公路挡土墙设计

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1、毕业设计的目的和意义毕业设计是我们学生生涯最后一个重要的环节，是培养我们综合应用所学的专业基础 理论、基本理论和基本技能，进行结合所学的综合训练，是前面各个学习环节的继续、深 化和拓展，是培养我们综合素质和工程实践能力的重要阶段。毕业设计是在学完培养计划所规定的基础课、技术基础课程之后，较为集中和专一的 培养我们综合运用所学基础理论、基本理论和基本技能，分析和解决实际问题的能力。毕 业设计要求我们在教师指导下，独立的、系统的完成一个工程设计，以及能掌握一个工程 设计的全过程，学会考虑问题，分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知 识，有所创新。毕业设计课题一一挡土墙的概述挡土墙是指挡

2、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

3、少土石方、拆迁和占地数量，必须约束坡 脚。挡土墙的类型及适用条件挡土墙类型的划分方法较多，一般以挡土墙的结构形式分类为主，常见的挡土墙形式 有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式。各类挡土墙的适 用范围取决于墙址地形、工程地质、水文地质、建筑材料、墙的用途、施工方法、技术经 济条件及当地的经济等因素。1 重力式挡土墙重力式挡土墙一般由块石或混凝土材料砌筑。重力式挡土墙是靠墙身自重保证墙身稳 定的，因此，墙身截面较大，适用于小型工程，通常墙高小于8米，但结构简单，施工方 便，能就地取材，因此广泛应用于实际工程中。2 悬臂式挡土墙当地基土质较差或缺少石料而墙又较高时，通常采

4、用悬臂式挡土墙，一般设计成L型, 由钢筋混凝土建造，墙的稳定性主要依靠墙踵悬臂以上土重来维持。墙体内设置钢筋以承受拉应力，故墙身截面较小。3 扶壁式挡土墙由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶肋组成，即沿悬臂式挡土墙的墙长方向，每隔一定距 离增设一道扶肋，把墙面板和墙踵板连接起来。适用于缺乏石料的地区或地基承载力较差 的地段。当墙高较高时，比悬臂式挡土墙更为经济。4 锚定板及锚杆式挡土墙锚定板挡土墙是由预制的钢筋混凝土立柱、墙面、钢拉杆和埋置在填土中的锚定板在 现场拼装而成，依靠填土与结构的相互作用力维持其自身稳定。与重力式挡土墙相比，具 有结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工方便等优点，特别适合用于

5、地基承载力不大 的地区。设计时，为了维持锚定板挡土墙结构的内力平衡，必须保证锚定板结构周围的整 体稳定和土的摩阻力大于由土自重和荷载产生的土压力。锚杆式挡土墙是利用嵌入坚实岩 层的灌浆锚杆作为拉杆的一种挡土结构。5 加筋土挡土墙由墙面板、拉筋和填土三部分组成，借助于拉筋于填土间的摩擦作用，把土的侧压力 传给拉筋，从而稳定土体。即是柔性结构，可承受地基较大的变形；又是重力式结构，可 承受荷载的冲击、振动作用。施工简便、外形美观、占地面积小、而且对地基的适应性强。 适用于缺乏石料的地区和大型填方工程。6. 土钉墙土钉墙是有面板、土钉与边坡相互作用形成的支挡结构。它适用于一般地区土质及破 碎软岩质地

6、段，也可置于桩板挡土墙之间支挡岩土以保证边坡稳定。土钉墙面层为喷射混凝土中间夹钢筋网，土钉要和面板有效连接，外端设钢垫板或加 强钢筋通过螺丝端杆锚具或焊接进行连接。设计给定的工程地质条件图一设计段地形图设计资料:路堤墙路堑墙(沙)墙后填土重度7fl(KN/ioa)17. 414. 4墙后填土内摩擦角3834地基密载力f CkPa)230230地基土粘聚力c(kPa)00墙底对地基的摩擦系数口0. 380. 38挡墙材料重度T (KN/m3)2525支挡结构的方案设计该路基支挡工程的总体方案是：在保证工程质量的前提下，尽可能地优化方案，节约 支挡结构的造价，降低施工难度，加快施工进程。综合分析考

7、虑建筑场地的地理地质条件 及工程特性，确定最为经济合理的挡土墙形式有重力式挡土墙和加筋挡土墙两种。墙后回填土的选择根据土压力理论分析可知，不同的土质对应的土压力是不同的。挡土墙设计中希望土 压力越小越好，这样可以减小墙的断面，节省土石方量，从而降低造价。（1）理想的回填土。卵石、砾砂、粗砂、中砂的内摩擦角较大，主动土压力系数小， 则作用在挡土墙上的土压力就小，从而节省工程量，保持稳定性。因此上述粗颗粒土为挡 土墙后理想的回填土。本设计采用此类型的填土，且回填土粘聚力等于零，墙后填土分层 夯实，以提高填土质量。（2）可用的回填土。细砂、粉砂、含水量接近最佳含水量的的粉土、粉质粘土和低塑 性粘土为

8、可用的回填土，如当地无粗颗粒，外运不经济。（3）不宜采用的回填土。凡软粘土、成块的硬粘土、膨胀土和耕植土，因性质不稳定, 在冬季冰冻时或雨季吸水膨胀将产生额外的土压力，导致墙体外移，甚至失去稳定，故不 能用作墙的回填土。公路挡土墙设计1. 边坡稳定性分析为了准确把握拟建挡土墙后土体的稳定性及土压力情况，首先要对边坡进行稳定性分 析。拟建的挡土墙后土体为松散的碎砾石土，其粘聚力为零，即该土坡为无粘性土土坡， 必须按照无粘性土土坡的稳定性分析方法进行分析。无粘性土形成的土坡，产生滑坡时其滑动面近似于平面，常用直线滑动面分析土坡 的稳定性。均质的无粘性土坡颗粒间无粘聚力，只要坡面上的土体能保持稳定，

9、那么整个 土坡便是稳定的。土坡的稳定性用土坡稳定安全系数来表示，抗剪力与抗切拉之比即为土坡稳定安全 系数：”抗剪力T W cos 卩 tg9 tg9抗切力TW sin Ptg P根据规范，边坡工程等级为二级的土坡，采用直线式滑动法分析的土坡，安全稳定系数K 取1.30，故该土坡的稳定坡角可以求出：tg p =tg ptg 38。1.30=0.462n p = 30.7。其中p为土坡的安全稳定坡角。显然，所得的稳定坡角较小，与实际条件中约为60度的边坡相距甚大，因此该土坡 是不稳定的，为了得到一个稳定的土坡，若不采取挡墙支护，则需要放缓坡，而实际的工 程地质条件给定的坡高较高，放缓坡所需要的挖方

10、量巨大，明显不经济，所以放缓坡不合 适，必须采取挡墙支护。2. 重力式挡土墙的设计重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前最常 用的一种挡土墙形式。重力式挡土墙多用浆砌片石砌筑，缺乏石料地区有时可用混凝土预 制块作为砌体，也可直接用混凝土浇筑，一般不配钢筋，或只在局部范围配置少量钢筋， 这种挡土墙形式简单，施工方便，可就地取材，适用性强，因而应用广泛。3. 重力式挡土墙计算实例公路为四级公路，汽车荷载等级为：公路1-2级，挡土墙桩号：k0+760.00。所设的 重力式挡土墙墙高2.7米，顶宽0.3米，底宽1.2米，选择浆砌块石砌筑，墙背垂直，如 图2-1所示。图2

11、-1重力式挡土墙的截面尺寸图1土压力计算墙体自重W =(0.3 +1.2) x 2.7 x 252=50.625KN / m根据拟建挡土墙的条件浆砌块石，查得墙背摩擦角为(1/31/2)申，此处取15。，墙后填土倾斜，0 =0。，申二38。, = 0。墙后填土重度为17.4kN/m 3，挡墙材料重度为25kN/m 3。(0.3 +1.2) x 2.7 x 25“/所以墙体自重W = 5.625KN/m。分段长度 L=11.4+H* tan30 = 12.96e = + =38。+ 0。+15。=53。tan Q=1.327A二-tan s = 0因为 = 53。90。所以 tan 0 = ta

12、n * (ctgQ+ tan Q)(tan Q tan s)=tan53。土 J(ctg38+ tan53。)* (tan53。 tan0。) = 0.78410二 38.1。B = H*( tans + tan0)=2.7 *(0+0.7841 )=2.1230120 1E014014031.471-4Y G = 30 +120 +120+140+140=550KN工G q= B * L5502.12*12.958=20.049Kpa20.02=1.16m17.4Ka =C0S2 ( 0-8)C0S28*cos(s+8) *1+sin (p + 8)* sim (p-p cos( 8 + 8

13、)* cos (8-P)cos2 (38-0)cos2 0* cos( 0+15)*1 + 严(38+l5)*sin (38壬 2V cos(0 +15)*cos (0-0) =0.19720.6211*0.966 *1 + 0.799*0.616+0.966*11Pa=_丫 H *(H+h ) *Ka=0.5*17.4*2.7* (2.7+1.152 ) *0.196=17.832KN/M2 d0土压力的竖向分布：Pay=Pa * sin(8+8)=20.049*sin (0 + 15)=4.615KN/M土压力的水平分布Pax=Pa*sos(8+8)=20.049*cos (0 +15)=

14、17.224KN/M2. 抗滑移稳定计算：c “(W+Pay) *u (50.625+6.52) *0.383. Ks=Pax24.351E 二 1/2丫 H2K 二x 14.2 x 92 x 0.46 二 264.5kN / maa 2土压力的竖向分力：E = E x sin( 8+8 ) = 90.5 kN / maya土压力的水平分力：E 二 E x cos( 8+8)二 248.5 kN / maxa3.抗滑移稳定性验算(W + E ) RayE(648 + 90.5) x 0.52483=1.491.3(安全)ax4. 抗倾覆稳定性验算求出作用在挡土墙上诸力对墙趾O点的力臂：自重W的

15、力臂：将挡墙的截面分为一个矩形和一个三角形分别计算自重:1G = x 4 x 9 x 24 = 432kN / m1 2G2 二 1X 9 X 24 二 216kN / m2如图所示，得各自力臂：x = - x 4 = 2.67 m i 31x = 4 + x 1 = 4.5m - 2Eay 的力臂：b=5.0mEax 的力臂：h=3.0m应用公式可得抗倾覆稳定安全系数：G x x + G x x + E x b Kt =1122 ayE x hax432 x 2.67 + 216 x 4.5 + 90.5 x 5.0248.5 x 3.0=3.461.5(安全)5.地基承载力验算 作用在基础

16、底面上总的竖向力：N二W+Eay=648+90.5=738.5KN/m 合力作用点与墙前趾O点的距离：Gx + G x + E xb一E xh x = 112 2 ayax= 2.48mN 偏心距：Bbe =- x = 0.02 v = 0.83m26基底边缘力:P max -min二 N (1 6e ) = 218.56kPaKtB208.32 kPa要求满足下列公式:2( p2 max+ p ) = 213.44 kPamin由于基底为碎石土，密实状态下，基底的承载力f=800kPa.1所以2(P +P.) = 213.44丹f=800kPa2 maxminp = 218.56kPa 1.2 f = 960kPamax基底平均应力及最大压力均满足要求。最终确定挡土墙的尺寸：顶宽1.0m,底宽5.0m。毕业设计心得公路挡土墙是路基防护工程的重要组成部分。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。 挡土墙设计时，应进行详细地调查、勘测，确定构造物的形式与尺寸，运用合适的理论计 算土压力，并进行稳定性和截面强度方面的验算，采取合理、可行的措施，以保证挡土墙 的安全性。扶壁式挡土墙结构是在重力式挡土墙的基础上因地制宜发展而来的，实际工程 中，可采取联合的结构形式，其计算方法基本相同。对于多地震带的地区，只要在地基应 力允许的条件下，应尽量扩大抗滑计算值。