第1个回答 推荐于2016-12-01
6.4挡土墙设计
挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。
路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：
(1)陡坡地段；
(2)岩石风化的路堑边坡地段；
(3)为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；
(4)可能产生坍方、滑坡的不良地质地段；
(5)高填方地段；
(6)为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段。
6.4.1挡土墙的布置
挡土墙的布置通常在路基断面图和墙址纵断面图上进行。布置前，应现场核对路基横断图，不满足要求时应补测，并测绘墙址处的纵断面图，收集墙址的地质和水文等资料。
1.挡土墙位置的选定
路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应考虑设在基础靠处，墙的高度应保证设墙后墙顶以上边坡稳定。
路肩挡土墙因可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地，当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙。必要时应作技术经济比较以确定墙的位置。
2.纵向布置
为了防治圬工砌体因收缩硬化而产生裂缝，本设计设置了伸缩缝。设计中，沉降缝和伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10米设置一道，缝宽3cm，缝内用胶泥填塞。
本设计为浆砌片石墙身，在墙前地面以上0.3米处设置一排泄水孔。泄水孔采用15cm 15cm的方孔，孔眼间距为3米，孔眼上下错开布置。为防治水分渗入地基，渗水孔的进水口的底部铺设30cm厚的粘土隔水层。
3.横向布置
横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必需桩号的横断面图上进行。具体布置见挡土墙横断面图。
6.4.2挡土墙的构造
本设计所采用的挡土墙为重力式挡土墙。
重力式挡土墙的墙背可做成俯斜、仰斜、垂直、凸形折线和衡重式五种，本设计中均采用俯斜式挡土墙。
1.墙身构造
本设计中直墙背斜度为1:0.25，墙面斜度为1:0.4，墙顶宽度为1.6m。另外，为了保证交通安全，在路肩墙的墙顶设置了护栏。
2.基础设计
地质不良和基础处理不当，往往会引起挡土墙的破坏，因此必须重视挡土墙的基础设计。
我国公路抗震工程中，将场地土（构造物所在地的土层）分为四类，本设计中地基土的 ，属于Ⅱ类场地土。Ⅱ类场地开阔平坦、均匀，对抗震有利。由于地基承载能力较理想，墙身也不是过高，设计挡土墙时，墙身直接设置在了天然地基上。因为无冲刷现象，所以将基础埋置天然地面以下1m处。
6.5挡土墙计算
由于时间关系，本设计只对K1+599.504处挡土墙进行计算。
1.墙身截面尺寸及形式
（1）车辆荷载：
汽车—20级(轴重为300)，验算荷载：挂车—100
（2）墙身构造：
拟采用作重力式路堤墙，路基宽12m，路面宽9m，墙高为6m，墙顶填土高为1m，边坡坡度为1：1.5， ，分段长度为10m。
（3）土壤地质情况：
墙背填土的容重γ=18kN/m³，计算内摩擦角φ=35º。填土与墙背间的摩擦角δ=φ/2=17º30´，粘性土地基，容许承载力 ，基底摩擦系数ƒ=0.3。
（4）墙身材料：
砌体容重γ=20kN/m³，容许压应力[σa]为600kPa，容许剪应力τ为100kPa，容许拉应力[σL]为60KPa。
2.换算车辆荷载
（1）求不计车辆荷载作用时（ =0）
= =0.276
=
（2）一辆重车的扩散长度
，取L=10.219m
（3）计算车辆荷载总重
（4）等代土层厚度
3.计算地震荷载
在挡土墙设计中，一般只考虑水平地震力，竖向地震力因影响小，可略去不计。作用于破裂棱体与挡土墙重心上的最大水平地震力 为
（6-2）
式中： ——重要修正系数，取二级公路一般工程 =1.0；
——综合影响系数，取0.25；
——水平地震系数，取地震烈度8级 =0.2；
——破裂棱体与挡土墙的重量（KN）；
4.计算地震作用下的主动土压力
由于是砂型土地基，故采用库仑主动土压力公式计算。本设计考虑地震作用，按照《公路工程抗震设计规范》的要求，作用于挡土墙上的地震主动土压力按库伦公式计算时，公式中土的容重γ，土的内摩擦角φ和墙背与填土间的摩擦角δ均应按表6-3所列的地震角 分别修正为 、 和 。
表6－3 地震角表
基本烈度（度） 地 震 角 7 8 9
非浸水
浸水
取地震烈度为8级，非浸水，则：
1） 假设破裂面交于荷载内部，汽车-20级的 紧靠路面的边缘布置（d=0）。
堤顶破裂面距墙踵：
荷载内边缘距墙踵：
荷载外边缘距墙踵：
由于3<5.663<10，故破裂面交于荷载范围内，所以假设成立。
2） 库仑土压力系数
又
3） 主动土压力为：
土压力的作用点离墙踵的高度：
验算荷载，按规定挂车-100的 =0.8m，布置在路面全宽内，假设破裂面交于荷载内，得：A=0.304， =0.768， =
堤顶破裂面距墙踵：
荷载内边缘距墙踵：
荷载外边缘距墙踵：
由于3<5.376<10，故破裂面交于荷载范围内，所以假设成立。
同样得：K=0.187， =1.498， =90.885KN， =2.529m
本设计中基底摩擦系数小（f仅为0.3），估计为滑动控制，故先采用挂车-100的土压力进行验算。
5.计算墙重W及其力臂
选择墙底平行于墙顶面，基地倾斜，1：5（ ）通过试算，选定墙顶宽 ，由几何关系得基地在水平面上的投影宽度：
墙的体积（按1m长计）：
墙重：
墙重对墙趾O点的力臂 ，按求重心位置的方法，得
6.滑动稳定验算
将主动土压力分解为水平力和竖向力，在计算 和 时采用 而不采用 。
则抗滑稳定系数为：
由于地震力是特殊力，要求可适当放宽，抗滑稳定系数不应小于1.1，故本设计的抗滑稳定系数符合要求。
7.抗倾覆稳定性验算
因基地倾斜， 和 对墙趾O点的力臂分别为：
则抗倾覆稳定系数为：
由于地震力是特殊力，要求可适当放宽，抗倾覆稳定系数不应小于1.2，故本设计的抗滑稳定系数符合要求。
8.基底应力及合力偏心距验算
偏心距
按偏心情况，基底最大压应力位于墙趾处。
9.墙身截面强度验算
由基底应力验算可知，偏心距及基底应力满足地基要求，则墙身截面应力肯定也满足墙身材料的要求，故可不作验算。本回答被提问者采纳