挡土墙的设计与验算

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1、挡土墙的设计与验算摘要：挡土墙的设计截面一般按试算法确定，初步拟定截面尺寸，然后进行 挡土墙的验算，算通常包括稳定性验算，基础的承载力验算，墙身强度验算。关键词：挡土墙 稳定性 地基承载力 墙身强度 验算 挡土墙是用来挡土的结构和防止土体坍塌，在房屋建筑、水利工程、铁 路工程以及桥梁工程中都会遇到需要采用挡土墙来防止土体坍塌，例如，挡土墙 按其结构型式可分为重力式，悬臂式、扶臂式及格栅装配式等。按所用的材料可 分为毛石、砖、素混凝土及钢筋混凝土等类型。挡土墙的主要受力特点是在与土 体接触的墙背上作用有土压力。因此，设计挡土墙时首先要先确定土压力的性质、 大小、方向和作用点。挡土墙的截面一般按试

2、算法确定，即先根据挡土墙所处的条件凭经验初步拟 定截面尺寸，然后进行挡土墙的验算，如不满足要求，则应改变截面尺寸或采用 其他措施。挡土墙的计算通常包括下列内容：1. 稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定验算；此时挡土墙自重及土压力分 项系数均取 1.0。2. 基础的承载力验算；设计重力挡土墙时土压力及基础自重分项系数均取 1.0 ，并保证合力中心位于基础底面中心两侧 1/6 基宽的范围内；设计钢筋混凝 土挡土墙时，土压力作为外荷载应乘以大于 1.2 的荷载分项系数。3. 墙身强度验算，地基的承载力验算与一般偏心荷载作用下基础的计算方法 相同，即要求基底的最大压应力1.2ff为地基土的承载力设计值

3、)。至于墙身 强度验算应根据墙身材料分别按砖石结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构有关 计算方法进行。挡土墙的稳定性破坏通常有两种形式：一种是在土压力作用下绕0点外倾， 如图2(a)所示，另一种是在土压力的水平分力作用下沿基底外移，如图2 (b) 所示，对于软弱地基，还可能沿地基中某一曲面滑动，对于这种情况应按圆弧法 进行地基稳定性验算。挡土墙的稳定性验算应符合下列要求：1. 抗倾覆稳定性应按下式验算，如图 1 所示：1.6 (1-1)= =bz=bz式中墙背的主动土压力；z土压力作用点离墙踵的高度；挡土墙重心离墙趾的水平距离；b基底的水平投影宽度；G挡土墙每延米自重；挡土墙基底的倾角；a挡土墙

4、墙背的倾角；8土对挡土墙墙背的摩擦角，可按规范选用; 卩土对挡土墙基底的摩擦系数，由试验确定也可以按规范选用。当地基软弱时，在倾覆的同时，墙趾可能陷入土中，因而力矩中心 O 点向 内移动，抗倾覆安全系数就将会降低，因此在运用式( 1-1)是要注意地基土的 压缩性。2. 挡土墙的稳定性验算应符合下列要求(图 3)抗滑移稳定性应按下式验算：1.3 (1-2)=G =G；=3. 整体滑动稳定性验算：可采用圆弧滑动面法。4. 地基承载力验算，基底合力的偏心距不应大于 0.25 倍基础的宽度。算例：某挡土墙高H为6m，墙背直立(a=0)，填土面水平(卩=0)，墙背光 滑 ( 8=0 )， 用 200 号

5、 毛 石 和 M2.5 水 泥 砂 浆 砌 筑 ； 砌 体 抗 压 强 度 R=1600kN/m²,砌体容重=22kN/m³,填土内摩擦角=40，c=0，r=19kN/ , 基底摩擦系数=0.5，地基土的容许承载力R=180kN/，试设计此挡土墙。(1) 挡土墙断面尺寸的选择重力式挡土墙的顶宽约为1/12H，底宽可取(1/21/3)H，初步选择顶宽b=0.7m，底宽 B=2.5m(2) 土压力计算 =r=xl9x=74.4kN/m土压力作用点离墙底的距离为h=H=x6 = 2m(3) 挡土墙自重及重心将挡土墙截面分成一个三角形和一个矩形(见图 4)分别计算它们的自重=1/2

6、 (2.5-0.7) x6x22=119kN/m=0.7x6x22=92.4 kN/m的作用点离 O 点的距离分别为=2/3x1.8=1.2m=1/2x0.7+1.8=2.15m(4) 倾覆稳定验算 =2.291.5(5) 滑动稳定验算=1.421.3(6) 地基承载力验算(图 5)作用在基底的总垂直力 N=W1 +W2=119+92.4=211.4 kN/m合力作用点离 O 点距离 c=0.911m偏心距 e=B/2-c=2.5/2-0.355=0.915VB/6=0.417基底的应力omin=16.6kN/momax=152.5kN/momaxV1.2R=1.2180=216 kN/m2(

7、 7)墙身强度验算验算离墙顶3m处截面1-1 (图6的应力：截面I-I以上的主动土压力)=rH21tan2 (45-) =x19x32x0.217=18.5 kN/m截面I-I以上挡土墙自重=x0.9x3x22=29.7 kN/m=0.7x3x22=46.2 kN/m W3和 W4作用点离01点的距离a3=x0.9=0.6ma4=0.9+0.35=1.25mI-I 截面上的总法向压力 N1=W3+W4=29.7+46.2=75.9kN/mN1 作用点离 O1 点的距离 c1=0.75m偏心距 e1=B1/2-c1=1.6/2-0.75=0.05mI-I 截面上的法向应力omin=75.9/1.

8、6(l-6*0.05/1.6)=38.5kN/m2VVR(R 为砌体抗压强度)omin=75.9/1.6(l + 6*0.05/1.6)=56.5kN/m2VVRI-I截面上的剪应力=0式中f为砌体的摩擦系数，取f=0.6。参考文献：1中华人民共和国铁道部，TB10002.52005/J4642005,铁路桥涵地基 与基础设计规范S,北京，中国铁道出版社，2007。2中华人民共和国铁道部，TB100252006/J1272006，铁路路基支档结 构设计规范S,北京，中国铁道出版社，2013。铁道部第一工程局，铁路工程施工技术手册路基M,北京，中国铁道出 版社， 2010。4钱冬生，桥梁工程基础知识M，北京，中国铁道出版社，1981。黄棠，周其刚，结构设计原理M，北京，中国铁道出版社，1980。