挡土墙涵洞设计计算书

计算书

1.挡土墙设计

基本参数

（1）墙身构造：

路堑挖方土高度(m)：a=1.0 路堤挖方土坡度：M0=1:0.5 路堑挖方土坡度：M0=1:1.5 墙面高度(m)：H=3.5 墙背坡度(+,-)：N=-15° 墙面坡度：M=-15° 墙顶宽度(m)：b1=1 墙底宽度(m)：B=1.5 （2）填料：

填料容重(kN/m3)：γ=18（粉砂岩） 填料内摩擦角(度)：φ=25° 外摩擦角(度)：δ=20° （3）地基情况：

基地内倾坡度：N1=0.1（ 0 5 45'） 基底摩擦系数：μ=0.5

基底容许承载力：[ 0](kPa)=2000 （4）墙身材料：

污工砌体容重(kN/m3)： a=23（M7.5号浆砌片石） 容许压应力 a =1200KPa 容许切应力 =200KPa

计算结果

（1）求破裂角θ

假设破裂面交与荷载内，采用相应的公式计算：

挡墙的总高度：H=3.5m 挡墙的基地水平总宽度：B=1.5m

(1-1)

25 15 20 30 90

A ab H(H 2a)tan

(H a)2

(1-2)1 0.5 3.5 3.5 2 1 tan 15

3.5 12

0.279

tan tan (cot tan )(tan A) (1-3) tan30

cot25 tan30 tan30 0.279 0.949

则θ=artan0.949=43°30′ （2）求主动土压力系数K和K1

K

cos( )

(tan tan )

sin( ) (1-4)

cos 43 30' 25

sin43 30' 30 tan43 30' tan 15 0.261

则计算图示为：

b1

b

M0

β

-+

N

θ

N1

图2-1 挡土墙计算图示B

h atan

3

btan tan (1-5)

0.5 1 tan43 30'

tan40 30' tan 15 0.659m

K2a

31 1

H(1 h2H) (1-6)

1

2 13.5 1 0.659

2 3.5

1.625 （3）求主动土压力及作用点位置

tanα=N

tanβ=1/Mtanα0=N1

E

11

H2KK1 18 3.52 0.269 1.625 48.19KN (1-7) 22

Ex Ecos( ) 48.19 cos 15 20 48.01KN (1-8) Ey Esin( ) 48.19 sin 15 20 4.2KN (1-9)

Ha(H h3)2 h0h4(3h4 2H)

Zy

33H2K1

(1-10)

2

3.53 1 3.5 0.659 3 3.52 1.625

1.45m ZX B Zytan 1.5 1.45 tan 15 1.89m (1-11) （4）计算墙身重G及力臂Gw（取墙长1m计） 选择基底倾斜0.1（ 0 5 45'）

G 11

a A 1 a 2H B b1 2h1B 1 (1-12)

23 1 1.5 3.5 11

2 2 0.32 1.5

1 95.11KN

由力矩平衡原理得

G Z b1

G1H1 1.22 2b1h1 0.97 a (1-13)

1 3.18 1.22 1

2 1 0.32 0.97

23

92.8KN m 可得，ZG 0.98m

（5）抗滑稳定性检算

KGcos 0 Esin( 0)]f

c

[Ecos( 0) Gsin 0 (1-14)

125.93 cos5 45' 48.19 sin 15 20 5 45' 0.548.19 cos 15 20 5 45' 125.93 sin5 45'

1.82 kc 1.3

因为kc ≥ 1.3，则抗滑稳定性检算通过。

（5）抗倾覆稳定性检算

K0

GZG EyZx

ExZy h1

95.11 0.98 4.2 1.89

(1-15)

48.01 1.45 0.32 1.84 k0 1.5

因为k0 ≥ 1.5，则抗倾覆稳定性检算通过。 （6）基底应力与偏心距检算

N Gcos 0 Esin 0 (1-16) 95.11 cos5 45' 48.19 sin 15 20 5 45' 103.62KN

ZN

GZG EyZx Ex(Zy h1)

N

(1-17)

95.11 0.98 4.2 1.89 48.01 1.45 0.32 0.45m

103.62

B1.5B1.5e0 Zn 0.45 0.3m 0.25m (1-18)

2266

此情况可以不考虑地基拉应力。

max

2N

3C

103.62 2

230.24KPa

1.5 2 0.3 (1-19)

2

其中 C

B B e e 22

min 0KPa

(1-20)

因为 max< a =1200KPa，则基地应力与偏心距检算通过。 （7）墙体切应力验算

Ex48.01 32.01KPa 200KPa (1-21) B 11.5

通过上述验算，决定采用挡土墙的断面尺寸为：墙顶宽b1=1m，墙底宽B=1.5m。

2.涵洞设计计算

流量计算

粗略的计算汇水面积一号涵洞为0.05km2、二号涵洞为0.03km2、三号涵洞为0.02km2 设计流量计算：

采用经验公式：

Q

式中：p-----频率为1:100的设计流量； K-----径流量 按下表取值； F------汇水面积（km2）

n ------地区指数

表2-1 径流模量K值

Qp KFn

表

2-2 地区指数n值

查表得K=25.8，n=0.75。

Qp1 K Fn 25.8 0.050.75 2.73 (1-22)

Qp2 K Fn 25.8 0.030.75 1.86 (1-23)

Qp3 K Fn 25.8 0.020.75 1.37 (1-24)

孔径计算

此处均采用无压力式圆管涵

因为 QP 1.69d5/2m3/s

Qp d 1.69

2/5

m

2.73

所以孔径为 d1 1.21m (1-25)

1.69

2

5

d2

1.86

1.04m (1-26) 1.69

2

5

25

1.37 d3 0.92m (1-27)

1.69

由此可得一号涵洞的孔径取1.5m；二号涵洞的孔径取1.2m；三号涵洞的孔径取1m。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/70ej.html