙位置和类型；进行挡土墙结构设计； 进行挡土墙稳定性分析； 挡土墙排水设计； 对挡土墙的圬工材料及施工提出要求。1．根据所给设计资料分析挡土墙设置的必要性和可行性，墙背与填土间的摩擦角为 δ=0.67φ=22.11°。 挡土墙草图 3．土压力计算 计算挡土墙主动土压力，首先要确定挡土墙主动土压力系数Ka，计算公式如下： ① Ea=1/2*γ煤H2Ea ② 式中： Ea——作用在挡土墙上的主动土压力（kN/m）,其作用点距基底h′（土压力图形的形心距基底的距离）。 H——挡土墙墙身高（m）； γ煤——墙后煤矸石堆积重度（kN/m3）； β——挡土墙墙后填土表面坡角（°） ε——挡土墙墙背面与铅直面的夹角（°） φ——挡土墙墙后回填煤矸石的内摩擦角（°） δ——挡土墙墙后煤矸石对墙背的摩擦角（°） 由已知条件可得： γ煤=15 kN/m3 β=26.5651° ε=26.5651° φ =33° δ=22.11° H=3.5m 将相关数据代入①②式中，可得： Ka=0.9914 Ea=91.08 kN/m 则土压力的水平和垂直分力分别为： 水平分力Eax=Ea cos(ε﹢δ) =91.08×cos(26.5651°+22.11°) =60.1427 (kN/m) 垂直分力Eay=Ea sin(ε+δ) =91.08×sin(26.5651°+22.11°) =68.4018 ( kN/m) 主动土压力的作用点距基底距离为：h′=1/3H+h=2.17m 则 ：水平分力Ex距基底左下部竖直距离为2.17m 垂直分力Ey距基底左下部水平距离为2.87m 挡土墙的自重 G=γ(b1+b2) ×H×1/2×L =22×(0.5+2.95) ×3.95×1/2×1 =219.725 (kN/m) 重力力矩的计算： MGⅠ=1/2×0.2H2Lγ×0.97 =1/2×0.2×3.52×1×22×0.97 =26.0517 (kN·m) MGⅡ=b1×H×γ×1.45 =0.5×3.5×22×1.45 =55.825 (kN·m) MGⅢ=1/2×0.5H2γ×2.28 =1/2×0.5×3.52×22×2.28 =153.840 (kN·m) MGⅣ=Bhγ×1.975 =3.95×1×22×1.975 =171.63 (kN·m) MG= MGⅠ+ MGⅡ+ MGⅢ+MGⅣ =26.0517+55.825+152.840+171.63 =407.3437 (kN·m) MEx=2.17×Ex =2.17×60.1427 =130.5096 (kN·m) MEy=2.87×Ey =2.87×68.4018 =196.3132 (kN·m) 则抗倾覆力矩∑My=MG+MEy =407.3437+196.3132 =603.6569 (kN·m) 倾覆力矩∑Mx= MEx =130.5096 (kN·m) 当|e|≤B/6时 Pmax=（Ey+G））e=B/2-Zn 其中 Zn=(∑My-∑Mx)/(G+Eay) =(603.6069-130.5096)/(219.725+68.4018) =1.642 则 e=0.333＜B/6 将相关数据代入③式与④式中可求得： Pmax =109.8424 (kPa) Pmin=36.0478 (kPa) Pmax /Pmin≈3 符合挡土墙基底应力最大值与最小值之比的允许值。 4、稳定性验算--抗滑稳定性和抗倾覆稳定性验算 ①抗滑稳定性验算 基底抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数Ks。为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩擦力抵抗挡土墙滑移的能力，在一般的情况下，要求抗滑安全系数Ks应满足下式： Ks=(G+Eay) μ/Eax≥1.3 代入相关数据可得 Ks=2.2＞1.3，可知挡土墙满足抗滑稳定性要求。 ②抗倾覆稳定性验算 抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数Kt。为保证挡土墙抗倾覆稳定性，须验算它抵抗墙身绕墙脚趾向外转动倾覆的能力，在一般的情况下，要求抗倾覆安全系数Kt应满足下式： Kt=∑My/∑M