薄壁式挡土墙计算与设计[1]

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1、薄壁式挡土墙薄壁式挡土墙第一节第一节 概概 述述薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，属轻型挡土墙，包括悬臂 式和扶壁式两种形式。 悬臂式挡土墙的一般形式如图 4-所示，它是由立壁(墙面板) 和墙底板(包括墙趾板和墙踵板)组成，呈倒“T”字形，具有三个 悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。扶壁式挡土墙由墙面板(立壁)、 墙趾板、墙踵板及扶肋(扶壁)组成，如图 4-2 所示。当墙身较高时， 在悬臂式挡土墙的基础上，沿墙长方向，每隔一定距离加设扶肋。 扶肋把立壁同墙踵板连接起来，扶肋起加劲的作用，以改善立壁 和墙踵板的受力条件，提高结构的刚度和整体性，减小立壁的变 形。扶壁式挡土墙宜整体灌注，也可采用拼装，但拼

2、装式扶壁挡 土墙不宜在地质不良地段和地震烈度大于等于 8 度的地区使用。 悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和踵板 上方填土的重力来保证，而且墙趾板也显著地增大了抗倾覆稳定 性，并大大减小了基底应力。它们的主要特点是构造简单、施工 方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好地发挥材料的强度 性能，能适应承载力较低的地基。但是需耗用一定数量的钢材和 水泥，特别是墙高较大时，钢材用量急剧增加，影响其经济性能。 一般情况下，墙高 6m 以内采用悬臂式，6m 以上则采用扶壁式。 它们适用于缺乏石料及地震地区。由于墙踵板的施工条件，一般 用于填方路段作路肩墙或路堤墙使用。 悬臂式和扶壁式挡土墙

3、在国外已广泛使用，近年来，在国内 也开始大量应用。第二节第二节 土压力计算土压力计算一、库伦土压力法一、库伦土压力法悬臂式和扶壁式挡土墙土压力一般可采用库伦土压力理论计 算，特别是填土表面为折线或有局部荷载作用时。由于假想墙背 北的倾角较大，当墙身向外移动，土体达到主动极限平衡状态时， 往往会产生第二破裂面 0C，如图 4-3 所示。若不出现第二破裂面 则按一般库伦理论计算作用于假想墙背 Ac 上的土压力 Ea ，此时 墙背摩擦角 =。若出现第二破裂面则应按第二破裂面法来计算 土压力 Ea，立壁计算时，应以立壁的实际墙背为计算墙背进行土 压力计算，并假定立壁与填土间的摩擦角 =0。当验算地基承

4、载 力、稳定性、墙底板截面内力时，以假想墙背 AC(或第二破裂面 DC)为计算墙背来计算土压力，将计算墙背与实际墙背间的土体 重力作为计算墙体的一部分。 有关土压力计算详见第二章。立壁与墙踵竖直面 AD 间的填土重力 W 作用于墙踵板上。为 简化计算，车辆荷载可以按整个路基范围分布来考虑。第三节第三节 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙设计，包括墙身构造设计、墙身截面尺寸的拟 定、结构稳定性和基底应力验算以及墙身配筋计算、裂缝开展宽 度验算等。一、墙身构造设计一、墙身构造设计1悬臂式挡土墙分段长度不应大于 15m，段间设置沉降缝和 伸缩缝。 2立壁如图 4-1 所示，为便于施工，立壁内侧(即

5、墙背)宜做 成竖直面，外侧(即墙面)坡度宜陡于 1：01，一般为 1：002- 1：005，具体坡度值应根据立壁的强度和刚度要求确定，当挡 土墙高度不大时，立壁可做成等厚度。墙顶宽度不得小于 02m；当墙较高时，宜在立壁下部将截面加宽。 3墙底板如图 4-1 所示，墙底板一般水平设置，底面水平。墙和混凝土收缩的能力，防止混凝土表层出现裂缝。 2墙底板钢筋设计 墙踵板受力钢筋 N2，设置在墙踵板的顶面，该钢筋一端伸人 立壁与墙底板连接处并伸过不小于一个锚固长度；另一端按弯矩 图切断，在理论切断点向外延长一个锚固长度。 墙趾板受力钢筋 N1，设置于墙趾板的底面，该筋一端仲人立 壁与墙趾板连接处并伸

6、过不小于一个锚固长度；另一端一半延伸 到墙趾，另一半在 B/2 处再加一个锚固长度处切断。 为便于施工，墙底板的受力钢筋间距最好取与立壁的间距相 同或整数倍。在实际设计中，常将立壁的底部受力钢筋一半或全 部弯曲作为墙趾板的受力钢筋。立璧与墙踵板连接处最好做成贴 角予以加强，并配以构造钢筋，其直径与间距可与墙踵板钢筋一 致，墙底板也应配置构造钢筋。钢筋直径及间距均应符合规范的 规定。 另外，还应根据截面剪力布置箍筋。第四节第四节 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙设计与悬臂式挡土墙设计相近，但有其自己的 特点。扶壁式挡土墙设计内容主要包括墙身构造设计、墙身截面 尺寸的拟定、墙身稳定性和基底应力

7、及合力偏心距验算、墙身配筋设计和裂缝开展宽度验算等。 墙底板各部分尺寸、立壁和墙底板厚度的计算，墙身稳定性 和基底应力及合力偏心距验算等均与悬臂式挡土墙相同。一、墙身构造设计一、墙身构造设计扶壁式挡土墙墙高不宜超过 15m，一般在 9l0m 左右，分段 长度不应大于 20m。扶肋间距应根据经济性要求确定，一般为 1/41/2 墙高。每段中宜设置三个或三个以上的扶肋，扶肋厚度一 般为扶肋间距的 1/101/4，但不应小于 0.3m。采用随高度逐渐向 后加厚的变截面，也可采用等厚式以利于施工。 墙面板宽度和墙底板厚度与扶肋间距成正比，墙面板顶宽不 得小于 O.2m，可采用等厚的垂直面板。墙踵板宽一

8、般为墙高的 1/41/2，且不小于 0.5m。墙趾板宽宜为墙高的 1/201/5，墙底板 板端厚度不小于 0.3m。 扶壁式挡土墙有关构造要求如图 4-9 所示，其余要求同悬臂 式挡土墙。置于通过墙趾与水平面成(450/2)角线和通过墙踵与水平面 成甲角线的范围内。凸榫高则应根据凸榫前土体的被动土压力能 够满足抗滑稳定性要求而定。 1计算模型和计算荷载 墙面板计算通常取扶肋中至扶肋中或跨中至跨中的一段为计 算单元，视为固支于扶肋及墙踵板上的三向固支板，屑超静定结 构，一般作简化近似计算。计算时将其沿墙高或墙长划分为若干 单墙面板承受的最大水平正弯矩及最大水平负弯矩在竖直方向 上分别发生在扶肋跨

9、中的 H1/2 处和扶肋固支处的第三个 H1/4 处， 如图 4-12 所示。 设计采用的弯矩值和实际弯矩值相比是偏安全的，如图 4-11c)所 示。例如，对于固端粱而言，当它承受均布荷载 pi时，其跨中 弯矩应为 nil2/24。但是，考虑到墙面板虽然按连续板计算，然 而它们的固支程度并不充分，为安全计，故设计值按式(432)确 定。3竖直弯矩1墙面板(1)水平受拉钢筋 墙面板的水平受拉钢筋分为内、外侧钢筋两种。 内侧水平受拉钢筋 N2布置在墙面板靠填土一侧，承受水平负 弯矩，以扶肋处支点弯矩设计，全墙可分为 34 段。 外侧水平受拉钢筋 N3布置在中间跨墙面板临空一侧，承受水 平正弯矩，该

10、钢筋沿墙长方向通长布置。为方便施工，可在扶肋 中心切断。沿墙高可分为几个区段进行配筋，但区段不宜分得过 多。(2)竖向受力钢筋 墙面板的竖向受力钢筋也分内、外两侧。内侧竖向受力钢筋 N4布置在靠填土一侧，承受墙面板的竖直负弯矩。该筋向下伸人 墙踵板不少于一个钢筋锚固长度；向上在距墙踵板顶高 H1/4 加上 一个钢筋锚固长度处切断。每跨中部 2l/3 范围内按跨中的最大竖 直负弯矩 MD配筋，靠近扶肋两侧各 l/6 部分按 MD/2 配筋，如图 4-13 所示。 外侧竖向受力钢筋从布置在墙面板临空一侧，承受墙面板的 竖直正弯矩。该钢筋通长布置，兼作墙面板的分布钢筋之用。墙面板与扶肋间的 U 形拉

11、筋 连接墙面板与扶肋的 U 形拉筋 N6，其开口向扶肋的背侧。该 钢筋每一肢承受高度为拉筋间距水平板条的支点剪力口，在扶肋 水平方向通长布置。 2、墙踵板 墙踵板顶面横向水平钢筋 N7，是为了墙面板承受竖直负弯矩 的钢筋 N4得以发挥作用而设置的。该筋位于墙踵板顶面，垂直于 墙面板方向。其布置与钢筋 N4相同，该筋一端插入墙面板一个钢 筋锚固长度；另一端伸至墙踵端，作为墙踵板纵向钢筋 N8的定位 钢筋。如钢筋 N7的间距很小，可以将其中一半在距墙踵端 B3/2 减一个钢筋锚固长度处切断。 墙踵板顶面和底面纵向水平受拉筋 N8、N9(图中末示)，承 受墙踵板在扶肋两端的负弯矩和跨中正弯矩。该钢筋

12、切断情况与 N2、N3相同。 连接墙踵板与扶肋之间的 U 形钢筋 Nlo(图中未示)，其开口 向上。可在距墙踵板顶面一个钢筋锚固长度处切断，也可延至扶 肋的顶面，作为扶肋两侧的分布钢筋。在垂直于墙面板方向的钢 筋分布与墙踵板顶面纵向水平钢筋 N8相同。 3墙趾板 同悬臂式挡土墙墙趾板的配筋设计。 4扶肋 扶肋背侧的受拉钢筋 N11(图中未示)，应根据扶肋的弯矩图， 选择 23 个截面，分别计算所需的拉筋根数。为节省混凝土，钢 筋 N11可多层排列，但不得多于 3 层。其间距应满足规范要求， 必要时可采用束筋。各层钢筋上端应按不需此钢筋的截面再延长 一个钢筋锚固长度，必要时，可将钢筋沿横向弯人墙踵板的底面。除受力钢筋外，还需根据截面剪力配置箍筋，并按构造要 求布置构造钢筋。