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1、第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计路基路面工程精品课程第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计n n第一节 概述n n第二节 挡土墙土压力计算n n第三节 挡土墙设计n n第四节 浸水路堤挡土墙设计n n第五节 地震地区挡土墙设计n n第六节 轻型挡土墙n n第七节 加筋挡土墙路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程第一节第一节 概述概述路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程 一、挡土墙的用途一、挡土墙的用途 挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。在公路工程中，它以保持土体稳定的建筑物。在公路工程中，它广泛应用于支撑路堤或路坡、隧道洞口
2、、桥梁广泛应用于支撑路堤或路坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。两端及河流岸壁等。二、挡土墙的类型二、挡土墙的类型 1.1.重力式挡土墙：重力式挡土墙： 依靠墙身自重支撑土压力来维持稳定。依靠墙身自重支撑土压力来维持稳定。 2.2.锚定式挡个土墙：锚定式挡个土墙： 包括锚杆式和锚定板式两种。包括锚杆式和锚定板式两种。 3.3.薄壁式挡土墙：薄壁式挡土墙： 是钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶臂式。是钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶臂式。 4.4.加筋土挡土墙：加筋土挡土墙： 由填土、填土中布置的拉筋及墙面板三部由填土、填土中布置的拉筋及墙面板三部分组成。分组成。n n路基路面工程路基路面工程精品课程
3、精品课程第二节第二节 挡土墙土压力计算挡土墙土压力计算一、作用在挡土墙上的力系一、作用在挡土墙上的力系 作用在挡土墙上的力系，按力的作用性质分为作用在挡土墙上的力系，按力的作用性质分为主要力系、附加力和特殊力。主要力系、附加力和特殊力。二、一般条件下库仑主动土压力计算二、一般条件下库仑主动土压力计算 1.1.破裂面交于内边坡：破裂面交于内边坡： E Ea a= H H2 2KKa a 墙后填土的容重，墙后填土的容重，KN/mKN/m3 3; ; H H 挡土墙高度，挡土墙高度，m;m; K Ka a主动土应力系数；主动土应力系数； n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程2.2.坡裂面交
4、于路基面坡裂面交于路基面 （1 1）破裂面交于荷载中部）破裂面交于荷载中部 （2 2）破裂面交于荷载外侧）破裂面交于荷载外侧 （3 3）破裂面交于荷载内侧）破裂面交于荷载内侧 3.3.破裂面交于外边坡破裂面交于外边坡n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程三、大俯角墙背的主动土压力三、大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法 出现第二破裂面的条件：出现第二破裂面的条件： 1.1.墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面角，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面出面角，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面出现；现； 2.2.在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须
5、在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力，使破裂棱体不会沿墙背或假想大于其下滑力，使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑；墙背下滑；四四 、折线形墙背的土压力计算、折线形墙背的土压力计算 1.1.延长墙背法延长墙背法 2.2.力多边形法力多边形法n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程五、粘性土压力计算五、粘性土压力计算 1.1.等效内摩擦角法等效内摩擦角法 2.2.力多边形法力多边形法六、不同土层的土压力计算六、不同土层的土压力计算七、有限范围填土的土压力计算七、有限范围填土的土压力计算 n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程八、被动土压力计算八、被动土压力计算 E p=E
6、 p= H2 K p H2 K p K p K p被动土压力系数；被动土压力系数；九、车辆荷载的换算九、车辆荷载的换算 车辆荷载引起的附加土侧应力按等代均布土层车辆荷载引起的附加土侧应力按等代均布土层厚度计算：厚度计算： h = q/h = q/ q q 附加荷载强度；附加荷载强度； h h 换算土层厚，换算土层厚，m;m;n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程第三节第三节 挡土墙设计挡土墙设计一、挡土墙的布置一、挡土墙的布置 1.1.挡土墙位置的选定挡土墙位置的选定 2.2.挡土墙的纵向布置内容挡土墙的纵向布置内容： （1 1）确定挡墙起点和墙长，选择挡墙与路基或）确定挡墙起点和墙长
7、，选择挡墙与路基或其结构物的衔接方式；其结构物的衔接方式； （2 2）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝和沉降缝的位置；和沉降缝的位置； （3 3）布置各段挡土墙的基础；）布置各段挡土墙的基础； （4 4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；寸等；n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程 3.3.挡土墙的横向位置挡土墙的横向位置 横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面上。断面上。 4.4.
8、平面布置平面布置 n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程二、挡土墙的构造二、挡土墙的构造 1.1.墙身构造：墙身构造：a.a.墙背；墙背；b.b.墙面；墙面；c.c.墙顶；墙顶；d.d.护栏护栏 2.2.基础：（基础：（1 1）基础类型；）基础类型； （2 2）基础埋置深度：无冲刷时，应在天然地）基础埋置深度：无冲刷时，应在天然地面下面下 至少至少1.01.0米；有冲刷时，应在冲刷线以下至少米；有冲刷时，应在冲刷线以下至少1.01.0米；米；受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.250.25米；米；3.3.排水设施排水设施 排水设施主要包括：设置地面排
9、水沟，引排地面水；夯排水设施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土和地面松土，防止雨水及地面水下渗，必要时可加实回填土和地面松土，防止雨水及地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡墙墙趾前的边沟应予以铺砌，以防边沟渗设铺砌；对路堑挡墙墙趾前的边沟应予以铺砌，以防边沟渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。4.4.沉降缝与伸缩缝沉降缝与伸缩缝 n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程三、挡土墙的荷载的计算方法三、挡土墙的荷载的计算方法 1.1.挡土墙的荷载挡土墙的荷载 2.2.挡土墙的设计原则：挡土墙的设计原则： 挡土墙设计按挡土墙设计按“ “分项
10、安全系数极限状态分项安全系数极限状态” ”进行。进行。 挡土墙设计分承载力极限状态和正常使用极限挡土墙设计分承载力极限状态和正常使用极限状态。状态。四、挡土墙稳定性验算四、挡土墙稳定性验算 1.1.抗滑稳定性验算抗滑稳定性验算 2.2.抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 五、墙身截面强度验算五、墙身截面强度验算 1.1.强度计算：强度计算： N jN j k AR k/k AR k/ 2. 2.稳定计算：稳定计算： N jN jk AR k/k AR k/ n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程六、增加挡土墙稳定性的措施六、增加挡土墙稳定性的措施 1.1.增加抗滑稳定性的方法：增加抗滑稳
11、定性的方法： （1 1）设置倾斜基底；设置倾斜基底； （2 2）采用凸基础；）采用凸基础； 2.2.增加抗倾覆稳定性的方法：增加抗倾覆稳定性的方法： （1 1）展宽墙趾；）展宽墙趾； （2 2）改变墙面及墙背坡度；）改变墙面及墙背坡度； （3 3）改变墙身断面类型；）改变墙身断面类型；n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程第四节第四节 浸水路堤挡土墙设计浸水路堤挡土墙设计一、浸水挡土墙土压力计算一、浸水挡土墙土压力计算 1.1.当填料为砂性土时设计时考虑：当填料为砂性土时设计时考虑： 浸水部分填料单位重量采用浮容重；浸水部分填料单位重量采用浮容重； 浸水前后的内摩擦角不变；浸水前后的内
12、摩擦角不变； 破裂面为一平面；破裂面为一平面； 2.2.当填料为粘性土时当填料为粘性土时 粘性土浸水后粘性土浸水后c c值显著降低，应将填土的上下值显著降低，应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。两部分视为不同性质的土层，应分别计算土压力。n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程二、静水压力、动水压力和上浮力二、静水压力、动水压力和上浮力 1.1.浸水压力浸水压力 2.2.上浮力上浮力 3.3.动水压力：透水性材料，动水压力一般动水压力：透水性材料，动水压力一般很小，可略而不计。很小，可略而不计。三、浸水挡土墙稳定性验算三、浸水挡土墙稳定性验算 设计浸水挡土墙，应对最
13、不利水位进行验算。设计浸水挡土墙，应对最不利水位进行验算。应用优选法求最小稳定系数。应用优选法求最小稳定系数。n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程第五章第五章 地震地区挡土墙设计地震地区挡土墙设计一、地震荷载的计算一、地震荷载的计算 在挡土墙设计中，一般只考虑水平地震力的影响。在挡土墙设计中，一般只考虑水平地震力的影响。 最大水平地震力最大水平地震力Ps = C z K h GPs = C z K h G C z C z 综合影响系数；综合影响系数； K h K h 水平地震系数；水平地震系数； G G 破裂棱体与挡土墙的重量；破裂棱体与挡土墙的重量；二、地震作用下的土压力二、地震作
14、用下的土压力 直接采用一般库仑土压力公式计算地震土压力。直接采用一般库仑土压力公式计算地震土压力。三、地震条件下挡土墙的验算三、地震条件下挡土墙的验算 具体验算方法同前，只在验算时注意考虑地震对挡墙具体验算方法同前，只在验算时注意考虑地震对挡墙的影响。的影响。n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程四、一般防震措施四、一般防震措施 1.1.尽可能采用重心低的墙身断面形式；尽可能采用重心低的墙身断面形式； 2.2.基础尽可能置于基岩或坚硬的均质土层上；基础尽可能置于基岩或坚硬的均质土层上； 3.3.挡土墙宜采用浆砌片石、混泥土和钢筋混泥土修筑；挡土墙宜采用浆砌片石、混泥土和钢筋混泥土修筑；
15、 4.4.墙体应以垂直通缝分段，每段长度不宜超过墙体应以垂直通缝分段，每段长度不宜超过1515米；米；地基变化或地面标高突变处，也应该设置通缝；地基变化或地面标高突变处，也应该设置通缝； 5.5.应严格控制砌筑质量，石料要嵌挤紧密，砂浆要饱应严格控制砌筑质量，石料要嵌挤紧密，砂浆要饱满，砂浆标号按非地震区要求提高一级采用；满，砂浆标号按非地震区要求提高一级采用； 6.6.墙后填料应尽量用片、碎石或砂性土分层填筑并夯墙后填料应尽量用片、碎石或砂性土分层填筑并夯实，并做好排水设施。实，并做好排水设施。n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程第六节第六节 轻型挡土墙轻型挡土墙一、悬臂式挡土墙一
16、、悬臂式挡土墙 1.1.构造：由立壁和底板组成。构造：由立壁和底板组成。 2.2.适用条件适用条件: :施工简单，适用于比较松软的地施工简单，适用于比较松软的地基，墙高一般在基，墙高一般在6 69 9米之间。米之间。 3.3.设计设计：（：（1 1）土压力计算）土压力计算 （2 2）底板宽度计算）底板宽度计算 （3 3）底板厚度计算）底板厚度计算 （4 4）立壁厚度计算）立壁厚度计算n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程二、锚杆挡土墙二、锚杆挡土墙 1.1.构造：钢筋混泥土墙面和钢锚杆组成。构造：钢筋混泥土墙面和钢锚杆组成。 2.2.布置：当挡土墙较高时，应布置两级或两级以上，布置：当
17、挡土墙较高时，应布置两级或两级以上，两级之间设两级之间设1 12 2米宽的平台。每级挡土墙不宜过高，一般米宽的平台。每级挡土墙不宜过高，一般5 5 6 6米。米。 3.3.设计：（设计：（1 1）主动土压力计算；）主动土压力计算； （2 2）挡土板内力计算；）挡土板内力计算； （3 3）立柱的内力计算；）立柱的内力计算； （4 4）锚杆设计：）锚杆设计： 锚杆截面设计；锚杆截面设计； 锚杆长度设计；锚杆长度设计； 锚杆与立柱的连接；锚杆与立柱的连接；n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程三、锚定板挡土墙三、锚定板挡土墙 1.1.构造：由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、锚定板以及其构造：由钢筋混
18、凝土墙面、钢拉杆、锚定板以及其间的填土共同形成的一种组合挡土结构。间的填土共同形成的一种组合挡土结构。 2.2.设计：设计： （1 1）锚定板设计；）锚定板设计； （2 2）锚定板挡土墙的整体稳定性；）锚定板挡土墙的整体稳定性； 3.3.与锚防挡土墙的主要区别：锚杆挡土墙的锚杆插入与锚防挡土墙的主要区别：锚杆挡土墙的锚杆插入稳定地层的钻孔中，抗拔力来源与灌浆锚杆与孔壁地层之稳定地层的钻孔中，抗拔力来源与灌浆锚杆与孔壁地层之间的粘结强度，而锚定板挡土墙的钢拉杆及其端部的锚定间的粘结强度，而锚定板挡土墙的钢拉杆及其端部的锚定板都埋设在人工填土当中，抗拔力主要来源与锚定板前的板都埋设在人工填土当中，
19、抗拔力主要来源与锚定板前的填土的被动抗力。填土的被动抗力。n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程第七节第七节 加筋挡土墙加筋挡土墙一、加筋挡土墙的构造一、加筋挡土墙的构造 加筋挡土墙的平面线性可采用直线、折线和曲线。相加筋挡土墙的平面线性可采用直线、折线和曲线。相邻墙面的内夹角不宜小于邻墙面的内夹角不宜小于7070度。加筋体筋带一般应水平布度。加筋体筋带一般应水平布设并垂直于面板，当一个结点有两条以上筋带时，应扇状设并垂直于面板，当一个结点有两条以上筋带时，应扇状分开。当相邻墙面的内夹角小于分开。当相邻墙面的内夹角小于9090度时，宜将不能垂直布度时，宜将不能垂直布设的筋带逐渐斜放，必要时在角隅处增设加强筋带。设的筋带逐渐斜放，必要时在角隅处增设加强筋带。二、加筋挡土墙结构计算二、加筋挡土墙结构计算 1.1.加筋体中活动区与稳定区加筋体中活动区与稳定区 2.2.加筋挡土墙加筋挡土墙 3.3.总体平衡法验算总体平衡法验算n n路基路面工程路基路面工程精品课程精品课程
