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1、工学第五章挡土墙Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望2、路堤挡土墙：防止边坡或陡坡路堤下滑；收缩坡脚，减少填方量，减少拆迁和占地面积；防水流冲刷。 3、路肩挡土墙：防止陡坡路堤下滑；抬高路基；收缩坡角，减少填方量4、山坡挡土墙：支挡山坡覆盖层或滑坡体下滑。 三、按结构形式分： 1.重力式挡土墙：适用：地基良好，非地震和沿河 受水冲刷地区特点：依靠自重承受土压力， 结构简单，施工简便 衡重式：适用：山区，地面横坡陡峭的路 肩墙、路堤、墙路堑墙。特点：利用衡重台上部填土的下
2、压作用和全墙重心的后移，增加墙身稳定，节约断面尺寸。 二、按墙体材料分：石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、钢板墙。2.薄壁式挡土墙：适用：墙高较大，地质条件 一般，需用一定量的钢材。特点：自重轻，做工省。1）悬臂式 ：立壁、底板（墙 趾板、墙踵板）2）扶壁式：依靠扶壁将立壁与墙踵板连接起来，增加稳定。混凝土半重力式：适用：低墙特点：墙背少设钢筋，墙趾展宽。3.锚定式挡土墙 1）锚杆式：钢筋混凝土肋柱、挡板、钢锚杆，依靠锚杆锚固在山体内拉住肋柱。 2）锚定板式 ：锚杆的固定端用锚定板固定在山体内特点：构件断面小，工程量省适用：地质不良时，石料缺乏，挖基困难，有锚固条件的。4.加筋土挡土墙：填
3、土、填土中布置拉筋条、墙面板受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，抵抗土的侧压力。特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑高度大。适用：缺乏石料地区，节约投资30%70%，经济效益大。5.桩板式： 特点：有桩柱和挡板组成，利用桩柱前土的被动土压力平衡墙后的主动土压力。 适用：土压力大，基础埋深地段。6.垛式： 特点：用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力。 适用：缺乏石料地区。7.竖向预应力锚杆式： 适用：岩质地基，多用于抗滑挡墙。特点：锚杆竖向锚固在地基中，并砌筑于强身中，最后张拉锚杆，利用锚杆的弹性回缩对墙身施加预应力来提高挡墙稳定。8.土钉式
4、：土钉、土体、护面板适用：稳定挖方边坡或临时支护特点：利用土钉对天然土体就地实施加固，对土体适应性强，工艺简单，材料用量与工程量较少。一、挡土墙的构造挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；就地取材、结构合理、断面经济；施工养护方便、安全。常用重力式挡土墙：墙身、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝。1.墙身构造： 墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。 墙面：平面。地面较陡：直立或外倾坡度1：0.051：0.20；地面平缓：坡度1：0.201：0.35； 墙顶：最小宽度（浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于60cm，混凝土不小于40cm）。浆砌挡土墙墙顶用5号砂浆抹平，厚2cm；或用较大石块砌筑，
5、并勾缝；或用粗料石或混凝土作顶帽，厚40cm。干砌挡土墙顶部0.5m内用5号砂浆砌筑，以利稳定。 护栏：地形险峻地段，过高（6m）过长（20m），弯道处的路肩墙的墙顶设置护栏。分墙式、柱式两种。第二节 重力式挡土墙的构造与布置 2.基础 重视挡土墙的基础设计，应对地质条件进行详细调查，先做挖深或钻探。类型：1）浅基础：通常挡土墙可直接建造在天然地基上；2）扩大基础：墙趾或墙踵部分加宽，台阶的高宽比3：2或2：1，地基承载力不足； 3）钢筋混凝土底板：地基承载力过小；4）换填地基：地基为软弱土层；5）台阶基础：挡墙修筑在陡坡上、地基为稳固、坚硬的岩石，台阶的宽度不宜小于0.5 m，高宽比不宜小于
6、2：1；6）拱型基础：地基有短段缺口或挖基困难时；基础埋置深度： 无冲刷时，天然地面以下至少1米 有冲刷时，在冲刷线以下1米 受冻胀影响时，在冻胀线以下不小于0.25米 3.排水设施目的：疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后积水形成静水压力；消除因含水量增加产生膨胀压力；减少季冻区填料的冻胀压力等。主要措施：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗；路堑挡土墙墙趾前边沟予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础；墙身排水以排除墙后积水。浆砌挡土墙：设置墙身泄水孔；干砌挡土墙：可不设置墙身泄水孔。 4.沉降伸缩逢沉降逢：为防止地基不均匀沉陷引起墙身开裂。伸缩缝：为防止
7、墙体因砂浆硬化收缩和热胀冷缩产生裂缝。设置：根据地形及地质情况：非岩石地基每隔10-15米；岩石地基可适当增大，但不应大于20m。缝宽：23cm。填料：胶泥填塞，沥青麻筋或沥青木板（渗水量大、冻寒严重地区）；当墙背为填石或冻寒不严重时，可仅留空缝，不嵌填料。 二、挡土墙的布置1.横向布置内容：1）选定挡土墙的位置：路堑挡土墙大多设在边沟旁；路肩墙应保证路基宽度；路堤墙应与路肩墙相对比；浸水挡土墙应保持水流顺畅，不积压河道引起局部冲刷；山坡墙设在基础可靠处，墙高应保证墙顶以上边坡的稳定性。2）确定墙身断面，并绘制挡土墙横断面图：根据墙身形式、墙高、地基与填料的计算指标等，进行设计或套用标准图，确
8、定墙身断面尺寸、基础形式和埋置深度、布置排水设计。选择特征断面，绘制挡土墙横断面图。特征断面：起讫点、墙高最大处、墙身断面或基础形式变异处、其他必须桩号处。2.挡土墙的纵向布置内容：1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择与路基或其它结构物的衔接方式。2）按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。3）布置各段挡土墙的基础：墙趾地面有纵坡时，基底宜作成不大于5%的纵坡；若大于5%时，可做成台阶。4）布置泄水孔和护栏的位置、数量、间距。5）标注各特征断面的桩号，墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线、设计洪水位的标高等。 3.平面布置：在平面图上，标示挡土墙与路线平面位置的关系，与
9、挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示河道及水流方向，其他防护与加固工程等。4.说明：选用设计参数的依据；主要工程量；对材料的要求；施工要求及注意事项。三、挡土墙的设计步骤：1.根据情况，通过技术经济比较，确定墙趾位置；2.测绘墙趾处的纵断面线，核对横断面，收集墙趾处的地质和水文等资料；3.选择墙后填料，确定计算参数；4.进行挡墙断面形式、构造和材料设计，确定计算参数；5.进行挡墙纵向布置；6.初拟挡墙断面尺寸，并验算；7.绘制挡墙立面、横断面、平面图。第三节 挡土墙设计依据一、作用：（一）作用类型：1.永久作用：1）一般地区：（1）挡土墙结构自重G及位于墙上的恒载（2）填土重力（3
10、）作用于墙背上的主动土压力Ea（4）预加力（5）混凝土收缩及徐变影响力（6）基底的法向反力N及摩擦力T 2）浸水地区： 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力,静水压力，（渗水性土作填料时，静水压力不予考虑）。 2.可变作用：季节性作用于挡土墙上的各种作用1）基本可变作用：车辆荷载及人群荷载引起的土压力；2）其他可变作用：洪水时的静水压力和浮力、动水压力、流水压力、波浪冲击力、冻胀压力、冰压力，温度影响力等；3）施工荷载：与施工有关的临时荷载；3.偶然作用：偶然出现的力。 如：地震力、水流漂浮物的撞击力、滑坡和泥石流作用力、作用于墙顶护栏的车辆碰撞力。（二）常用作用效应组合：组合：挡土墙结构自重、墙上
11、的恒载、填土重力、土侧压力及其它永久作用相组合。组合：组合+基本可变作用（车辆荷载）组合：组合+其他可变作用、偶然作用考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合，一般地区 ，仅考虑永久作用；浸水地区 ，考虑其他可变作用；地震区 ，考虑地震力。 二、墙后填料计算参数1.内摩擦角和容重：最好采用实测值；无实测条件时，可参考经验值。2.墙背与填料间的摩擦角:视墙背粗糙度、填料性质、墙后排水条件而定；无实验资料时，可参考经验值。墙背光滑，排水不良： =（01/3）片、块石砌体，墙背粗糙，排水良好： =（1/31/2）干砌片、块石，墙背很粗糙，排水良好： =（1/22/3）第二破裂面，无滑动，排
12、水良好： = 三、挡土墙的设计状态1.定义：挡土墙结构超过某一特定状态，致使挡土墙不能正常使用或在正常维护下不能满足正常使用要求，该特定状态称为极限状态，分承载能力极限状态和正常使用极限状态。1）承载能力极限状态：与安全性有关的最大承载状态；组成构件发生塑性变形致使其他几何形状发生显著改变。2）正常使用极限状态：与适应性和耐久性有关的状态，挡土墙及其组成构件在使用功能上允许达到的某个限值的极限状态。2.极限状态的分项安全系数法公式：四、作用分项系数：五、等代均布土层厚度： h0=q/式中：qH2m时，取20kpa；H10m时，取10kpa；H在210m之间时，用内插法计算。第四节 重力式挡土墙
13、的设计方法 一、重力式挡土墙断面尺寸设计程序： 1.根据经验或标准图，初拟尺寸；2.计算土压力；3.进行验算；4.当验算结果满足要求时，初拟尺寸可作为设计尺寸；当验算结果不满足要求时，采取适当的措施使其满足要求，或重新拟定尺寸，重新验算，直至满足要求为止。二、库伦土压力：土压力类别：土压力类别：主动土压力、被动土压力、静止土压力。主动土压力、被动土压力、静止土压力。1.主动土压力：当挡土墙受土体侧压力作用向外位移或倾覆时，作用于墙背的土压力。2.静止土压力：当挡土墙在原来位置而不产生位移时，作用于墙背的土压力。3.被动土压力：当挡土墙由于外力作用向土体挤压移动时，土体对墙的抗力。库仑理论的假定
14、为： 1.假设墙背填料为均质散粒体， 仅有内摩擦力，而无粘聚力。 2.当墙背向外移动或饶墙趾外倾时， 墙背填料会出现一个通过墙踵的 破裂面，视为平面。 3.破裂面上的滑动土楔体，视为刚 性体，在外力作用下无压缩或伸张 变形。根据静力平衡条件，确定土 楔体处于极限平衡状态时墙背的主动土压力。4.通过墙锺，假拟若干个破裂面，其中使主动土压力最大的破裂面为最危险破裂面.dE/ds=0 ，求得破裂面的位置和主动土压力值。5.假设土压力沿墙高呈直线分布，土压力作用在墙高的下三分点处（土楔上无荷载作用时），与墙背线夹角为库仑理论适用范围：1.概念简单明了，适用范围广。 可以解算各种墙背情况、不同墙后填料表
15、面形状和荷载作用情况下的主动土压力。 2.适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。 粘性土，误差不大，影响因数多，缺乏实践经验。 3.库仑理论适用于刚性挡土墙。 柱板式，锚杆式和锚定板式柔性挡土墙需作假设。（一）计算图示：（二）粘质土土压力计算:1.综合内摩擦角法：方法：通常将内摩擦角与单位粘聚力换成比实有摩擦角值大的“等效内摩擦角”，按砂性土公式来计算。将粘性土的内摩擦角增大510，或直接采用表2-5-4值。换算原则：抗剪强度相等或土压力相等。2、力多边形法。三、挡土墙稳定验算：（一）抗滑稳定性验算：验算基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力1.极限状态法:2.容许状态法：3.增加抗滑稳定性
16、措施：1）设置向内倾斜基底：土质基底不陡于1：5，岩石基不陡于1：3。此时：E ExxEEyyEEaaWWTT N N岩石地基，基地斜率不大于1：3。浸水地基，0.5，不宜采用倾斜基地；0.5 0.6，基地斜率不大于1：10； 0.6，不大于1：5。2）设置混凝土凸榫基础：混凝土凸榫与基础连成整体，利用凸榫前土体产生的被动土压力增加抗滑稳定性。3）更换基底土层：以增大基础底面与地基的摩擦系数。4）改变墙身断面形式和尺寸，但收效不大，也不经济。（二）抗倾覆稳定性验算：倾覆稳定性验算：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。1.极限状态法：2.容许状态法抗倾覆稳
17、定系数：3.增加抗倾覆稳定性的措施：1）加宽墙趾：宽度不小于20cm；高度由夹角控制，砌体不大于35，混凝土不大于40 。 2)改变墙面或墙背坡度。如：改缓墙面坡度；改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背。 3)改变墙身断面形式。如：改为衡重式或在墙后加设卸荷平台。（三）基底应力及偏心距验算：为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载能力，应进行基底应力验算；且为了避免挡土墙不均匀沉陷，应控制基底合力偏心距。1.合力偏心距：2.基底应力：3.改善基底应力或偏心距过大的措施为： 1）加宽基底，调整偏心距及减小压应力； 2）改变墙背坡度或断面型式，以减小偏心距； 3）加固地基或换填地基，以提高地基承载能力（四）墙身
18、断面强度验算：控制断面： 墙身底部、二分之一墙高处、断面形状突变处。方法：同结构设计。111122223333课程设计 某三级公路，路基宽8.5m，路肩宽0.5m，拟设计一段路堤墙。墙身构造：墙身构造：拟采用浆砌片石重力式挡墙，墙高H=6m，填土高a=2m，填土边坡1:1.5，墙背垂直，初步拟定墙顶宽b=1m，墙底宽B=2m；填料：填料：墙背填土砂土，容重=18KN/，内粘聚力c=15kPa，内摩擦角=35，填土与墙背间的摩擦角=/2；土壤地质情况：土壤地质情况：碎石类土地基，地基承载力容许值=200kPa；墙身材料：墙身材料：5号水泥砂浆浆砌25号片石，砌体容重=22KN/ 。 试进行挡土墙设计。 一、破裂面位置确定 二、主动土压力计算 三、抗滑稳定性验算 四、抗倾覆稳定性验算 五、基底应力及合力偏心距验算 1、合力偏心距验算 2、基底应力验算 六、挡土墙设计方案
