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1、第第 七七 章章一、设置挡土墙情形：一、设置挡土墙情形：1.节约用地（限制）或减小土方量。节约用地（限制）或减小土方量。2.抗滑保护措施（稳定）。抗滑保护措施（稳定）。3.防水流冲淘岸坡。防水流冲淘岸坡。二、设计内容：二、设计内容：1.类型选择：原则：稳定、经济、可靠、耐久、美观。类型选择：原则：稳定、经济、可靠、耐久、美观。2.构造设计；构造设计；3.材料选取；材料选取；4.土压力计算；土压力计算；5.稳定性分析。稳定性分析。7.1 挡土墙的类型、构造和布置挡土墙的类型、构造和布置一、类型：一、类型：按结构形式和特点分有：重力式、薄壁式、锚固式、垛式、加筋土式等按结构形式和特点分有：重力式、
2、薄壁式、锚固式、垛式、加筋土式等按位置分有：路肩墙、路堤墙、路堑墙。按位置分有：路肩墙、路堤墙、路堑墙。1.重力式：重力式：依靠墙身自重抵抗侧土压力（墙后土体的），断面尺寸较大。依靠墙身自重抵抗侧土压力（墙后土体的），断面尺寸较大。又分为直线式（仰斜、俯斜和垂直墙背）和折线式（凸式和衡重式）。又分为直线式（仰斜、俯斜和垂直墙背）和折线式（凸式和衡重式）。2. 薄壁式：薄壁式：钢筋混凝土结构，墙身断面较薄，靠土重来平衡侧向压力。钢筋混凝土结构，墙身断面较薄，靠土重来平衡侧向压力。有悬臂式、扶壁式和柱板式（路堑高边坡）有悬臂式、扶壁式和柱板式（路堑高边坡）3.锚固式锚固式：锚杆式、锚定板式、桩板式
3、。：锚杆式、锚定板式、桩板式。4.垛式垛式：钢筋混凝土构件纵横交错拼装成框架钢筋混凝土构件纵横交错拼装成框架。5.加筋土式加筋土式：面板、拉筋、填土三者的结合体。填土与拉筋间的摩擦力：面板、拉筋、填土三者的结合体。填土与拉筋间的摩擦力改善了土的性质，使得填土与拉筋结合成为一体。面板的作用是阻挡填改善了土的性质，使得填土与拉筋结合成为一体。面板的作用是阻挡填土塌落挤出，迫使土与拉筋结合为整体。土塌落挤出，迫使土与拉筋结合为整体。二、二、构造：构造：包括墙身、基础、填料、排水设施和沉降伸缩缝等。包括墙身、基础、填料、排水设施和沉降伸缩缝等。1.墙身：墙身：根据墙的用途、高度及墙址处的地形、性质、水
4、文等条件定，根据墙的用途、高度及墙址处的地形、性质、水文等条件定，考虑材料强度和整体稳定。考虑材料强度和整体稳定。1）石砌挡土墙）石砌挡土墙：仰斜墙背仰斜墙背：1：0.151：0.25，不能缓于，不能缓于1：0.30俯斜墙背俯斜墙背：1：0.151：0.4，低墙，低墙H0.5m，干砌时，干砌时0.6m，干砌挡土墙顶部，干砌挡土墙顶部0.5m内用砂浆砌筑，以利稳定。内用砂浆砌筑，以利稳定。2）悬臂式挡土墙）悬臂式挡土墙：面坡常用：面坡常用1：0.021：0.05，背坡可直立。，背坡可直立。 顶宽顶宽0.15m，路肩墙，路肩墙0.2m，踵板采用等厚，踵板采用等厚,趾板端趾板端部厚度可减薄部厚度可减
5、薄,但不小于但不小于0.30m。扶壁式挡土墙的立壁。扶壁式挡土墙的立壁,常常为等厚为等厚,间距常取墙高的间距常取墙高的1/31/2,厚度约为间距的厚度约为间距的1/81/6,但不小于但不小于0.3m 。踵板踵板趾板趾板立壁立壁3）锚杆式挡土墙）锚杆式挡土墙：为便于立柱和挡板安装，大多采用竖直墙面。立柱间距：为便于立柱和挡板安装，大多采用竖直墙面。立柱间距2.53.5m，每根立柱视其高布置，每根立柱视其高布置23根锚杆，锚杆的位置应尽量使立柱受弯分根锚杆，锚杆的位置应尽量使立柱受弯分布均匀。锚杆一般水平向下倾斜布均匀。锚杆一般水平向下倾斜1045，并使锚杆长度尽可能短。锚杆的有，并使锚杆长度尽可
6、能短。锚杆的有效锚固长度在岩层中一般不小于效锚固长度在岩层中一般不小于4 m,在稳定土层内，应有在稳定土层内，应有910m。锚孔内灌以。锚孔内灌以膨胀水泥砂浆；锚孔口与墙面间一段锚杆采用沥青包扎防锈。挡墙分级设置膨胀水泥砂浆；锚孔口与墙面间一段锚杆采用沥青包扎防锈。挡墙分级设置时，每级高度不大于时，每级高度不大于6m,两级之间留有两级之间留有12m的平台，以利施工操作和安全。的平台，以利施工操作和安全。4）加筋土挡墙）加筋土挡墙：面板应坚固、美观、便于运输与安装。预制的面板有十字形、：面板应坚固、美观、便于运输与安装。预制的面板有十字形、六角形、长条形等；拉筋用抗拉强度高、蠕变量小、柔韧性和耐
7、久性好的材六角形、长条形等；拉筋用抗拉强度高、蠕变量小、柔韧性和耐久性好的材料：如钢带（厚不小于料：如钢带（厚不小于3mm，宽不小于，宽不小于30mm）、钢筋混凝土带（厚）、钢筋混凝土带（厚610 cm,宽宽1025cm ）、聚丙烯土工带（厚大于）、聚丙烯土工带（厚大于0.8mm，宽大于，宽大于18mm）。拉筋长一般）。拉筋长一般为为(0.81.0)H,但底部不小于但底部不小于3m，同时不小于，同时不小于0.4H。拉筋与面板结点的间距横。拉筋与面板结点的间距横向常为向常为0.51.0m，竖向为，竖向为0.250.75m，面板与拉筋连接可用螺栓或焊接。相邻，面板与拉筋连接可用螺栓或焊接。相邻面板
8、间的连接常用企口和插销。墙高超过面板间的连接常用企口和插销。墙高超过12m时，中部应设错台，即有利于调时，中部应设错台，即有利于调整墙面水平位移，减少面板对地基的压力并便于施工操作。另外，加筋体顶整墙面水平位移，减少面板对地基的压力并便于施工操作。另外，加筋体顶部的面板上应设置路檐板，以固定和约束面板，并可安装栏杆。部的面板上应设置路檐板，以固定和约束面板，并可安装栏杆。2.基础：基础：通常挡土墙可直接建造在天然基础上。加筋挡土墙的面板，除平整通常挡土墙可直接建造在天然基础上。加筋挡土墙的面板，除平整的坚硬地基外，其底部应设置宽不小于的坚硬地基外，其底部应设置宽不小于0.3m、厚不小于、厚不小
9、于0.2m的条形混凝土的条形混凝土基础。当基础较软弱时，采用扩大基础。墙趾台阶的宽度不小于基础。当基础较软弱时，采用扩大基础。墙趾台阶的宽度不小于0.2 m，高，高度按材料的刚性角确定。墙趾处地面陡坡而地基较完整坚硬的岩层时，可将度按材料的刚性角确定。墙趾处地面陡坡而地基较完整坚硬的岩层时，可将基础做成台阶形。台阶的高宽比不宜小于基础做成台阶形。台阶的高宽比不宜小于2：1，宽度不宜小于，宽度不宜小于0.5 m。 挡土墙的基础应埋置足够的深度，以保证其稳定性。土质地基，基底埋挡土墙的基础应埋置足够的深度，以保证其稳定性。土质地基，基底埋深一般应在地表下不少于深一般应在地表下不少于1m（加筋土挡墙
10、的面板基础底面不应小于（加筋土挡墙的面板基础底面不应小于0.6m）；）；受水流冲刷时，应在冲刷线下至少受水流冲刷时，应在冲刷线下至少1 m；有冻胀影响时，应在冻胀线以下不；有冻胀影响时，应在冻胀线以下不少于少于0.25 m，但非冻胀土地基可不受此限制。岩石地基，应清除表面风化层，但非冻胀土地基可不受此限制。岩石地基，应清除表面风化层，基础嵌入岩层的深度不少于基础嵌入岩层的深度不少于0.150.6m；当风化层较厚而难于清除时，可将；当风化层较厚而难于清除时，可将基底埋在风化层中。对加筋土挡墙，应设宽度不小于基底埋在风化层中。对加筋土挡墙，应设宽度不小于1m的护脚。当挡土墙的护脚。当挡土墙位于地质
11、不良地段，基底土内可能出现滑动面时，应将基底埋置在滑动面以位于地质不良地段，基底土内可能出现滑动面时，应将基底埋置在滑动面以下一定深度（稳定岩层中不小于下一定深度（稳定岩层中不小于0.5m，稳定土中不小于，稳定土中不小于2.0m），或采取其他），或采取其他措施，以防墙随土体一起滑动。措施，以防墙随土体一起滑动。3.填料：填料：挡土墙的背后，一般采用当地的土回填并压实，有条件时，应尽量挡土墙的背后，一般采用当地的土回填并压实，有条件时，应尽量选用有意断级配、内摩擦角大、透水性好、遇水后不易膨胀和非冻胀性的材选用有意断级配、内摩擦角大、透水性好、遇水后不易膨胀和非冻胀性的材料，如砂砾、碎石等。加筋
12、土内的填料，应能与拉筋产生足够的摩阻力，易料，如砂砾、碎石等。加筋土内的填料，应能与拉筋产生足够的摩阻力，易于压实，并具有良好的水温稳定性。加筋体填料的压实度，在距面板于压实，并具有良好的水温稳定性。加筋体填料的压实度，在距面板1m以以内，全部墙高不低于内，全部墙高不低于90%；1m以外，则与路基压实度要求相同。以外，则与路基压实度要求相同。4.4.排水设施：排水设施：排水设施：排水设施：挡土墙要采用适当的排水设施，以免墙身承受额外的侧压力（水挡土墙要采用适当的排水设施，以免墙身承受额外的侧压力（水挡土墙要采用适当的排水设施，以免墙身承受额外的侧压力（水挡土墙要采用适当的排水设施，以免墙身承受
13、额外的侧压力（水压、冻胀压力）。墙后坡面和加筋体顶面应做好排水处理。如设排水沟。路堑压、冻胀压力）。墙后坡面和加筋体顶面应做好排水处理。如设排水沟。路堑压、冻胀压力）。墙后坡面和加筋体顶面应做好排水处理。如设排水沟。路堑压、冻胀压力）。墙后坡面和加筋体顶面应做好排水处理。如设排水沟。路堑墙墙趾前的边沟应予于铺砌加固；非浸水的加筋土挡墙，当面板埋深小于墙墙趾前的边沟应予于铺砌加固；非浸水的加筋土挡墙，当面板埋深小于墙墙趾前的边沟应予于铺砌加固；非浸水的加筋土挡墙，当面板埋深小于墙墙趾前的边沟应予于铺砌加固；非浸水的加筋土挡墙，当面板埋深小于1 1米时，米时，米时，米时，宜在墙面地表处设置宽为宜在
14、墙面地表处设置宽为宜在墙面地表处设置宽为宜在墙面地表处设置宽为1 1米的混凝土或浆砌片石散水。浆砌挡土墙，因自身不米的混凝土或浆砌片石散水。浆砌挡土墙，因自身不米的混凝土或浆砌片石散水。浆砌挡土墙，因自身不米的混凝土或浆砌片石散水。浆砌挡土墙，因自身不透水，为防墙后积水，应根据渗水量在墙身的适当高度设置泄水孔。泄水孔常透水，为防墙后积水，应根据渗水量在墙身的适当高度设置泄水孔。泄水孔常透水，为防墙后积水，应根据渗水量在墙身的适当高度设置泄水孔。泄水孔常透水，为防墙后积水，应根据渗水量在墙身的适当高度设置泄水孔。泄水孔常为为为为510cm510cm的圆孔，或的圆孔，或的圆孔，或的圆孔，或5cm1
15、0cm5cm10cm、10cm10cm10cm10cm、15cm20cm15cm20cm的方孔；其间距一的方孔；其间距一的方孔；其间距一的方孔；其间距一般为般为般为般为23m23m，最下排的出水口底部应高出地面，最下排的出水口底部应高出地面，最下排的出水口底部应高出地面，最下排的出水口底部应高出地面0.3m0.3m。在泄水孔的进水口周围，应。在泄水孔的进水口周围，应。在泄水孔的进水口周围，应。在泄水孔的进水口周围，应采用具有反滤作用的粗颗粒材料覆盖，以免填料流失而阻塞孔道。采用具有反滤作用的粗颗粒材料覆盖，以免填料流失而阻塞孔道。采用具有反滤作用的粗颗粒材料覆盖，以免填料流失而阻塞孔道。采用具
16、有反滤作用的粗颗粒材料覆盖，以免填料流失而阻塞孔道。5.5.沉降伸缩缝：沉降伸缩缝：沉降伸缩缝：沉降伸缩缝：为避免地基不均匀沉降而引起墙身开裂，须按墙高和地基性为避免地基不均匀沉降而引起墙身开裂，须按墙高和地基性为避免地基不均匀沉降而引起墙身开裂，须按墙高和地基性为避免地基不均匀沉降而引起墙身开裂，须按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝。同时，为防止圬工砌体因结硬收缩和温度变化而产质的变异，设置沉降缝。同时，为防止圬工砌体因结硬收缩和温度变化而产质的变异，设置沉降缝。同时，为防止圬工砌体因结硬收缩和温度变化而产质的变异，设置沉降缝。同时，为防止圬工砌体因结硬收缩和温度变化而产生裂缝，须设置伸缩缝
17、。这两种缝一般都合并设置，统称沉降伸缩缝。此缝生裂缝，须设置伸缩缝。这两种缝一般都合并设置，统称沉降伸缩缝。此缝生裂缝，须设置伸缩缝。这两种缝一般都合并设置，统称沉降伸缩缝。此缝生裂缝，须设置伸缩缝。这两种缝一般都合并设置，统称沉降伸缩缝。此缝自墙顶做到基底，缝宽自墙顶做到基底，缝宽自墙顶做到基底，缝宽自墙顶做到基底，缝宽23cm23cm，土质地基，每隔，土质地基，每隔，土质地基，每隔，土质地基，每隔1015m1015m设一道；岩石地基间设一道；岩石地基间设一道；岩石地基间设一道；岩石地基间距可适当增大。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞；但在渗水量大的距可适当增大。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内
18、可用胶泥填塞；但在渗水量大的距可适当增大。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞；但在渗水量大的距可适当增大。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞；但在渗水量大的而填料容易流失，或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或沥青木板等具有弹性而填料容易流失，或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或沥青木板等具有弹性而填料容易流失，或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或沥青木板等具有弹性而填料容易流失，或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或沥青木板等具有弹性的材料，沿挡土墙内、外、顶三方填塞，深度不宜小于的材料，沿挡土墙内、外、顶三方填塞，深度不宜小于的材料，沿挡土墙内、外、顶三方填塞，深度不宜小于的材料，沿挡土墙内、外、顶三方填
19、塞，深度不宜小于15cm15cm；当墙后填石且；当墙后填石且；当墙后填石且；当墙后填石且冻害不严重时，可不嵌填材料，仅设空缝。加筋土挡墙的沉降缝处，应采用冻害不严重时，可不嵌填材料，仅设空缝。加筋土挡墙的沉降缝处，应采用冻害不严重时，可不嵌填材料，仅设空缝。加筋土挡墙的沉降缝处，应采用冻害不严重时，可不嵌填材料，仅设空缝。加筋土挡墙的沉降缝处，应采用异形面板，形成直缝，宽异形面板，形成直缝，宽异形面板，形成直缝，宽异形面板，形成直缝，宽12cm12cm。钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土墙的伸缩。钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土墙的伸缩。钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土墙的伸缩。钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土
20、墙的伸缩缝，可采用企口缝，间距不超过缝，可采用企口缝，间距不超过缝，可采用企口缝，间距不超过缝，可采用企口缝，间距不超过30m30m。三、三、三、三、布置：布置：布置：布置：横向布置、纵向布置和平面布置横向布置、纵向布置和平面布置横向布置、纵向布置和平面布置横向布置、纵向布置和平面布置7.2 土压力计算土压力计算土压力类别：土压力类别：有主动土压力、被动土压力和静止土压力。有主动土压力、被动土压力和静止土压力。 挡土墙承受的挡土墙承受的土压力，涉及到填料、墙和地基三者之间的相互作用，是土压力，涉及到填料、墙和地基三者之间的相互作用，是一个非常复杂的问题。目前应用最广的土压力理论是以土体的极限平
21、衡条件一个非常复杂的问题。目前应用最广的土压力理论是以土体的极限平衡条件为基础的朗金和库伦理论。路基挡土墙是一种条形结构物，可沿纵向取单位为基础的朗金和库伦理论。路基挡土墙是一种条形结构物，可沿纵向取单位长度的挡土墙进行研究。挡土墙往往受到墙后主动土压力的作用。长度的挡土墙进行研究。挡土墙往往受到墙后主动土压力的作用。一、计算理论和公式：一、计算理论和公式：1.朗金理论：朗金理论：又称极限应力法又称极限应力法对一具有倾斜表面的无粘对一具有倾斜表面的无粘性半无限土体，当土体侧性半无限土体，当土体侧向伸张而达到极限平衡状向伸张而达到极限平衡状态时，将出现两组剪切面态时，将出现两组剪切面（破裂面）。
22、（破裂面）。为土体表与水平面为土体表与水平面的夹角；的夹角；9090 - -HHH/3H/3 z zE Eaazz=zkzkaaB BV V此时，上、下侧剪切面所夹的锲体内，处于朗金主动应力状态，作用于此时，上、下侧剪切面所夹的锲体内，处于朗金主动应力状态，作用于竖直面竖直面BV上人任一深度处的主动土压力上人任一深度处的主动土压力z(kPa)z(kPa)为为: 土压应力沿深度呈三角形分布，作用方向与土体表面平行，其合力土压应力沿深度呈三角形分布，作用方向与土体表面平行，其合力Ea作用于作用于BV面高度面高度H的下三分点处，大小为：的下三分点处，大小为： 因此，朗金理论仅适用于墙后填料内存在朗金
23、主动应力状态的情况。即因此，朗金理论仅适用于墙后填料内存在朗金主动应力状态的情况。即必须符合下列条件：必须符合下列条件：1.挡土墙不妨碍第二破裂面的形成，即墙背（或假想墙背）倾斜角挡土墙不妨碍第二破裂面的形成，即墙背（或假想墙背）倾斜角应大应大于外破裂角于外破裂角；2.位于第二破裂与墙背之间的土楔不沿墙背下滑，而随墙一起移动，即作位于第二破裂与墙背之间的土楔不沿墙背下滑，而随墙一起移动，即作用在墙背上的总压力与墙背法线的夹角用在墙背上的总压力与墙背法线的夹角小于墙背摩擦角小于墙背摩擦角；3.墙后填料表面必须为平面，其上无荷载或有连续均布荷载作用；墙后填料表面必须为平面，其上无荷载或有连续均布荷
24、载作用； 若墙后填料表面上作用连续均布荷载，则可将此荷载换算成等代土层厚若墙后填料表面上作用连续均布荷载，则可将此荷载换算成等代土层厚度，此时，土压应力沿深度呈梯形分布，由土压应力图形的面积和形心的主度，此时，土压应力沿深度呈梯形分布，由土压应力图形的面积和形心的主动土压力为：动土压力为：其作用点位置为：其作用点位置为：h h00HHZZaa第二第二破裂面破裂面假想墙背假想墙背又朗金主动土压力是作用于过墙踵（或衡重又朗金主动土压力是作用于过墙踵（或衡重台后缘）的竖直面上，与水平面成台后缘）的竖直面上，与水平面成角。角。2.库伦理论：库伦理论：又称滑楔平衡法又称滑楔平衡法 它假设墙后填料为均质散
25、粒体（无粘聚力），当墙向外移动或倾覆时，它假设墙后填料为均质散粒体（无粘聚力），当墙向外移动或倾覆时，会出现一通过墙踵的破裂面，此破裂面与墙背这两个平面所夹的填料，即滑会出现一通过墙踵的破裂面，此破裂面与墙背这两个平面所夹的填料，即滑动土楔，视作刚性体，根据静力平衡条件，可确定土楔处于极限平衡状态时动土楔，视作刚性体，根据静力平衡条件，可确定土楔处于极限平衡状态时给予墙背的主动土压力：给予墙背的主动土压力：R RGGHHH/3H/3GG适用范围：适用范围：1）较广，可计算各种墙背情况（须为平面或近似平面）、不同）较广，可计算各种墙背情况（须为平面或近似平面）、不同墙后填料表面形状和荷载作用情况
26、；墙后填料表面形状和荷载作用情况；2）砂性土；应用于粘性土时误差较大。）砂性土；应用于粘性土时误差较大。3）仅适用于刚性挡土墙。柱板式、锚板式、锚定板式等柔性）仅适用于刚性挡土墙。柱板式、锚板式、锚定板式等柔性挡土墙，目前尚无成熟的理论和方法，常用近似方法计算（如挡土墙，目前尚无成熟的理论和方法，常用近似方法计算（如忽略墙身柔性和锚杆的存在对忽略墙身柔性和锚杆的存在对Ea的影响）的影响）对路堤墙：对路堤墙：如破裂面变化于堤顶范围内如破裂面变化于堤顶范围内如破裂面交于内边坡可按如破裂面交于内边坡可按=90=90- - ，tgtg= =如破裂面交于外边坡时，也可根据上述原理求得如破裂面交于外边坡时
27、，也可根据上述原理求得hh00aaHH 在计算挡土墙土压力时，破裂面交于路基的位置，事先并不知道，须试在计算挡土墙土压力时，破裂面交于路基的位置，事先并不知道，须试算后确定。先定一破裂面，算后确定。先定一破裂面，看是否与假设相符，如不符，重新假设破，看是否与假设相符，如不符，重新假设破裂角再算；如出现验证与假设不符，改变图式后仍不符，则按破裂面交于两裂角再算；如出现验证与假设不符，改变图式后仍不符，则按破裂面交于两种边界条件的分界点来计算破裂角。种边界条件的分界点来计算破裂角。p phh00aaHH3.计算理论的选用：计算理论的选用： 重力式挡土墙，常用库伦理论算土重力式挡土墙，常用库伦理论算
28、土压力压力Ea，直线形墙背的坡度一般均较陡，直线形墙背的坡度一般均较陡，可直接按库伦公式计算。当墙背为折线可直接按库伦公式计算。当墙背为折线形时，常分别计算上、下墙的土压力，形时，常分别计算上、下墙的土压力，而后取其矢量和作为全墙的土压力。而后取其矢量和作为全墙的土压力。 计算上墙时可不考虑下墙的影响，计算下墙时，对上墙部分作近计算上墙时可不考虑下墙的影响，计算下墙时，对上墙部分作近计算上墙时可不考虑下墙的影响，计算下墙时，对上墙部分作近计算上墙时可不考虑下墙的影响，计算下墙时，对上墙部分作近似处理，一般采用延长墙背法或均布超载法。见似处理，一般采用延长墙背法或均布超载法。见似处理，一般采用延
29、长墙背法或均布超载法。见似处理，一般采用延长墙背法或均布超载法。见P113P113图图图图7-157-15。 悬臂式和扶壁式挡土墙，如符合朗金理论的使用条件，就按朗金公式悬臂式和扶壁式挡土墙，如符合朗金理论的使用条件，就按朗金公式悬臂式和扶壁式挡土墙，如符合朗金理论的使用条件，就按朗金公式悬臂式和扶壁式挡土墙，如符合朗金理论的使用条件，就按朗金公式计算作用在墙踵竖直面上的土压力计算作用在墙踵竖直面上的土压力计算作用在墙踵竖直面上的土压力计算作用在墙踵竖直面上的土压力EaEa，并分别算出立壁和踵板的，并分别算出立壁和踵板的，并分别算出立壁和踵板的，并分别算出立壁和踵板的E E11、E E22，而
30、，而，而，而GG作用在踵板上。若填料表面为折面或有局部荷载作用，又出现第二作用在踵板上。若填料表面为折面或有局部荷载作用，又出现第二作用在踵板上。若填料表面为折面或有局部荷载作用，又出现第二作用在踵板上。若填料表面为折面或有局部荷载作用，又出现第二破裂面时，则按库伦公式计算第二破裂面上的土压力破裂面时，则按库伦公式计算第二破裂面上的土压力破裂面时，则按库伦公式计算第二破裂面上的土压力破裂面时，则按库伦公式计算第二破裂面上的土压力EaEa，并假设，并假设，并假设，并假设EaEa的水的水的水的水平分力平分力平分力平分力ExEx由立壁来承受，而踵板承受竖直分力由立壁来承受，而踵板承受竖直分力由立壁来
31、承受，而踵板承受竖直分力由立壁来承受，而踵板承受竖直分力EyEy以及第二破裂面与墙之以及第二破裂面与墙之以及第二破裂面与墙之以及第二破裂面与墙之间的土重。当踵板较窄而立壁妨碍第二破裂面形成时，可将墙顶内缘与墙间的土重。当踵板较窄而立壁妨碍第二破裂面形成时，可将墙顶内缘与墙间的土重。当踵板较窄而立壁妨碍第二破裂面形成时，可将墙顶内缘与墙间的土重。当踵板较窄而立壁妨碍第二破裂面形成时，可将墙顶内缘与墙踵连线视为假想墙背，也用库伦土压力公式计算。踵连线视为假想墙背，也用库伦土压力公式计算。踵连线视为假想墙背，也用库伦土压力公式计算。踵连线视为假想墙背，也用库伦土压力公式计算。二、不同情况下的土压力计
32、算：二、不同情况下的土压力计算：1、粘性土的土压力：、粘性土的土压力： 前述的朗金、库伦土压力公式在理论上只适用于无粘性土填料情况，前述的朗金、库伦土压力公式在理论上只适用于无粘性土填料情况，但也可用于砂性土，其计算的结果较接近。若墙后土为粘性土，则需考虑但也可用于砂性土，其计算的结果较接近。若墙后土为粘性土，则需考虑粘聚力粘聚力C对主动土压力的影响。对主动土压力的影响。 当墙身向外有足够位移时，粘性土土层的顶部会出现拉应力，并进而当墙身向外有足够位移时，粘性土土层的顶部会出现拉应力，并进而产生裂缝。在拉应力消失处裂缝区的深度范围内，土的侧压力等于零。裂产生裂缝。在拉应力消失处裂缝区的深度范围
33、内，土的侧压力等于零。裂缝区以下，当填料顶面为水平时，破裂面为平面，与水平面的夹角为缝区以下，当填料顶面为水平时，破裂面为平面，与水平面的夹角为2、有限范围填土的土压力：、有限范围填土的土压力：若墙后土体内存在已知的陡坡面或潜在的滑动面，而且陡于计算求得的破裂若墙后土体内存在已知的陡坡面或潜在的滑动面，而且陡于计算求得的破裂面时，则墙后填料将沿陡坡面（或滑动面）下滑。此时，作用在墙背的主动面时，则墙后填料将沿陡坡面（或滑动面）下滑。此时，作用在墙背的主动土压力可直接按库伦公式计算（式中，土压力可直接按库伦公式计算（式中，为已知的陡坡面与竖直面的夹角。为已知的陡坡面与竖直面的夹角。3、成层土的土
34、压力：、成层土的土压力： 墙后填料为不同性质的土层时，可先求得上层土压力墙后填料为不同性质的土层时，可先求得上层土压力E 1，再近似地假设，再近似地假设上下两土层层面平行，并将上层土重作为均布荷载，求算下层土压力上下两土层层面平行，并将上层土重作为均布荷载，求算下层土压力E 2，全，全墙的土压力为二者矢量和。墙的土压力为二者矢量和。4、车辆荷载引起的土压力：、车辆荷载引起的土压力：将车辆荷载按均布荷载来考虑，换算成等代均布土层厚度：将车辆荷载按均布荷载来考虑，换算成等代均布土层厚度：5、浸水条件下的土压力：、浸水条件下的土压力： 墙后土体浸水后，一方面受浮力影响，另一方面抗剪能力下降，所以须墙
35、后土体浸水后，一方面受浮力影响，另一方面抗剪能力下降，所以须考虑土体浸水的影响。考虑土体浸水的影响。 1）填料为砂性土时：）填料为砂性土时： 2）填料为粘土时：将浸水部分和未浸水部分视为不同性质的土层计算。）填料为粘土时：将浸水部分和未浸水部分视为不同性质的土层计算。 见见P116图图7-216、地震作用下的土压力：、地震作用下的土压力：三、土工参数的选取：三、土工参数的选取：7.3 挡土墙验算挡土墙验算 挡土墙必须有足够的稳定性和结构强度，以保证在各种组合荷载作用挡土墙必须有足够的稳定性和结构强度，以保证在各种组合荷载作用下不发生全墙的滑动、倾覆、过大的沉降及墙身的断裂等破坏。下不发生全墙的
36、滑动、倾覆、过大的沉降及墙身的断裂等破坏。一、作用力系：一、作用力系： 有自重、墙后土体的主动土压力有自重、墙后土体的主动土压力Ea、墙前土体的被动土压力、墙前土体的被动土压力Ep。浸水。浸水地区的浮力、水平地震力，作用在墙身重心处。如地区的浮力、水平地震力，作用在墙身重心处。如H12m，考虑乘以水平，考虑乘以水平地震力沿墙高分布系数地震力沿墙高分布系数i i。 荷载组合为三种：主要组合、附加组合和地震组合，与路基稳定性验荷载组合为三种：主要组合、附加组合和地震组合，与路基稳定性验算一样，取最不利组合作为设计依据。算一样，取最不利组合作为设计依据。二、滑动稳定验算：二、滑动稳定验算：挡土墙抵抗
37、沿基底滑移的能力挡土墙抵抗沿基底滑移的能力主要组合、附加组合时主要组合、附加组合时Kc1.3、地震组合时、地震组合时Kc 1.1。N、T为挡土墙基底面上承受的法向力、切向力。为挡土墙基底面上承受的法向力、切向力。EEPPEExxEEyyEEaaZZyyGGNNTT如抗滑能力不足，可采用如抗滑能力不足，可采用:1)改善地基或填料，提高改善地基或填料，提高f ; 2)采用斜底面；采用斜底面；3)采用凸榫底面。采用凸榫底面。四、基底应力验算：四、基底应力验算：三、倾覆稳定验算：三、倾覆稳定验算：挡土墙抵抗绕墙趾向外转动而倾覆的能力。挡土墙抵抗绕墙趾向外转动而倾覆的能力。主要组合主要组合K01.5、附
38、加组合时、附加组合时K01.3、地震组合时、地震组合时K01.1。如抗倾覆能力不足，改善措施为：如抗倾覆能力不足，改善措施为：1）扩大基底宽度；）扩大基底宽度；2)改变墙背或墙面坡度（改陡府斜墙背，改缓仰斜墙背；改缓墙面坡度）；改变墙背或墙面坡度（改陡府斜墙背，改缓仰斜墙背；改缓墙面坡度）；3)改变墙身断面形式。如：改变墙身断面形式。如：改为衡重式改为衡重式 挡土墙的基底应力和偏心距应加以限制，以免引起过大和明显不均匀挡土墙的基底应力和偏心距应加以限制，以免引起过大和明显不均匀的沉降。基底应力计算采用偏心受压公式，见的沉降。基底应力计算采用偏心受压公式，见P122图图7-27。五、墙身截面强度
39、验算：五、墙身截面强度验算：1. 验算偏心受压时抗压强度：基底、基础验算偏心受压时抗压强度：基底、基础顶面、墙高一半处、上墙底面等处。顶面、墙高一半处、上墙底面等处。2. 验算抗剪强度：墙身断面突变处。验算抗剪强度：墙身断面突变处。 当当eB/6时，基底一侧将出现拉应力考虑到基底与基础不能承受拉应力时，基底一侧将出现拉应力考虑到基底与基础不能承受拉应力2）改变墙背坡度或断面型式；）改变墙背坡度或断面型式；K、e、0 0 值见值见P123P123表表7-57-5。 如基底应力或偏心距过大，改善措施为：如基底应力或偏心距过大，改善措施为： 1）加宽基底；）加宽基底；3）改善地基（如换填材料）。）改
40、善地基（如换填材料）。见见P123-124例题例题7.21111222233337.4 加筋土结构计算加筋土结构计算一、加筋土基本原理：一、加筋土基本原理：1. 视加筋土为复合材料：当竖向压力增大时，拉筋的侧向约束力随之增大；视加筋土为复合材料：当竖向压力增大时，拉筋的侧向约束力随之增大；加筋土强度提高，主要靠筋土间的摩阻力，但受材料抗拉强度加筋土强度提高，主要靠筋土间的摩阻力，但受材料抗拉强度的限制。的限制。2. 视加筋土结构为锚定结构：在加筋土中，由填土自重和外力产生的侧压力视加筋土结构为锚定结构：在加筋土中，由填土自重和外力产生的侧压力作用于面板，通过面板上的拉筋连接件将此侧压力传递给拉
41、筋，依靠筋土摩作用于面板，通过面板上的拉筋连接件将此侧压力传递给拉筋，依靠筋土摩阻力取得平衡，以保持加筋体稳定。阻力取得平衡，以保持加筋体稳定。试验表明：拉筋承受的拉力试验表明：拉筋承受的拉力T沿长度沿长度L方向呈方向呈弓形分布。各层加筋最大拉力弓形分布。各层加筋最大拉力Tmax作用点连线作用点连线接近对数螺旋线。最大拉力迹线与极限荷载作接近对数螺旋线。最大拉力迹线与极限荷载作用下出现的破裂面相吻合。它把填料分为活动用下出现的破裂面相吻合。它把填料分为活动（滑动）区和稳定（锚固）区。活动区内的填（滑动）区和稳定（锚固）区。活动区内的填料通过摩擦作用而施加于拉筋表面的剪切应力料通过摩擦作用而施加
42、于拉筋表面的剪切应力指向墙面，欲将拉筋外拔；而稳定区内的拉指向墙面，欲将拉筋外拔；而稳定区内的拉筋表面剪切应力指向墙后，则阻止拉筋外被拔筋表面剪切应力指向墙后，则阻止拉筋外被拔出。在活动区顶部的填料大致处于静止应力状出。在活动区顶部的填料大致处于静止应力状态，随着深度增加填料逐渐接近朗金主动应力态，随着深度增加填料逐渐接近朗金主动应力状态。状态。 如拉筋间距大或用低模量拉筋（如土工带），由于墙面与填料可能出如拉筋间距大或用低模量拉筋（如土工带），由于墙面与填料可能出现的侧移较大，破裂面与水平面夹角近似为现的侧移较大，破裂面与水平面夹角近似为45+/2。活动区活动区稳定区稳定区库伦破裂面库伦破裂
43、面HHTTmaxmax加筋土挡墙加筋土挡墙拉力沿拉筋分布拉力沿拉筋分布最大拉力迹线最大拉力迹线LL二、验算项目：二、验算项目：分为外部（全墙）和内部稳定性分析分为外部（全墙）和内部稳定性分析1. 外部稳定性分析有：地基应力、基底滑移和倾覆稳定性验算。外部稳定性分析有：地基应力、基底滑移和倾覆稳定性验算。2. 内部稳定性分析有：拉筋拉力内部稳定性分析有：拉筋拉力T i、拉筋断面面积、拉筋断面面积A i 和拉筋长度和拉筋长度L。三、拉筋拉力计算：三、拉筋拉力计算：式中：式中：S h 、S v 分别为拉筋水平、竖向间距，分别为拉筋水平、竖向间距，h h为侧向土压应力。为侧向土压应力。1. 在加筋体上
44、的路堤填土（容重在加筋体上的路堤填土（容重2 2）近似地换算近似地换算成连续均布荷载（成连续均布荷载（ 2 hF）计入竖向应力计入竖向应力vv内内。HHa ahhFF2. 车辆荷载也换算成厚车辆荷载也换算成厚h0的等代均布土层。当车辆能够进入活动区时，荷载的等代均布土层。当车辆能够进入活动区时，荷载分布宽度分布宽度B分分别用路基全用路基全宽和活和活动区内区内宽度度进行行计算，取算，取h0值较大者；当大者；当车辆不能不能进入活入活动区区时，B值取路基全取路基全宽。由于。由于车辆荷荷载影响会随深度增加而影响会随深度增加而减少，一般采用减少，一般采用2：1向下向下扩散来散来传递荷荷载，则在在车辆荷荷
45、载作用下，作用下，z处竖向向应力：力：3. 地震作用时，用地震组合荷载，不计车辆荷载作用，在地震作用时，用地震组合荷载，不计车辆荷载作用，在z处水平地震力引处水平地震力引起的土压力增量：起的土压力增量：HHaazzhh0011112222四、四、拉筋断面计算：拉筋断面计算：五、拉筋长度计算：五、拉筋长度计算：根据拉筋的拉力根据拉筋的拉力根据拉筋的拉力根据拉筋的拉力T T ii（kN)kN)，计算拉筋所需面积，计算拉筋所需面积，计算拉筋所需面积，计算拉筋所需面积A A i i (mm(mm) 为防止拉筋在工作时拔出，每根钢筋必须具备足够的长度为防止拉筋在工作时拔出，每根钢筋必须具备足够的长度L。
46、它由。它由两部分组成：两部分组成： L = La + LeLa、Le分别为拉筋埋在活动区和稳定区内的长度。分别为拉筋埋在活动区和稳定区内的长度。HHHH22HH11LLLeLeLaLa简化破裂面简化破裂面加筋体中活动区与稳定区的分界面一般简化为上加筋体中活动区与稳定区的分界面一般简化为上部竖直，与面板距离部竖直，与面板距离 b H 采用采用0.3H；下部倾斜，；下部倾斜，与水平面夹角与水平面夹角H H采用（采用（4545+ +/2/2）。简化破裂）。简化破裂面高度：面高度：H H 1 1 = H = H H H 2 2 H H 2 2 =0.3Htan(45 =0.3Htan(45 +/2）。）。 在稳定区内的长度在稳定区内的长度Le,须使拉筋同周围填料所能提供的摩擦力须使拉筋同周围填料所能提供的摩擦力S i不得小不得小于拉筋所受到的拉力于拉筋所受到的拉力T i 。b i为第为第i层计算单元内拉筋的宽度；层计算单元内拉筋的宽度；f s为拉筋与填料的似摩擦系数；为拉筋与填料的似摩擦系数；P119表表7-2所列的所列的f s值可供设计时参考。值可供设计时参考。 K f 为抗拔安全系数为抗拔安全系数K f 的容许值，荷载组合为主要组合、附加组合的容许值，荷载组合为主要组合、附加组合和地震组合荷载时分别取和地震组合荷载时分别取2.0、1.7和和1.2。作业：作业：7.3，7.10
