1 路基设计
挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的形式，挡土墙可以分为重力式挡土墙，加筋挡土墙。锚定式挡土墙，薄壁式挡土墙等形式。本设计采用重力式挡土墙。
1.1 挡土墙设计资料
1.浆砌片石重力式路堤墙，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1：0.151：0.35。 2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路－II级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、II。
3.墙背填土容重γ＝17.8kN／m3，计算摩擦角Φ＝42°,填土与墙背间的摩擦角δ＝Φ/2=21°。
4.地基为砂类土，容许承载力[σ]=810kPa，基底摩擦系数μ＝0.43。
5.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石，砌体?a=22kN/m3，砌体容许压应力为
??a??600kPa，容许剪应力[?]=100kPa，容许拉应力[?wl]=60 kPa。
1.2 确定计算参数
设计挡墙高度H=4m，墙上填土高度a=2m，填土边坡坡度为1:1.5,墙背仰斜,坡度1:0.25。填土摩擦角：??420，填土与墙背间的摩擦角???/2?21?;墙背与竖直平面的夹角???arctan0.25??14.036?。墙背填土容重17.8kN/m3，地基土容重：17.7kN/m3。挡土墙尺寸具体见图1.1。
..
图1.1 挡土墙尺寸
1.3 车辆荷载换算
1.3.1 试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度
(1)假定破裂面交于荷载侧
不计车辆荷载作用h0?0；计算棱体参数A0、B0：
111(a?H?2h0)(a?H)?(a?H)2?(2?4)2?18 2221111B0?ab?H(H?2a)tan???2?3??4?(4?2?2)tan(?14.036)?72222A0?A?B07??0.389 A018????????42??14.036??21??48.964?；
tan???tan??(cot??tan?)(tan??A)??tan48.964??(cot42??tan48.964?)?(tan48.964??0.389)?0.7154?0.25?3?33.69?
2?4
则：??arctan0.715?35.57??arctan计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B：
B?(H?a)?tan??Htan??b
?(4?2)?0.715?4?tan(?14.036?)?3?0.29m由于路肩宽度d=1.5m>B=0.29m，所以可以确定破裂面交与荷载侧。 (2)计算主动土压力及其作用位置 最大主动土压力：
..
土压力的水平和垂直分力为：
主动土压力系数及作用位置：
d1.5??3.226m
tan??tan?0.715?0.25b?atan?3?2?0.715h3???3.376m
tan??tan?0.715?0.25h1?K1?1?h2hh2a2?23.376(1?3)?024?1??(1?)?0?0.312 H2H42?4H作用位置：
Ha(H?h3)2?h0h4(3h4?2H)Zy??33H2K1?42?(4?3.376)?0??1.39m33?42?0.3122
Zx?B?ZYtan??0.29?1.39tan(?14.037?)?0.64m
..
1.3.2 抗滑稳定性验算
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，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。在一般情况下：
(0.9G??Q1Ey)??0.9Gtan?0??Q1Ex (1.1)
式中：G──挡土墙自重；
Ex，
Ey──墙背主动土压力的水平与垂直分力；
?0──基底倾斜角(°)；
?──基底摩擦系数，此处根据已知资料，??0.43； ?Q1──主动土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时，
?Q1=1.4；当组合为Ⅲ时，
?Q11.3=。
G?(1?4?0.3?0.5)?22?91.3kN/m
因此，该挡土墙抗滑稳定性满足要求。
1.3.3 抗倾覆稳定性验算
为保证挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，
0.9GZG??Q1(EyZx?ExZy)?0 (1.2)
式中：
ZxZyZG──墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离(m)；
──土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离(m)； ──土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离(m)。
..
0.9?91.3?0.967?1.4?(3.16?0.64?25.85?1.39)?40.82kN?0
1.3.4 基底应力及合力偏心距验算
为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。
(1)基础底面的压应力 ①轴心荷载作用时
p?N1A (1.3)
式中：p──基底平均压应力(kPa)；
A──基础底面每延米的面积，即基础宽度，B?1.0(m2)； N1──每延米作用于基底的总竖向力设计值(kN)；
N1?(G???Ey?W)cos?0??Exsin?0GQ1Q1 (1.4)
其中：
ExEy──墙背主动土压力（含附加荷载引起）的垂直分力(kN)；
──墙背主动土压力（含附加荷载引起）的水平分力(kN)；
W──低水位浮力(kN)（指常年淹没水位）。
②偏心荷载作用时
作用于基底的合力偏心距e为
e?MN1 (1.5)
式中：M──作用于基底形心的弯矩，可按下表采用。 作用于基底的合力偏心距e为：
..
e?B?C2 (1.6)
其中：
B=1+0.3=1.3m
则e?1.3B1.3?0.576?0.074???0.22 266
所以基础底面的压应力满足要求。 (2)基底合力偏心距
基底合力偏心距应满足表的要求
表1.1 各地基条件下的合力偏心距
地基条件 非岩石地基 较差的岩石地基 坚密的岩石地基 合力偏心距 e0 ≤B/6 e0 ≤B/5 e0 ≤B/4 地基条件 软土、松砂、一般黏土 紧密细砂、黏土 中密砂、砾石、中砂 合力偏心距 e0 ≤B/6 e0 ≤B/5 e0 ≤B/4 由以上计算可知，基底合力偏心距满足要求。
(3)地基承载力抗力值 ①当轴向荷载作用时
..
p?f (1.7)
式中：p──基底平均压应力；
f──地基承载力抗力值(kpa)。
②当偏心荷载作用时
p?1.2f (1.8)
所以满足地基承载力要求。
1.3.5 墙身截面强度验算
为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择12个控制断面进行验算，如墙身底部、1∕2墙高处、上下墙（凸形及衡重式墙）交界处。
此处选择二分之一墙高处进行验算 (1)强度计算
Nj??KARK?K (1.9)
按每延米墙长计算：
Nj??0(?GNG??Q1NQ1) (1.10)
式中：
Nj──设计轴向力(kN)；
?0──重要性系数，取为1.0； 、
NG?G──恒载（自重及襟边以上土重）引起的轴向力(kN)和相应的分项系数；
NQ1──主动土压力引起的轴向力(kN)；
..
?Q1──主动土压力引起的轴向力的分项系数；
?K──抗力分项系数，取为2.31；
RK──材料极限抗压强度(kpa),=1275kPa； )，A=1m；
2A──挡土墙构件的计算截面积 (
?K──轴向力偏心影响系数。
故强度满足要求。 (2)稳定计算
Nj??K?KARK?KA (1.11)
式中：
Nj、
?K、A、?K意义同式(3.10)；
?K
──弯曲平面的纵向翘曲系数，按下式计算：
?K?11??s?s(?s?3)?1?16(e0B)? (1.12)
?s──2H/B，H为墙有效高度，B为墙的宽度(m)；
一般情况下挡土墙尺寸不受稳定控制，但应判断是细高墙或是矮墙。当H/B小于10
..
?时为矮墙，其余则为细高墙。对于矮墙可取K=1，即不考虑纵向稳定。此处H/B=4/1=4<10,?故K=1
故稳定满足要求。
同理，选择墙身底部进行验算，经验算强度与稳定均满足要求。 故所设计的挡土墙满足要求。
..
重力式挡土墙课程设计报告计算书
