重力式挡土墙图集

重力式挡土墙图集

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目录

1.设计资料.............................................................................................................................................2

2.墙型选择.............................................................................................................................................3

3.挡土墙布置.........................................................................................................................................4

3.1基础埋置深度.....................................................................................................................4

4.挡土墙的构造和尺寸初拟................................................................................................................4

5.挡土墙的主动土压力........................................................................................................................5

5.1车辆荷载作用下的土压力................................................................................................5

5.2复杂边界条件下的主动土压力........................................................................................5

5.3土压力作用位置.................................................................................................................8

6.挡土墙的验算....................................................................................................................................9

6.1抗滑移验算.........................................................................................................................9

6.2抗倾覆验算.........................................................................................................................9

6.3地基应力及偏心距验算..................................................................................................10

6.4基础强度验算..................................................................................................................10

6.5墙底截面强度验算..................................................10

6.6极限状态验算法.....................................................11

7.改进措施..................................................................15

重力式挡土墙设计

1.设计资料

（1）高速公路，双向四车道路基宽度为路基宽度26米，即：3.50(中间带)+4

×3.75(行车道)+2×3.00(硬路肩)+2×0.75(土路肩)。边坡坡度为1：1.5，

高填方路堤段，中心填筑高度为10m，地面坡度平均为5%。

（2）大体可变荷载只考虑正常利用情形下的行车荷载。

（3）挡土墙墙身材料，石料为MU30，砂浆为M7.5，其允许压应力为

[]=1500kpa

,

允许剪应力为

[]=190kpa

。

（4）地基为土质地基，以砂性土为要紧，挡土墙基底的摩擦系数为0.36，地基

的承载能力特点值为350kPa。

（5）墙后填料为砂类土，填土重度取193kN/m

，内摩擦角



为

34

，粘聚力近

似为0kPa。

（6）墙背与填土间的摩擦角



为

1/2

。

（7）季节性冰冻地域，本地最大冻深为1.8m。

（8）挡土墙设计荷载组合取组合Ⅱ。

（9）其他需要的建筑供给充沛，自行选择，相关资料参照标准选取。

2.墙型选择

常见的挡土墙形式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式

和锚定板式及桩板式等。重力式挡土墙要紧依托墙身自重维持稳固，取材容易，

形式简单，施工简便，适用范围普遍。重力式挡土墙墙身截面大，圬工数量也大，

在软弱地基上修建往往受到地基承载力的限制。若是墙太高，材料花费多，那么

不经济。由于该路段填筑高度为10m，一样情形下挡土墙小于12m，挡土墙高度

较小，而且本地有石料，因此在此设计当选择重力式挡土墙。

重力式挡土墙的墙背可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式五种。

仰斜墙背所受的土压力较小，用于路堑墙时，墙背与开挖面边坡较贴合，因

此开挖量和回填量均较小，但墙后填土不易压实，不便施工。当墙趾处地面横坡

较陡时，采纳仰斜墙背将使墙身增高，断面增大，因此仰斜墙背适用于路堑墙及

墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。

俯斜墙背所受土压力较大，其墙身断面较仰斜为大，通常在地面横坡陡峻时，

借陡直的墙面以减小墙高。垂直墙背的特点，介于仰斜和俯斜墙背之间。

凸形折线墙背系由仰斜墙背演变而来，上部俯斜、下部仰斜，以减小上部断

面尺寸，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。

衡重式墙背在上下墙间设有衡重台，利用衡重台上填土的重力使全墙重心后

移，增加了墙身的稳固。因采纳陡直的墙面，且下墙采纳仰斜墙背，故能够减小

墙身高度，减少开挖工作量。衡重式墙背适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤

墙，也可用于路堑墙。

由于地面平均坡度为5%，坡度较缓，墙背选择仰斜式，土压力较小，从而提

高挡土墙的抗滑和抗倾覆能力，对地基的承载能力要求也比较低，减小圬工量。

同时考虑到路堤较高会有较高的土压力，应当适当增加墙顶高度，增加自重来抗

击倾覆与滑移，若是仍然不知足，坡脚做为倾斜。

3.挡土墙布置

3.1基础埋置深度

挡土墙基础置于土质地基时，其基础深度应符合下面的要求：基础埋置深度

不该小于1m，当有冻结时，应在冻结线下不小于25cm。

本地的最大冻深为1.8m，那么基础埋置深度可取2.05m。

3.2墙趾和墙高的选定

仰斜式挡土墙墙高适用范围为不大于10m，而该路段的填筑高度为10m，考

虑埋深和地面横坡，路肩墙的高度是大于10m的，因此此设计不宜采纳路肩墙，

只能选择路堤墙。

墙的高度受很多因素的阻碍，一样来讲，墙的高度增加时，墙所受的土压力

就会增大，进而增加墙的圬工量，施工难度也会提高，可是墙后填土量就会减小，

挡土墙收缩坡脚的成效也就越明显，从而节约土地资源，减少征地的费用。

由平均坡度和最大冻深，大致判定该路段处于平原区，平原区往往土地肥沃，

人口密集，土地资源超级宝贵，而且高速公路的施工条件比较好，因此尽可能提

高墙高。因此确信地面线以上墙高为8m。

4.挡土墙的构造和尺寸初拟

重力式挡土墙断面的构造要求如下：

（1）重力式挡土墙的墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不该小于0.4；当

为浆砌圬工时，不该小于0.5m；当为干砌圬工时，不该小于0.6m。

（2）仰斜式挡土墙墙背仰斜坡度不宜缓于1：0.25，墙面坡度不宜陡于墙背

坡度，地面横披平缓时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.30。

建筑材料选择浆砌圬工，依照挡土墙验算程序，顶墙顶宽度为为3.25m，墙

背仰斜坡度为1：0.2，墙面仰斜坡度为1：0.25，基底水平，宽度为3.425m。

设计挡土墙如图一所示

图一：挡土墙布置图

5.挡土墙的主动土压力

采纳库伦土压力理论来计算墙后填土对挡土墙的主动土压力。

5.1车辆荷载作用下的土压力

将作用于墙背后填土表面的车辆荷载近似的按均布荷载来考虑，并将其换算

为重度与墙后填土相同均布土层。挡土墙高度为10m，那么附加荷载强度

q

取

10kPa。换算均布土层厚度0

h

为

0

10

0.5m

20

q

h





式中，



——填土的重度，3kN/m

。

5.2复杂边界条件下的主动土压力

5.2.1破裂角计算

由于挡土墙后的填土表面不是平面，而且在路基表面有行车荷载的作用，因

此边界条件比较复杂。按破裂面交会与路基面的位置不同，可分为以下几种图式。

大部份情形下，破裂面会处在荷载作用的位置，下面进行破裂面角度



的计算。

（公式来自公路路基设计手册第二版570页）。

00'.6

00

0

2()(22)

()(2)

4.446.6620.5(6.66+0)-10.1(10.124.4420.5)-0.2

0.339

(10.14.44)(10.14.44+1)

abhbdHHahtg

A

HaHah













0'00'0'

()()

3940(343940)(39400.3390.814

tgtgctgtgtgA

tgctgtgtg



）

0'3911

。

图2破裂角



--一个角度参数，便于计算

A—形状系数

5.2.2验算破裂面是不是与假设一致

堤顶破裂面距墙踵距离：

()(10.14.44)0.81411.83(m)Hatg

荷载内边缘距墙踵距离：

10.10.26.6608.68(m)Htgbd

荷载外边缘距墙踵距离：

0

10.10.26.6601321.68(m)Htgbdb

因为:8.68<11.83<21.68，故破裂面交于荷载内，因此假设计算图式符合实

际。

5.2.3主动土压力系数K

00

00

cos()

()

sin()

cos(3912'34)

(0.814-0.2)0.181

sin(3912'3940')

Ktgtg



















5.2.4主动土压力E

1

0'

0

0(m)

25030.2

d

h

tgtgtg





0

3

0

6.6623912'

4.96(m)

3912'-0.2

batgtg

h

tgtgtg











413

10.104.965.14()hHhhm

304

1

2

2

2

2

1(1-)

2

24.444.9620.55.14

1(1-)1.71

10.1210.110.1

hhh

a

K

HHH









22

1

11

1910.10.1811.71299.94(kN/m)

22

EHKK

0'0cos()299.94cos(111817)298.46(kN/m)

x

EE

0'0sin()299.94sin(111817)29.79(kN/m)

y

EE

式中，a——路堤倾斜段至路堤顶面距离，

()m

；



——墙背倾角，

)(

，当墙背俯斜时



值为正，仰斜为负；



——墙背摩擦角，

)(

；

5.3土压力作用位置

2

3044

2

1

2

2

()(32)

33

10.14.44(10.14.96)0.55.14(35.14210.1)

3.57(m)

3310.11.71

x

aHhhhhH

H

Z

HK











3.413.570.24.13(m)

yx

ZBZtg

图3挡土墙受力

6.挡土墙的验算

6.1抗滑移验算

墙身截面积：34.97(m2)重量：

34.9723804.31()kN

抗滑稳点先按基底水平计算：

p

x

+E

0.36(804.3129.19)

1.005

298.46C

N

K

E









，不知足

将基底改成倾斜基地，坡度0.2

00

'cossin804.310.9829.190.19793.94

x

NNaEa

00

'cossin298.460.98804.310.19139.67

x

TEaNa

p0

'+Esin

0.36793.94

2.041.3

'139.67C

Na

K

T









平安

6.2抗倾覆验算

相关于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=2.97(m)

相关于墙趾点，Ey的力臂Zx=3.57(m)

相关于墙趾点，Ex的力臂Zy=4.13(m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳固性

8042.9729.194.132508(kNm)

yiGiyy

MGZEZ

298.463.571065.5(kNm)

oxx

MEZ

倾覆力矩=1065.5(kN-m)抗倾覆力矩=2508(kN-m)

0

0

2508

2.35

1066

y

M

K

M



倾覆验算知足:K0=2.35>1.500，平安

6.3地基应力及偏心距验算

基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力

取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距

作用于斜基础底的法向力=793.94(kN)

作用于墙趾下点的总弯矩=1236(kN-m)

基础底面宽度

0

0

'cos3.412cos11.33.35BBam

0

'

24811245

1.556

'793.94

y

N

MM

Z

N







偏心距

'

'3.35

'1.5560.118

22N

B

eZm

1

'6'79360.118

(1)(1)281.5(pa)

'3.4123.35

Ne

k

BB







2

'6'79360.118

(1)(1)183.3(pa)

'3.4123.35

Ne

k

BB







基底压应力:趾部=281.5Kpa踵部=183.3Kpa，均小于350Kpa，合格

最大应力与最小应力之比=281.5/183.3=1.53

6.4基础强度验算

基础为天然地基，不作强度验算

6.5墙底截面强度验算

6.5.1过墙趾的水平截面法向应力和偏心距验算

验算截面以上，墙身截面积=34.97(m2)重量=804.31kN

相关于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=2.97(m)

相关于墙趾点，Ey的力臂Zx=3.57(m)

相关于墙趾点，Ex的力臂Zy=4.13(m)

8042.9729.194.132508(kNm)

yiiGiyiyi

MGZEZ

298.463.571065.5(kNm)

oixixi

MEZ

0

25081065

1.73()

'80429

y

N

MM

Zm

N









3.412

1.7320.02(m)

22

i

Ni

B

eZ

1

683360.02

(1)(1)235.6(pa)

3.4123.412

ii

Ne

k

BB







2

683360.02

(1)(1)252.7(pa)

3.4123.412

ii

Ne

k

BB







6.5.2过墙趾的水平截面剪应力验算

298.46

87.33()[]190(kpa)

3.412

xi

i

i

E

kpa

B



，知足。

6.6极限状态验算法

6.6.1极限状态法的设计准那么

挡土墙承载能力极限状态的大体条件为

),(

dd0

fRS

f

k

d

f

f

式中，0



——结构重要系数；

S

——荷载效应的组合设计值；

k

f

——抗力材料的强度标准值；

d

f

——抗力材料的强度设计值；

f



——结构材料、岩土性能的分项系数；

d



——结构或构件几何参数的设计值。

当采纳荷载效应组合时，荷载效应的组合设计值d

S

按下式计算：



QikcQ1kGkd

SSSS

i



式中，Gk

S

——荷载标准值的效应；

Q1k

S

——在荷载组合起操纵作用的一个可变荷载标准值的效应；

Qik

S

——第i个可变荷载标准值的效应；

ci



——第i个可变荷载组合值系数，当计算地基应力时，可取1.0。

6.6.2抗滑稳固性验算

Q1yx01y0Q1x

1.1(Etan)(1.1E)tan

q

GEGE





0.361.1804+1.4(29.79+298.46tan11.3(1.1804+1.429.78)tan11.3-1.4298.46（）

279.7kN0

沿墙踵处地基土水平面滑动的稳固性验算

Q1a

1.1tan1.1804tan341.4300176.53kN0GE

抗滑稳固性知足要求。

6.6.3抗倾覆稳固性验算

加了倾斜基底以后土压力的增量产生的弯矩对结构有利，而且产生的弯矩较

小，因此倾覆力矩仍按没加倾斜基底时来算。

GQ1aa

0.80.88042.971.4(298.463.57294.13586.2kNm0GZEZ•）

抗倾覆稳固性知足要求。

6.6.4基底应力及合力偏心距验算

荷载效应标准组合，重力增大对挡土墙有利作用，分项系数取0.9，墙后主

动土压力增大对挡土墙起不利作用，分项系数取1.3，作用于基底形心的弯矩和

垂直力为

Qk

kGG

()0.98041.261.3(298.53.5729.84.13)341kNm

yyxx

MGZEZEZ•

k

0.9804+1.329.8762.3kN

G

NG

基底合力偏心距为

k

0

k

3413.4

0.45m0.57m

762.366

M

B

e

N



基底两边缘的压应力为

1

k

2

399.8kPa

676360.45

(1)(1)

47.5kPa

3.413.41

N

e

BB









基底最大压应力有

maxa

399.8kPa1.0400400kPaKf



知足要求。

6.6.5墙身截面验算

在某一类荷载效应组合下，荷载效应的组合设计值按下式计算：

)(

QikQiGikGzc

SSS

式中，S——荷载效应的组合设计值；

G



、Qi



——荷载的分项系数；

Gik

S

——第i个垂直永久荷载的标准值效应；

Qik

S

——土侧压力、水浮力、静水压力、其他可变荷载的标准值效应；

zc



——荷载的综合效应组合系数。

Ⅰ-Ⅰ截面为最危险截面，只须验算此截面即可。如图三所示

图41-1截面

6.6.5.1合力偏心距验算

在荷载组合Ⅱ下，荷载对计算截面形心的总力矩设计值为

挡土墙墙身或基础为圬工构件时，偏心受压构件计算截面上的轴向力偏心距

k

0

k

341

0.45m

762.3

M

e

N



计算得

1

k



dkcd

NAf

1.059641012.213.41115005115

受压合格。

抗剪承载力验算：

dvdGd

VAfauN

1.4298.5417.93.411190647.9

抗剪承载力合格

7.改良方法

能够改良的地址，明显圬工尺寸过大，用其他类型挡土墙更为适合。可是假

设单独考虑重力式挡土墙，本例中的平安系数都偏高，说明圬工体偏大，同

时由于基底埋深有2.1m，被动土压力部份忽略引发需要专门大的圬工自重才

能保证抗滑，事实计算的被动土压力水平分力约为300kN，大体考虑后尺寸

能够明显缩小，可能通过改良挡土墙顶部的宽度2m能够大体知足验算，更

为经济。