邊坡支護(hù)擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22090邊坡支護(hù)擋土墻設(shè)計(jì)計(jì)算案例 187111.1設(shè)計(jì)基本資料 290081.2擋土墻的選型 3145991.2.1擋土墻選型討論 362001.2.2擋土墻尺寸的選擇 447241.3土壓力計(jì)算擋土墻（情況一） 4119091.3.1土壓力計(jì)算 48851.3.2抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 6278781.3.3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 632651.3.4地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算 7274081.3.5基礎(chǔ)強(qiáng)度驗(yàn)算 9154111.3.6墻底截面強(qiáng)度驗(yàn)算 959021.4剩余下滑力計(jì)算擋土墻（情況二） 9168661.4.1抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 10233961.4.2抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 10208431.4.3地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算 10246521.4.4強(qiáng)度驗(yàn)算 10186431.5結(jié)論 111.1設(shè)計(jì)基本資料擋土墻是土木建筑、水利水電、道路交通等工程建設(shè)中廣泛應(yīng)用的支擋結(jié)構(gòu)之一，如房基側(cè)的擋墻、路基兩旁的擋墻、橋梁的橋臺(tái)、河道兩岸的護(hù)岸墻、邊坡的擋墻等。同時(shí)擋土墻一種能夠抵抗側(cè)向土壓力，用來(lái)支撐天然邊坡或人工邊坡，保持土體穩(wěn)定的建筑物。它被廣泛用于公路、鐵路、水利及建筑等其他土建工程。擋土墻按照墻的位置、材料、結(jié)構(gòu)形式可以劃分為以下幾種類(lèi)型：①按照修筑擋土墻的材料可分為：石砌擋土墻、磚砌擋土墻、混凝土擋土墻等類(lèi)型。②按照擋土墻的結(jié)構(gòu)形式可分為：重力式、衡重式、半重力式等。重力式、衡重式多用石砌，半重力式用混凝土澆筑，按照需要也可在受拉區(qū)加少量鋼筋，以節(jié)省圬工。各種類(lèi)型的擋土墻其適用范圍將取決于支擋位置的地形、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、水文資料、建筑材料、擋土墻的用途、施工方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)等因素。（1）穩(wěn)定系數(shù)的確定為避免擋土墻發(fā)生破壞，保證其具有足夠的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，一般均應(yīng)驗(yàn)算沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定性，繞墻趾轉(zhuǎn)到的傾覆穩(wěn)定性，基底應(yīng)力和偏心距，以及墻身斷面的強(qiáng)度，如地基有軟弱下臥層存在，還需要驗(yàn)算沿基底下某一可能的滑動(dòng)面滑動(dòng)的穩(wěn)定性。擋土墻的驗(yàn)算見(jiàn)下表確立表1.1擋土墻驗(yàn)算項(xiàng)目及控制指標(biāo)Table1.1checkcalculationitemsandcontrolindexesofretainingwall荷載情況驗(yàn)算項(xiàng)目指標(biāo)荷載組合Ⅰ，Ⅱ抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc≥1.3抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ko≥1.5＊荷載組合Ⅲ抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc≥1.3抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ko≥1.5施工階段驗(yàn)算抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc≥1.2抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ko≥1.2上述各種情況基底合力偏心距土質(zhì)地基，巖石地基基底應(yīng)力基底最大壓應(yīng)力小于基底容許承載力墻身斷面強(qiáng)度墻身斷面最大壓應(yīng)力最大剪應(yīng)力標(biāo)注：①重力式擋土墻、半重力式擋土墻的墻身材料強(qiáng)度可按《公路圬土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD61-2005）的規(guī)定采用，必要時(shí)應(yīng)做墻身的剪應(yīng)力驗(yàn)算；②＊《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）規(guī)定抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ko≥1.6。1.2擋土墻的選型1.2.1擋土墻選型討論因?yàn)樵摱蔚貐^(qū)是平原區(qū)的項(xiàng)目，且地層和巖性都很單一，采用重力式擋土墻是比較常見(jiàn)的同時(shí)也是比較合適的擋土墻為此次擋土墻設(shè)計(jì)的方案。重力式擋土墻的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷面尺寸較大，墻身較重，墻背側(cè)向土壓力主要由墻身重力來(lái)平衡。同時(shí)由于重力式擋土墻墻身重，對(duì)于地基承載力要求也較高。此外重力式擋土墻可根據(jù)其墻背的坡度分為仰斜式、垂直式和俯斜式三種類(lèi)型。按土壓力理論，仰斜墻背的主動(dòng)土壓力最小，而且擋土墻修建時(shí)需要開(kāi)挖,仰斜墻背可與開(kāi)挖的邊坡相結(jié)合，仰斜墻的施工方便，墻身截面經(jīng)濟(jì)，同時(shí)墻前地形比較平坦，用仰斜式比較合理。然而，由于仰斜式擋土墻的基礎(chǔ)外移，當(dāng)墻趾處地面橫坡較陡時(shí)，會(huì)使墻身增高，斷面增大。因此，仰斜式擋墻適用于作路塹墻及墻趾處地面平坦的路堤墻或路肩墻。所以采用仰斜式擋土墻。1.2.2擋土墻尺寸的選擇尺寸見(jiàn)下圖，擋土墻設(shè)計(jì)中不考慮地下水與地震的影響。圖1.1擋土墻尺寸圖（單位：m）Figure1.1dimensiondrawingofretainingwall(unit:m)1.3土壓力計(jì)算擋土墻（情況一）1.3.1土壓力計(jì)算計(jì)算高度為8.228(m)處的庫(kù)侖主動(dòng)土壓力如果墻基可以變形，墻在土壓力作用下產(chǎn)生向著離開(kāi)填土方向的移動(dòng)或繞墻根的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，墻后土體因側(cè)面所受限制的放松而有下滑趨勢(shì)。為阻止其下滑，土內(nèi)潛在滑動(dòng)面上剪應(yīng)力增加，從而使作用在墻背上的土壓力減少。當(dāng)墻的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度，墻后土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，產(chǎn)生一般為曲線形的滑動(dòng)面，這時(shí)作用在墻上的土推力達(dá)到最小值，就叫作主動(dòng)土壓力。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002），建議邊坡工程主動(dòng)土壓力應(yīng)按以下公式進(jìn)行計(jì)算：式（1.1）中主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka:當(dāng)土體為無(wú)粘性土?xí)r，可按庫(kù)侖土壓力理論確定;當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)滿足朗肯條件時(shí)，主動(dòng)土壓力系數(shù)可按朗肯土壓力理論確定;粘性土或粉土的主動(dòng)土壓力也可采用楔體試算法圖解求得。表1.2主動(dòng)土壓力增大系數(shù)取值Table1.2coefficientofactiveearthpressureincreaseH≥8m=5-8m≤5m1.01.11.2此次求的擋土墻高度為7.5m，取為1.1。式（1.1）中主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka:當(dāng)土體為無(wú)粘性土?xí)r，可按庫(kù)侖土壓力理論確定;當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)滿足朗肯條件時(shí)，主動(dòng)土壓力系數(shù)可按朗肯土壓力理論確定;粘性土或粉土的主動(dòng)土壓力也可采用楔體試算法圖解求得。主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka:破裂角：上式中：——墻后填料的容重，；——填料的內(nèi)摩擦角，°；——墻背與填料間的摩擦角，°；——墻背傾斜角，°；——擋土墻高度，m。按照實(shí)際墻背計(jì)算得到第1破裂角：41.182°主動(dòng)土壓力：Ea=207.275KN，；正交分解后可得：Ex=201.741KN，Ey=32.315KN作用點(diǎn)高度Zy=2.430m墻身截面積=20.678m2，重量=475.589kN1.3.2抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算抗滑移計(jì)算公式：，式中：；，KN，0.5計(jì)算得：經(jīng)過(guò)計(jì)算，滑動(dòng)穩(wěn)定性滿足要求。1.3.3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算抗傾覆計(jì)算公式：式中：計(jì)算得：經(jīng)過(guò)計(jì)算，傾覆穩(wěn)定性滿足要求。1.3.4地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算計(jì)算公式：式中：；；計(jì)算得：作用于基底的合力偏心距驗(yàn)算滿足要求。基底壓應(yīng)力踵部：基底壓應(yīng)力趾部：經(jīng)過(guò)計(jì)算：地基承載力不滿足根據(jù)計(jì)算擋墻承載力不滿足要求，需進(jìn)行地基處理。根據(jù)《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》（GB/T50783-2012），假如直徑0.4m混凝土罐裝，樁中心間距2.4m,采用正方形布置，根據(jù)地勘資料，樁側(cè)摩阻力為60kpa/m,端阻力150Kpa，假定樁長(zhǎng)為6米，單樁豎向承載力特征值：按摩擦樁計(jì)算承載力：復(fù)合地基承載力特征值：式中：根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》=1.0，處理后樁間土承載力特征值，可取樁間土天然地基承載力特征值可得：，經(jīng)處理后地基承載力滿足要求1.3.5基礎(chǔ)強(qiáng)度驗(yàn)算基礎(chǔ)為天然基礎(chǔ)，不作強(qiáng)度驗(yàn)算1.3.6墻底截面強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算截面以上，可以得出表1.3計(jì)算數(shù)值Table1.3calculatedvalues墻身截面積（m2）墻身重力的力臂Zw（m）Ey的力臂Zx（m）Ex的力臂Zy（m）墻身重量（KN）作用于驗(yàn)算截面的總豎向力（KN）總彎距（KN·m）合力作用力臂Zn（m）截面寬度B（m）1.52.8991.0051.702441.188476.5031146.102.2433.750由公式1.15可以直接進(jìn)行驗(yàn)算面坡：201.861Kpa，背坡：52.274Kpa，截面上壓應(yīng)力滿足計(jì)算可得：切向應(yīng)力滿足1.4剩余下滑力計(jì)算擋土墻（情況二）通過(guò)上一章剩余下滑力計(jì)算得120KN，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)見(jiàn)下表。表1.4參數(shù)數(shù)值Table1.4parametervalues剩余下滑力（KN）推力與水平力夾角（°）推力作用點(diǎn)距墻頂?shù)木嚯x（m）12003.00[墻身所受滑坡推力]上一節(jié)的計(jì)算公式及過(guò)程明確，這一章通過(guò)理正軟件得出計(jì)算結(jié)果。Ea=120.000Ex=120.000Ey=0.000(kN)作用點(diǎn)距離墻底高度=5.228(m)墻身截面積=20.678(m2)