挡土墙涵洞设计计算书

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12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

sin4330'30tan4330'tan150.261

则计算图示为：

b1b

M0aβ-α+1HNHθ1N1hα0

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

K2a31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=Ntanβ=1/Mtanα0=N1 0E11H2KK1183.520.2691.62548.19KN (1-7) 22Ex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)]fc[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EyZxExZy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

103.62B1.5B1.5e0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3C103.62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 地区 频率 1：100 QpKFn华北 25.7 东北 22.8 东南沿海 29.04 西南 23.04 华中 25.8 黄土高原 11.3 表2-2 地区指数n值

地区 n 华北 0.75 东北 0.85 东南沿海 0.75 西南 0.85 华中 0.75 黄土高原 0.80 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25 d21.861.04m (1-26) 1.692525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。