道路工程毕业设计 衡重式挡土墙设计计算文档格式.docx
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i其中arcsinsinsin=47.85°
对于衡重式的上墙,假象墙背=,而且1&
gt;
i,即出现第二破裂面。
设衡重台的外缘与边坡顶连线与垂直方向的角度为0,则:
tan0=‘bH1tanB1H1a=24.853.180.3111.273.1814.2=1.3&
tani=0.65,所以第一破裂面交与坡面,与假设相符。
3.3.1.2土压力计算土压力系数:
K=cos22cosisin2sinicosi1cosicosi2=0.583H=H1‘11tan1tan1tanitan‘=3.88(m)E1=122H1’K=78.99(KN)E1x=E1cosi=43.14(KN)E1y=E1sini=66.17(KN)E1H=E1cosi0=36.34(KN)E1V=E1sini0=70.13(KN)作用于实际墙背上的土压力为:
‘E1x=E1x=43.14(KN)E1y=E1xtan1=13.42(KN)‘土压力对验算截面的弯矩:
Z1y=MH13‘=1.29(m)Z1x=B1Z1ytan=1.55(m)‘‘E1E1yZ1xE1xZ1y=13.42×
1.55-43.14×
1.29=-34.85(KN.m)3.3.1.3上墙自重及弯矩计算W1=1/2(0.8+1.948)×
3.18×
23=100.49(KN)0.8Z=120.81.9481.948230.81.94820.81.9480.053.18=0.795(m)MW1100.490.79579.93(KN.m)3.3.2截面应力验算1NMe1E1yW1=113.91(KN)ME1‘H1E1x=43.14(KN)‘1MW1=45.08(KN.m)B12MN111=0.578&
B1/4=0.487=-45.62kpa&
-90kpa1minNB16e11B1直剪应力:
1HfN/B11=-1.244&
lt;
90kpa,其中f0为圬工之间的摩擦系数这里根据规范取值为0.4。
斜剪应力计算如下:
AHH10.5kB1tanjN1ftanj221N1fHH1tanj10.5kB1tan2N=0.347jN11tanAA1=1.405,所以=54.56°
。
斜剪应力:
22cosH11f0tan1tanjtanN1tanfB11tan0jtan12kB1tantanf2=39.82kpa&
90kpa。
3.4.基顶截面应力验算:
3.4.1.破裂角由前面计算得知上墙的第一破裂面交于边坡,现假定下墙的破裂面也交于边坡。
(如图3)根据《公路路基设计手册》表3-2-3第五类公式计算:
图3基顶截面计算图式290=34.83°
,式中=34.83°
,tan用以下公式计算:
tantancot21tan21tancot2tantan22tancot220.234则得到bH2tan2tan2H1tan1’=19.656(m)&
aH1tani=11.86(m)故下墙的破裂面交于边坡,这与假设相符。
3.4.2.土压力计算:
土压力系数:
K=cos2cos2222‘cos2sin2sin1‘cos22cos22=0.25K=1+‘12h0H2‘‘=3.73且h=H1‘01tan1tan1tan2tan‘=5.215,H2=H2H3=3.82(m)E2=122’’H2’KK122.47(KN)1E2x=E2cos22=121.56(KN),E2y=E2sin22=14.84(KN)土压力对验算截面产生的弯矩:
Z2y=H23‘h03K‘‘1=1.74(m)Z2x=B2Z2ytan2=2.895(m)上墙的土压力对验算截面的弯矩:
Z1xZ1xH2=5.37(m)Z1yH2tanjB1B11Z1xtani=3(m)‘‘‘‘ME2E1yZ1yE2yZ2yE1xZ1xE2xZ2x359.31(KN.m)‘‘3.4.3.墙身自重及对验算截面产生的弯矩:
W1=100.49(KN)Z1’Z1H1tanj=0.954(m)W2=12B1B2B11H2’k=249.43(KN)2Z23.2183.2182.462.46223.2182.460.053.8233.2182.46=1.53(m)‘W=W1+W2=349.92(KN)MwW1Z1W2Z2=477.5(KN.m)3.4.4.衡重台上填土重及弯矩计算:
图4衡重台上填料及弯矩计算图式WWE1E21212H1H1tan1tani=49.3(KN)‘‘B11H1=36.35(KN)WE=WE1+WE2=85.65(KN)MWE=13WE22H1tan1B11WE12H1tan1H1tan‘‘iWHEtanj0.8=248.19(KN.m)3.4.5.截面强度验算:
Me22ME2MWEMW=366.37(KN.m)N2E1yE2yWEW=516.58(KN)B22MN222=0.52&
B2/4=0.621,2NB26e21B2476.32kpa900kpa=56.34kpa140kpa2剪应力验算:
HfN/B22=-17.05&
90kpa3.5.基底截面强度及稳定性验算:
3.5.1.土压力及弯矩计算:
图5基底截面强度及稳定性验算图式H02=H2+0.26=4.78(m)K1‘‘12h0H‘=3.18,K’=cos2cos222cos22sin2sin021cos22cos22=0.25E3=12H202KK1163.48(KN)2‘‘‘E3x=E3cos2=162.28(KN),E3y=E3sin22=19.81(KN)E3H=E3cos220=159.5(KN),E3V=E3sin220=35.86(KN)土压力对验算截面产生的弯矩:
Z3x=H023‘h03K‘‘‘1h=1.88(m)Z3y=B3Z3xtan2=2.14(m)‘‘‘Z1xZ1xH3=6.07(m)Z1yZ1yB21H3tanj=3.39(m)‘‘ME1yZ1yE3yZ3yE1xZ1xE3xZ3x300.24(KN.m)E3‘‘‘‘3.5.2.墙身基础自重及对基底截面产生的弯矩:
W1=100.49(KN)Z1Z1H3tanj=1.344(m)W2=‘‘‘‘12B1B2B11H2’k=249.43(KN)Z2Z2B21H3tanj=1.92(m)W3=12B21B2B3H3k=49.864(KN),2Z32.81122.812.672.67232.812.6722.812.670.050.71.39m13W4=B3hk=7.98(KN),Z4B4B3=1.76(m)W=W1+W2+W3+W4=407.764(KN),MwW1Z1W2Z2W3Z3W4Z4=697.32(KN.m)‘‘‘3.5.3.衡重台上填土重及对基底截面的弯矩计算:
WEWM‘WE‘E=85.65(KN)WMWEEB21H3tanj=281.59(KN.m)3.5.4.基底截面应力和稳定验算:
3.5.4.1.偏心距及基底应力验算:
MMMWME3‘WE=678.67KN)‘ENE1VE3VWW‘Ecos=596.96(KN)He3E1HE3HWWMN‘1,2sin=244.93(KN)B412=0.168&
B4/6=0.433应力验算:
NB416e31B41317.05kpa430kpa=140.39kpa430kpa,满足要求。
3.5.4.2.稳定验算:
a)滑动稳定方程:
1.1WW’EEQ1Q11yE3yE1xE3xtan01.1WW’EEQ11yE3ytan0Q1E1xE3x=55.48&
0,式中为土压力分项系数,根据规范取值为1.4,为基底摩擦系数取值为0.4抗滑动稳定系数Kc按下式计算:
Kc=WWEE1xE3xtan’E1xE3xWW’Etan0=1.32&
1.30所以抗滑动稳定性满足要求。
b)抗倾覆稳定方程0.8MQ1ME3=122.6&
0抗滑动稳定系数K0按下式计算:
MEK0=1yZ1yE3yZ3y’’E1xZE3xZ3x’’1x=1.67&
1.5所以抗倾覆稳定性满足要求。
综合上述计算,该挡土墙尺寸符合要求,验算合格。
由于验算时抗滑动稳定系数只比要求值略大,所以施工时可以适当采取一定措施增加抗滑动稳定性,如挡土墙基础地面设置混凝土凸榫,以增加挡土墙的抗滑稳定性。
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