挡土墙设计教学课件.

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1、路基路面工程 HongxiaTAN 第6章 挡土墙设计 Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.1 挡土墙的用途 1）支撑土体，保持稳定； 2）减少填挖方数量，节约用地； 3）防止水流冲刷（浸水挡土墙）； 4）防治滑坡（山坡墙）。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.2 挡土墙的类型 1）按设置位置分为： 路肩墙 路堤墙 路堑墙 山坡墙 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 2）按结构特点分为： 重力式（衡重式） 薄壁式（钢筋混凝土） 锚固式（锚杆、锚碇板式） 加筋土式 柱板式 桩板式等 Date 路基路面工程 Ho

2、ngxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 3）按挡土墙的墙体材料分: w石砌挡墙 w混凝土挡墙 w钢筋混凝土挡墙 w砖砌挡墙 w木质挡墙 w钢板墙 Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.3 挡土墙的构造 挡土墙一般由 墙身 基础 排水设施 伸缩缝组成 墙身由墙顶、墙面、墙背、 墙底（墙趾、墙踵）组成 Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 4）基础 保证地基承载力要求，如采用扩大基础、钢筋混凝土底板等。 埋置深度要求：

3、防冲刷、防冻胀 对于土质地基，无冲刷时，地面线以下至少1m； 有冲刷时，冲刷线以下至少1m； 有冻害时，冻结线以下至少0.25m。 对于石质地基，要考虑嵌岩深度和襟边宽度 对于滑动地基，处于滑动面以下至少0.5m（稳定岩层） 2m（稳定土层） Date 路基路面工程 HongxiaTAN 5）排水 目的：防止地基承载力下降，减小墙背静水压力、冻胀压力、填 料膨胀压力等。 措施：截水沟、边沟、墙背粘土隔水层、粒料反滤层、排水层、 墙身泄水孔等。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6）接缝 w起沉降缝、伸缩缝作用。 w间距1015m，缝宽23cm，缝内填塞有弹性的材料。 Date 路基

4、路面工程 HongxiaTAN 6.4 挡土墙的布置 w1、挡土墙的横向布置：确定断面形式、初步尺寸、选择位置 。 w2、挡土墙的纵向布置： 1）起讫点、衔接方式 2）确定变形缝的位置 3）布置基础 4）布置泄水孔位置 5）布置各特征点的桩号和标高 w3、平面布置：标示与路线平面位置、地物、地貌的关系 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 挡土墙标准断面图 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 路堤挡土墙横断面图路堑挡土墙横断面图 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 挡土墙立面图 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.5 作用在挡土墙上的力系 Date 路

5、基路面工程 HongxiaTAN 主动、被动、静止土压力 Date 路基路面工程 HongxiaTAN w路基挡土墙的土压力考虑 1、主动土压力与被动土压力的区分： 假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移动的趋势， 则土推墙即为主动土压力，墙推土即为被动土压力。 2、路基挡土墙的土压力考虑： 路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，在设计中按墙背 土体达到主动极限平衡状态考虑，且取一定的安全系数以保证墙背土体 的稳定。墙趾前土体的被动土压力一般不计。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 土压力的计算 1）基本假设（库伦，1776年） （1）填料为均质、各向同性的

6、散粒体，仅有内摩擦力而无粘结力，填 料表面为平面； （2）墙身外倾时出现沿墙踵的平面破裂面，破裂面上摩阻力为tg； （3）破裂面上土体为刚性体，下滑时土体与墙背间存在内摩阻力tg； （4）考虑单位长度墙段。 2）一般情况 幻灯片 26 Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 同理可求其它情况的最大主动土压力 ： 2）破裂面交于路基内、荷载的内侧 3）破裂面交于荷载范围内 4）破裂面交于荷载的外侧、路基上 5）破裂面交于外边坡 Date 路基路面工程 HongxiaTAN a)交于荷载内侧；b)交于

7、荷载中部；c)交于荷载外侧；d）破裂面交于外边坡 back 幻灯片 29 Date 路基路面工程 HongxiaTAN w例6.1 有一路肩挡土墙，墙高H=5m，墙身及路基断面尺寸如图所示，试计 算该挡土墙所受主动土压力。墙后填土=17kN /m3, 35， （2/3）。 w（1）求破裂角 根据已知条件得 假设破裂面交于荷载分布范围以外 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 计算结果显然与原假设不符合。故重新假定破裂面交于荷载分布范围内 ，按公式计算 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 校核假定： 故破裂面交于荷载分布范围内，与假设符合。破裂面位置 Date 路基路面工程 H

8、ongxiaTAN w（2）求土压力系数、土压力： Date 路基路面工程 HongxiaTAN w3）、大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法 w有时土体并不沿墙背滑动，而是沿另一滑动面滑动，这一般是折线形重 力墙背、悬臂墙墙背或带衡重台的墙背，其倾角大于第二破裂面的倾角i 、且墙背面上的抗滑力大于下滑力的情况。 w出现第二破裂面的条件： 1、墙背或假想墙背的倾角或必须大于第二破裂面的 倾角i，即墙背 或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现； 2、在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力，即NRNG， 或Ex tan(+ )Ey+ G，使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑。 w 一般俯斜挡土墙为

9、避免土压力过大，很少采用平缓背坡，不易出现 i的情况，不出现第二破裂面；衡重式挡墙的上墙或悬臂式墙，因采 用的是假想的墙背，=，只要i，即存在第二破裂面。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 第二破裂面情况 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 图6-18 延长墙 背法 图6-19 力多边形法 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 图6-20 路堤墙粘性土主动土压力计算 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 图6-22 有限范围内填土的土压力计算 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 8）计算参数： 填料的计算内摩擦角和重度 墙背摩擦角 填料种类计算内

10、摩擦 角 重度（ kN/m3） 粘性土153017 砂类土284018 砂砾、卵石土35401819 碎石土、不易风化 的岩石碎块 404519 不易风化的石块45501920 填料的计算内摩擦角和重度参考值 Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.6 车辆荷载的换算 q附加荷载的强度(kN/m2) 按荷载强度换算： Date 路基路面工程 HongxiaTAN 按破裂土体范围内的 车辆荷载换算： Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.7 挡土墙的荷载组合 Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程

11、HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 按正常使用极限状态设计时，通常采用上表所列的各分项系数；当对挡土墙进行基础 合力偏心距和圬工结构合力偏心距计算时，除被动土压力采用0.3外，其他全部荷载系 数采用1.0。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.8 挡土墙稳定性验算 Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN Date 路基路面工程 HongxiaTAN 3）基底应力、合力偏心距验算 Date 路基路面工程 Ho

12、ngxiaTAN 基底合力偏心距满足表6-14的要求. 基底应力满足: 轴向荷载作用: 偏心荷载作用: 其中地基承载力抗力值 f 值可以根据不同荷载组合予以提高，提高系数K按表6-16取值。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 4） 墙身截面强度验算 选择墙身断面变化处、墙身底部、1/2墙高处，按轴心 受压、偏心受压或受弯构件进行强度验算。 1、强度验算 2、稳定验算 3、正截面剪应力验算 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 例6.2：某俯斜式重力式挡土墙如图所示，墙高为5.5m,墙面和墙背坡度均为1：0.25 （ ），挡土墙顶宽b=0.6m。经计算其墙背的主动土压力为 6

13、0.00kN，土压力其作用点到墙底的垂直距离为 ，已知墙背填 料的摩擦角为 ，墙身的容重为22kN/m3，地基的摩阻系数为 f=0.45，地基的容许压应力为 ，验算该挡土墙的稳定性和地基承 载力是否满足要求。 H B Zx Zy b Ea Date 路基路面工程 HongxiaTAN w1、抗滑稳定性验算： 稳定 Date 路基路面工程 HongxiaTAN w2、抗倾覆稳定性验算 稳定 Date 路基路面工程 HongxiaTAN w3、地基承载力验算： 满足要求 若改变参数呢 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 提高挡土墙稳定性的措施 Date 路基路面工程 HongxiaTAN

14、 6.9 衡重式挡土墙设计 w衡重式挡土墙的构造，通常墙胸多采用1：0.05的陡坡，上墙墙背坡率 采用1：0.251：0.45之间，下墙墙背坡率采用1：0.25，上下墙高比采 用2：3。其它构造要求与一般重力式挡土墙相同。 w作用于衡重式挡土墙的主动土压力，按上下墙分别计算，取其矢量和作 为全墙的主动土压力。 w衡重式挡土墙稳定性验算的内容和要求同一般重力式挡土墙。当上墙出 现第二破裂面时，第二破裂面与上墙墙背之间的填土与墙身一起移动， 其重量应计入墙身自重。 w验算墙身截面强度时，应按上墙实际墙背所承受的土压力计算，验算内 容同重力式。最危险的截面是上下墙分界面2-2，以及与上墙土压力大 致

15、平行的3-3斜截面。对于斜截面验算，应将诸力投影到斜截面上，验 算的重点是抗剪强度能否满足要求。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN w 验算墙身截面强度时，应按上墙实际墙背所承受的土压力计算，验算内 容同重力式。对于斜截面验算，应将诸力投影到斜截面上，验算的重点 是抗剪强度能否满足要求。 1、上墙实际墙背的土压力 假定此土压力沿墙背呈直线分布，作用于上墙的下三分点处。 2、斜截面剪应力验算 令 0， 经整理简化得 Date 路基路面工程 HongxiaTAN 6.10 浸水路堤挡土墙设计 (一)当填料为砂性土时 w计算时考虑： 1浸水部分填料单位重量采用浮容重； 2浸水前后的内摩擦

16、角不变； 3破裂面为一平面；由于浸水后破裂位置的变动对于计算土压力的影响不 大，因而不考虑浸水的影响。 (二)当填料为粘性土时 w考虑到粘性土浸水后c值显著降低，将填土的上下两部分视为不同性质 的土层，应分别计算土压力(见图6-40)。计算中，先求出计算水位以上 填土的土压力E1；然后再将上层填土重量作为荷载，计算浸水部分的土 压力E2。E1与E2的矢量和即为全墙土压力。 Date 路基路面工程 HongxiaTAN w静水压力、上浮力、动水压力 墙胸所受静水压力 墙背所受静水压力 作用于基底的上浮力P2为 墙身受到的总上浮力P2为基底上浮力与墙胸、 墙背所受的静水压力竖直分力的代数和，即 图6-41 静水压力及上浮力 动水压力 图6-42 动水压力 Date 路基路面工程 HongxiaTAN w运用优选法求最小稳定系数和最不利水位的步骤： 如图6-44所示，设浸水挡土墙的高度为H，试算水位