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重力式挡土墙课程设计
岩土工程11级1班刘拥指导教师：冯文娟
摘要：重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。它是我国目前常用的一种挡土墙。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。摘要：挡土墙是一种应用较广的构筑物，重力式挡土墙是其中最常见的一种形式。本文所涉及的工程为对某高速公路路线上的一处土丘进行开挖后，挖槽两边所形成的土坡。在进行土坡稳定性分析后，依据设计资料，采用传统的试算法设计了一堵重力式挡土墙。由于假设墙背竖直、光滑，且墙后填土面水平等条件，采用了郎肯土压力理论计算土压力。然后，运用matlab软件分别用fmincon函数和遗传算法对挡土墙截面进行了优化设计。优化设计采用挡土墙上部宽度和上下部宽度差作为变量，以最小截面面积为目标函数。最后，比较了常规设计结果与优化结果和普通优化与遗传算法优化结果。经比较，采用遗传算法得到的优化结果最优。
关键词：重力式挡土墙；优化设计；验算方法。
3挡土墙的概述
公路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。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。
4设计题目
重力式挡土墙设计
5设计依据和资料
地形条件：
平原山地过渡地带，为一系列呈带状延伸的平行岭谷分布区，以丘陵、台地为主。
工程地质：
自上而下土层依次为：
①土层：人工填土，厚约0.7m，黄褐色，含杂质较多；
②土层：含砂粉质粘土，厚2.1m，地基容许承载力
③土层：中风化泥岩，厚度未揭露，地基容许承载力。
墙身及墙后填料材料参数：
墙身容重，截面容许应力。
填料容重。基底摩擦系数。填土边坡1：1.5。
4荷载参数：
车辆荷载的等代土层厚度为0.84m，布置在7.5m全宽路基上。
5.水文资料为：
本次勘探未见地下水，可不考虑地下水的影响。
6，设计分组：
可根据不同的设计参数和墙身高度等参数的变化，对学生进行设计分组。具体分组可参考下列表格：

组号挡土墙高（m)墙后填土高度(m)14.43.0、2.5、2.024.73.0、2.5、2.035.03.0、2.5、2.045.33.0、2.5、2.055.63.0、2.5、2.065.93.0、2.5、2.076.23.0、2.5、2.086.53.0、2.5、2.0设计资料
地层条件及参数
题号：重力式挡土墙课程设计任务书中第6组（墙高6m，墙后填土高3m)。
地层:地基埋置深度不小于1.0m，持力层为2号土层含啥质性粘性土层，地基容许承载力R=250kpa。
荷载资料：车辆荷载的等代土层厚度为0.84m，布置在7.5m全宽路基上。如下图
其他设计参数：墙身容重，截面容许应力。填料容重。基底摩擦系数。填土边坡1：1.5。
根据给定设计资料，初步确定墙身尺寸：挡土墙高6m，樯面仰斜1:0.25，墙背=，墙顶宽3.5m,墙身分段长12m。
主动土压力计算
（1）计算破裂角
假设破裂面交于荷载内，即

则

验核破裂面位置如下：
堤顶破裂面距踵距离为

荷载内边缘距踵距离为

荷载外边缘距踵距离为

因为3.44<5.96<10.49,所以，破裂面交于荷载内，与设计相符，可采用所选计算公式。
求主动土压力系数K和K1
主动土压力系数K和K1计算如下：

由于

则

求主动土压力E和作用点Zy
主动土压力E为

主动土压力作用点位置Zy为

设计挡土墙截面
根据给定设计资料，初步确定墙身尺寸：挡土墙高6m，樯面仰斜1:0.25，墙背=，墙顶宽b1=3.5m,墙身分段长12m。
计算墙身重G及其力臂ZG
墙身重G及其力臂ZG计算结果如下表
体积V
（)自重G
（kN)力臂ZG
（m)
抗滑稳定性验算
抗滑稳定系数为

满足抗滑要求。
倾翻稳定验算

因基底倾斜，土压力对墙趾O的力臂改为

则

满足抗倾覆要求。同时，由上面两个验算可知上述尺寸估计符合要求。
基底应力验算

则

满足要求。
截面应力验算（根据有关规定，重力式挡土墙只要进行水平方向的剪力验算即可）
水平方向的剪力计算