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1、第五章 挡土墙设计教材分析 挡土墙设计是路基设计较难的一章，主要讲述挡土墙类型、用途和使用条件，挡土墙土压力计算和重力式挡土墙设计。学生应把握重难点，为以后做毕业设计做好准备。教学目的1、 掌握挡土墙类型、用途和使用条件；2、 了解挡土墙土压力计算等内容3、 把握重力式挡土墙的稳定性验算。教学原则因材施教教学方法 讨论法，讲授法。教学结构重点：挡土墙类型、用途和使用条件地下排水设备的布置，要求和重力式挡土墙的稳定性验算。难点：重力式挡土墙的稳定性验算。授课时数：8课时第一节 挡土墙的分类、用途及使用条件一、挡土墙的作用、种类及用途 1、挡土墙的作用 支撑天然边坡或人工填土边坡，以保持土体稳定。
2、公路中主要用于支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸壁等。 2、挡土墙的设置种类及其各自用途 路肩墙：护肩及改善综合坡度 路堤墙：收缩坡脚，防止边坡或基底(对于陡坡路堤)滑动，沿河路堤则可防水流冲刷等。路堑墙：减少开挖，降低边坡高度山坡墙：支挡坡上覆盖层，可兼起拦石作用 隧道及明洞口挡墙：缩短隧道或明洞口长度 桥梁两端挡墙：护台及连接路堤，作为翼墙或桥台二、挡土墙的各部分名称1、墙面（墙胸）2、墙背（俯斜、仰斜、垂直） 有直线形墙背和折线形墙背之分3、墙顶4、墙底（墙趾、墙踵）三、挡土墙的结构类型（一）重力式挡土墙 重力式挡土墙靠自身重力平衡土体，一般型式简单、施工方便、圬工量大，对基础要求
3、也较高。依据墙背型式不同，其种类有普通重力式挡墙、不带衡重台的折线墙背式重力挡墙和衡重式挡墙。 衡重式挡墙 属重力式挡墙；衡重台上填土使得墙身重心后移，增加了墙身的稳定性；墙胸很陡，下墙背仰斜，可以减小墙的高度和土方开挖；但基底面积较小，对地基要求较高。 （二）锚定式挡土墙锚定式挡土墙属于轻型挡土墙，通常包括锚杆式和锚定板式两种。 锚杆式挡墙主要由预制的钢筋混凝土立柱和挡土板构成墙面、与水平或倾斜的钢锚杆联合作用支挡土体，主要是靠埋置岩土中的锚杆的抗拉力拉住立柱保证土体稳定的。 锚定板式则将锚杆换为拉杆，在其土中的末端连上锚定板。它不适于路堑，路堤施工容易实现。（三）薄壁式挡墙薄壁式挡土墙是钢
4、筋混凝土结构，包括悬臂式和扶壁式两种主要型式。 悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。当墙身较高时，可沿墙长一定距离立肋板（即扶壁）联结立壁板与踵板，从而形成扶壁式挡墙；老路加固时，考虑扶壁难以在踵板侧做，也可考虑将其做在趾板侧，同样可以发挥作用，但须进行设计计算确定。（四）加筋土挡土墙加筋土挡土墙是由填土、填土中的拉筋条以及墙面板等三部分组成，它是通过填土与拉筋间的摩擦作用把土的侧压力削减到土体中起到稳定土体作用的。 加筋土挡土墙属于柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度也可很大，适用于填土路基；但须考虑其挡板后填土的渗水稳定及地基变形对其的影响，需要通过计算分析选用
5、。（五）其它挡土墙柱板式挡土墙 （沿河路堤及基坑开挖中常用）桩板式挡土墙 （基坑开挖及抗洪中使用）垛式挡土墙（又称为框架式挡土墙）第二节 挡土墙土压力计算一、作用在挡土墙上的力系 1、主要力系（经常作用在挡土墙上的各种力）： 挡土墙自重及位于墙上的衡载 墙后土体的主动土压力（包括超载） 基底的支撑力与摩阻力 墙前土体的被动土压力 浸水墙的常水位静水压力及浮力 2、附加力 季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲击、洪水3、特殊力 偶然出现的力，如地震力、水面物撞击力等 一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水地区应考虑附加力，地震地区还应考虑地震对挡土墙的影响，按最不利的组合进行设计。二、挡
6、土墙库仑土压力理论1）库仑法的适用条件： 适应墙背倾斜、粗糙，墙后填土不水平。三条假定为：破裂面为平面、填料为砂性土(c=0)、破坏土体为刚体。2)主动土压力为E的极大值，因为土推墙，土压力为不稳定因素，最大值为最危险状态；被动土压力为E的极小值，因为墙推土，土压力为稳定因素，最小值为最危险状态。三、挡土墙土压力考虑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
7、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。四、一般条件下库仑主动土压力计算1、破裂面交于内边坡：2、破裂面交于路基面： 1）交于荷载中部 2）交于荷载外部 3）交于荷载内部3、破裂面交于外边坡：五、大俯角墙背的主动土压力 第二破裂面法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、悬臂墙或带衡重台的墙背，其倾角大于第二破裂面的倾角ai、且墙背上抗滑力大于下滑力的情况。 一般仰斜挡土墙为避免土压力过大，很少采用平缓背坡，不易出现 aai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，d=f，只要aai，即存在第二破裂面。六、车辆荷载的换
8、算1、换算方法： 换算为对应于墙后填料的一定高度的均布土层。2、换算土层高： h = q / g 其中： 墙高H2.0m时，q=20.0kN/； 墙高H10.0m时，q=10.0kN/； 墙高H在2.0m 10.0m时，q内插取用第三节 挡土墙设计一、挡土墙布置 1、在横断面图上进行挡土墙位置的选定 确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙 2、在墙趾纵断面图上进行挡土墙的纵向布置： 1）分段，设伸缩缝与沉降缝 2）考虑始、末位置在路基及其它结构处的衔接 3）基础的纵向布置 4）布置泄水孔3、墙身断面及基础的横向布置 4、特殊挡墙的平面布置 沿河挡墙 绕避建筑物挡墙二、挡土墙构造（重力式挡墙为
9、例） 1、墙身构造 （1）墙背 仰斜：土压力小，对基底前侧的地面横坡要求高 俯斜：土压力大，稳定性及基底土压力好 垂直凸形折线 衡重式 （2）墙面 （3）墙顶 （4）护栏2、基础 （1）基础类型：取决于基底应力大小情况，可有： 墙身作基础、扩大基础、钢筋混凝土基础、台阶基础、拱形基础等 （2）基础埋置深度：考虑冲刷线及冰冻深度3、排水设施（1）地面排水沟 （2）泄水孔 4、沉降缝与伸缩缝三、挡土墙荷载计算方法 1、荷载划分及荷载组合 2、荷载抗震验算 3、荷载设计方法 挡土墙设计按“分项安全系数极限状态”法进行 （1）承载力极限状态 （倾覆失稳；墙身或基础强度不足）（2）正常使用极限状态（外形
10、变形等影响正常使用；裂缝等局部破 坏；其它特定状态） 极限状态的分项荷载系数除Ep取0.5外，其余均取1.0 （3）合力偏心距计算时的极限状态分项荷载系数取值同正常使用极限状态。四、挡土墙稳定性验算1、抗滑稳定性验算 检查基底在土压力、自重等作用下的摩阻力抵抗挡土墙滑动的能力。2、抗倾覆稳定性验算 检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗能力。五、基底应力及合力偏心距验算1、基础底面的应力 p = N / A 2、偏心荷载作用 e = B/2 - ZN pmin及pmax的求算 3、地基承载抗力值 f = 1.1 fk六、墙身截面强度验算寻找控制断面进行强度验算七、增加挡土墙稳定性的措施 1、增加抗滑稳定性的方法 1）设置倾斜基底 2）采用凸榫形基础 2、增加抗倾覆稳定性的方法 1）展宽墙趾 2）改变墙面及墙背坡度 3）改变墙身断面类型
