加筋土挡土墙设计

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1、加筋土挡土墙设计 设计资料如下：(1) 路基宽度为7.5m，挡土墙高度为7.44m。(2) 荷载标准为公路-20级(3) 面板选用2.0mx1.0m矩形混凝土板，板厚12cm，混凝土强度等级C20.(4) 筋带选用聚丙烯土工带，带宽为18mm,厚度为1.0mm,容许拉应力L50MPa , 似摩擦系数f二0.4，筋带要求抗拔稳定系数L L 2.0。f(5) 筋带节点的水平间距S二0.5m，垂直间距S二0.5m。xy(6) 填料为砂性土，湿密度P二20 kN m3，内摩擦角申二38。(7) 地基的物理参数为，内摩擦角申二16。，粘聚力c = 35kPa，天然重度p二22kNm3。图1加筋土挡土墙计

2、算图式(尺寸单位：mm)按荷载组合I进行结构计算：1.计算公路-20级重车作用下的等代土层厚度h(1 )计算公路-20级作用时，取重车的扩散长度，已知公路-III级重车的前后轴距L = 1.4m + 4.0m = 5.4m，车轮接地长度 a = 0.2m，贝yB = 5.4m + 0.2m + 7.366m x tan 30。= 9.06m。(2)计算荷载布置宽度L0该挡土墙为路肩墙，活动区已进入路基宽度，按规定分别用路基宽度和活动区宽度计算 等代土层厚度h，取h较大者对应的L。0车辆横向布置为后轮中线距路面边缘0.5m。破裂面距离加筋体顶部面板的水平距离为0.3H = 2.21m，进入路面

3、0.42m。1)按路基全宽布置汽车荷载求h因路面宽为75m，横向可布置两台重车，工G = 2x300kN = 600kN，L0 = 75m，=0.44m600kN9.06mx 7.5mx 20kN m32)按活动区宽度布置汽车荷载求h 因破裂面进入路面内0.42m ,仅能布置一侧重车车轮的一半，故取Y G = 3004 = 75kN，L 二 2.21m，B 二 9.06m。 0=0.187 m75kN9.06m x 2.21m x 20 kN m 3取 h = 0.44m2计算各层拉筋的土压力系数Ki静止土压力系数 K = 1 - sin 申二 1 - sin16。= 0.7240Q 主动土压

4、力系数K = tan2(45。- ) = 0.568 a2加筋土中侧向土压力系数K随Z的变化规律如下：iiZZ当 Z 6.0m时，有K = Kiia以第6层拉筋为例计算K，其他各层拉筋的土压力系数计算结果列入表1。62 752 75Z 二 2.75，由上述公式K = 0.724x(1 -) + 0.568x = 0.65256 6 6 63计算各层拉筋所受的拉力Ti一般情况下的加筋挡土墙，筋带所受拉力按下列公式计算；对于路肩式挡土墙T = K (p Z + p h)S Sii1 i1x y对于路堤式挡土墙T = K (p Z +p h+Q )S Sii1 i2aix y式中：T 第i单元筋带所

5、受的拉力，kN。i第6层拉筋所受的拉力为T = K p (Z + h)S S666x y=0.6525 x 20 kN： m3 x (2.75m + 0.44m) x 0.5m x 0.5m=10.4074 kN4计算筋带设计断面及每束筋带根数根据每个单元筋带所受的拉力，可按下式计算该单元筋带的设计断面积AT X103Ai二方訂L式中：A 第i单元筋带设断面积，mm 2；iL J拉筋容许应力，MPa ；K 筋带容许应力提高系数，参考有关规范确定。已知筋带宽为18mm，厚度为1.0mm，容许拉应力L = 50MPa，当荷载组合1时, L按规定筋带容许应力提高系数K = 1.0。 第6层筋带设计断

6、面积为人 T X103A6=1KEL10.4074kN x103=208.1mm21.0 x 50MPa第6层筋带每束需要的根数为208.1mm 2n =11.56 沁 12根18mm x 1mm5计算筋带长度Li（1）计算加筋土简化破裂面尺寸简化破裂面垂直部分距面板背部的水平距离为：b二0.3H二2.21m H简化破裂面上段高度：H = b tan（45 +心2） = 2.93m2 H简化破裂面下段高度：H = H - H = 4.44%1 2（2）筋带的总长度由活动区长度和锚固区长度两部分组成筋带锚固长度计算不计车辆 荷载引起的抗拔力，锚固长度按下式计算：对于路肩式挡土墙式中:对于路堤式挡

7、土墙iiL2fb(p Z +p h )i 1 i 2 1L筋带要求抗拔稳定系数，参考有关规范取值;f 筋带与填料的似摩擦系数;b 第i单兀筋带宽度总和，m。i第6层筋带锚固区长度L为16L 二6 -162 fb p Z6 1 6_2.0 X 10.4074 kN2.0 x 0.4 x12 x 0.018 x 20 kN m3 x 2.75m二 2.27 m筋带活动区长度可按一下公式计算：当 0 Z H 时，有L = bHi12i当H Z H时，有1 iL2i第6层筋带活动区长度L26为L 二 bH = 2.21m26则筋带长度L = L + L = 4.48m。i1i2i表1筋带拉力、根数、长

8、度计算表筋带层号计算值采用值Z / miKiT / kNiA / mm 2inj每束 筋带根 数L / m1iL / m2iL / min /根iLi /根10.250.71752.475449.5075322.92.2125.1116520.750.70454.191883.835557.762.219.9710531.250.69155.8432116.863565.412.217.6210541.750.67857.4296148.591583.692.215.9010552.250.66558.9510179.0195102.762.214.9710562.750.652510.407

9、4208.1475122.192.214.4016573.250.639511.7988235.9755131.943.115.0516583.750.626513.1252262.5035151.622.734.3516594.250.613514.3866287.7315161.472.353.82165104.750.600515.5830311.6595171.341.973.31205115.250.587516.7144334.2875191.171.602.77205125.750.574517.7808355.6155201.071.222.29205136.250.56801

10、8.9996379.9922110.841.84245146.750.568020.4196408.392230.910.471.38245157.250.568021.8396436.792240.840.090.932456确定墙体断面、筋带长度和筋带数量由上表1可以看出，各层筋带长度自上而下逐渐减小，而且第一层筋带长度与最底层筋 带长度相差很大，考虑到施工方便，各层筋带长度应取一致，即墙体采用矩形断面，为此, 各层筋带长度均采用5m。为了保证锚固区有足有的锚固力，每层每束筋带的数量应予以调 整，调整后的筋带数量见表1。7外部稳定性验算1、基础底面地基应力验算路堤式挡土墙上的车辆附加荷载的

11、布置范围为路堤全宽度，地基应力验算时的 作用力系(如图2)。地基应力验算时，地基上的作用效应采用正常使用极限状态下的标准组合，地基承载 力采用特征值。图2基础地面地基应力验算图(单位：mm)作用于地基的力系计算如下：(1) 基底面上垂直力N由图算出各填土分块的重量：W 厂 7.5 x 7.44 x 20 = 1160(kN / m)基底面上垂直力为：N 二 W 二 1160(kN / m)j 1(2) 墙背AB上的水平土压力E路基顶面A处的水平土压力：P 二 0a基底面B点处水平土压应力：P = 20 x 7.44 x tan2(45 一巴)a2=84.5(kPa)84 5 x 7 44水平土

12、压力：E =2= 314.34(kPa)H水平土压力作用点：y = = 2.48(m)03(3) 求各力对基地重心O点的力矩M = Ey = 324.34 x 2.48 = 779.56(kN - mm)E0(4) 基底合力偏心距及地基应力：=779.56 = o.67(m) B = 1.25(m)1160 6P = -L x (1 + max B1160“ 6 x 0.67、=(1 +) = 237.57(kPa)7.57.5Nj 八 6e、 1160/1 6 x 0.67、P. =#x (1) =(1 = 71.77(kpa)mmBB 7.57.5地基承载力特征值的提高系数在组合I时取1.

13、0,故修正后黄土的地基承载力特征 值为：f二1.0x 400二400kPa因为P 0，所以故地基承载力满足要 amax amin求，不必对地基进行特殊处理。2、基底滑动稳定验算荷载组合I时抗滑稳定系数；加筋体与地基的摩擦系数；不计墙前被动土压力。G 二 W 二 1160(kN m)(1)滑动稳定方程：1.1M -1.4M 二 1.1x1160x0.4-1.4x313.341E二 70.32(kN m) 0(2)抗滑动稳定系数:=1.48 1.3“0.4 x1160K =c 314.34由上(1)(2)验算结果知：加筋体基底滑动稳定验算满足要求。3、倾覆稳定验算作用于墙体的力系与基底滑动验算时相

14、同。当为荷载组合II时，要求的倾覆稳定系数; 不计墙前被动土压力(如图2)。(1)求各力对墙趾点的力矩7.5M = W x = 1160 x= 4350(kN - mm)1 1 1 2M = E = 314.34 x 2.48 = 779.56(kN mm)e y(2)倾覆稳定方程：0.8M 1.4 M = 0.8 x 4350 1.4 x 779.561E=2388.6(kN m m) 0倾覆稳定系数按公式(3-16)计算：4350779.56=5.58 1.5工M MK =y = 10 乙0E由上(1)(2)(3)验算结果知：加筋体的抗倾覆稳定性验算满足要求。8.加筋体整体稳定性验算.:图

15、3圆弧条分法计算简图(单位：mm)最危险滑动面的位置，由经验得知，设定圆弧滑动面时，最不利圆心位置常位于如图 所示区域内，但比较精确的位置需试算确定。一般采用网格法，逐步逼近最不利圆心位置, 求出其整体稳定系数，即满足整体滑动稳定性。对于本设计，任取一点作为假定最危险滑动 面的圆心如图3。计算结果如表3所示。表3整体滑动稳定计算表1011121314土条重(kN)7.8120.6129.7636.9442.9348.0352.4456.2759.6162.5165.0367.0168.8429.21土条重心至圆心水平距离(m)9.028.528.027.527.026.526.025.525.

16、024.524.023.523.022.6XiCiXi*ci( )(m)( )(kPa)(kPa)W cosa tan 申ii(kN)W sinai i(kN)77675560504541373430272320175.763.652.72.352.152.040.910.692.022.062.162.392.821.2835353535353535353535353535351616161616161616161616161616201.6127.7594.582.2575.2571.431.8524.1570.772.175.683.6598.744.81154.30.502.314.895.307.919.7411.3512.8914.1715.5216.6217.6918.558.01145.457.6118.9724.3832.0032.8833.9634.4033.8633.3331.2629.5226.1823.558.54370.44整体滑动稳定系数:厂 M 工(c l + W cos0 tanp )工(c l + 丫 b h cos0 tanp )F = R =i-iiii =i i i i iiis M乙 W sin 0乙 丫 b h sin 0Siiiiii1154.3 +145.45370.44=3.51 1.25故整体稳定性能够满足相关要求。