000000[6]挡土墙设计

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1、第六六章挡土墙设计第一节第一节 概述概述第二节第二节 挡土墙的构造与布置挡土墙的构造与布置第三节第三节 挡土墙土压力计算挡土墙土压力计算第四节第四节 挡土墙设计总则挡土墙设计总则第五节第五节 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计第六节第六节 浸水路堤挡土墙设计浸水路堤挡土墙设计第七节第七节 地震地区挡土墙设计地震地区挡土墙设计第八节第八节 轻型挡土墙轻型挡土墙第九节第九节 加筋挡土墙加筋挡土墙 1第一节概述1. 挡土墙的含义挡土墙的含义用用来来支支挡挡天天然然边边坡坡或或人人工工填填土土边边坡坡以以保保持持土土体体稳稳定定的的建建筑物。筑物。为为防防止止土土体体滑滑塌塌而而修修筑筑的的，主主要要承

2、承受受侧侧向向土土压压力力的的墙墙式式建筑物。建筑物。2. 挡土墙的作用挡土墙的作用1）防止路基边坡或基底滑动；防止路基边坡或基底滑动；2）收缩坡脚，减少占地面积，保护重要建筑物；收缩坡脚，减少占地面积，保护重要建筑物；3）防止水流冲刷和浸蚀，防止压缩河床等作用；防止水流冲刷和浸蚀，防止压缩河床等作用；4）支挡滑坍，缩短涵洞长度，保护桥台及连接路堤等作支挡滑坍，缩短涵洞长度，保护桥台及连接路堤等作用。用。一、挡土墙一、挡土墙(Retaining Wall)的用途的用途32应用：支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸等。应用：支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸等。33. 挡土墙的使用场合

3、挡土墙的使用场合1) 路堑挡墙路堑挡墙 用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡高度、减少开用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡高度、减少开挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡。挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡。442) 路堤挡墙路堤挡墙 收缩坡脚，减少填方量；防止边坡或基底收缩坡脚，减少填方量；防止边坡或基底( (对于陡对于陡坡路堤坡路堤) )滑动，保证沿河路堤不受水流冲刷。滑动，保证沿河路堤不受水流冲刷。553) 路肩挡墙路肩挡墙 用于支挡陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收用于支挡陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收缩坡脚，减少占地，减少填方量。缩坡脚，减少占地，减少填方量。664) 山坡挡墙山坡挡墙用于支

4、挡山坡覆盖层或滑坡下滑。用于支挡山坡覆盖层或滑坡下滑。77用作支承桥梁上部建筑及保证桥头填土稳定。用作支承桥梁上部建筑及保证桥头填土稳定。5) 桥头挡墙桥头挡墙88二、挡土墙的类型二、挡土墙的类型按挡土墙位置分按挡土墙位置分: :路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙和山坡挡墙等。路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙和山坡挡墙等。按挡土墙的墙体材料分按挡土墙的墙体材料分: :石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌挡墙，木质挡墙和钢板墙等。挡墙，木质挡墙和钢板墙等。按挡土墙的结构形式分按挡土墙的结构形式分: :重力式，半重力式，衡重式，悬臂式，扶壁式，重力式，半重力式

5、，衡重式，悬臂式，扶壁式，锚杆式，拱式，锚定板式，板桩式和垛式等。锚杆式，拱式，锚定板式，板桩式和垛式等。99重力式挡土墙重力式挡土墙(Gravity retaining wall)1. 依靠墙身自重承受土侧压力依靠墙身自重承受土侧压力2. 一般用浆砌片石砌筑，在缺乏石料地区或墙身一般用浆砌片石砌筑，在缺乏石料地区或墙身较高时也用混凝土灌注较高时也用混凝土灌注3. 形式简单、取材容易、施工简便，但对地基的形式简单、取材容易、施工简便，但对地基的承载能力要求较高承载能力要求较高1010衡重式挡土墙衡重式挡土墙(Balance weight retaining wall)1. 利用衡重台上的填土重

6、量及墙体自重共同抵抗利用衡重台上的填土重量及墙体自重共同抵抗 土压力以增加墙身的稳定性土压力以增加墙身的稳定性2. 上墙背俯斜而下墙背仰斜，可降低墙高，减少上墙背俯斜而下墙背仰斜，可降低墙高，减少基础开挖基础开挖3. 主要用于地面横坡较陡的路肩墙和路堤墙，也主要用于地面横坡较陡的路肩墙和路堤墙，也可用于拦挡落石的路堑墙可用于拦挡落石的路堑墙1111悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙(Cantilever retaining wall)1. 采用钢筋混凝土材料、由立臂、墙趾板、墙采用钢筋混凝土材料、由立臂、墙趾板、墙踵板三部分组成，墙的断面尺寸较小踵板三部分组成，墙的断面尺寸较小2. 墙高时立臂下部的弯矩

7、较大，需设置较多钢墙高时立臂下部的弯矩较大，需设置较多钢筋筋3. 宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方地段宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方地段位用位用4. 墙高不宜大于墙高不宜大于7m1212扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙(Counterfortretaining wall )1. 当悬臂式挡墙的立臂较高时，沿墙长方向每当悬臂式挡墙的立臂较高时，沿墙长方向每隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵板连接隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵板连接起来，以减小立臂下部的弯矩起来，以减小立臂下部的弯矩2. 扶壁式挡墙宜在石料缺乏、地基承载力较低扶壁式挡墙宜在石料缺乏、地基承载力较低的地段使用，墙高不宜大于的地段使

8、用，墙高不宜大于10m。1313垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙 14锚定板挡土墙锚定板挡土墙(Anchored bulkhead retaining wall) 锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板共同组成，靠固定在稳定区的锚定板提供锚定板共同组成，靠固定在稳定区的锚定板提供的抗拔力来维持墙体的稳定。的抗拔力来维持墙体的稳定。1415锚杆挡土墙锚杆挡土墙( (Anchor Rod Retaining Wall ) ) 锚杆插入稳定地层的钻孔中，抗拔力来源于锚杆插入稳定地层的钻孔中，抗拔力来源于灌浆锚杆与孔壁之间的粘结强度。灌浆锚杆与孔壁之间的

9、粘结强度。16加筋土挡土墙加筋土挡土墙(Reinforced earth retaining wall)1. 由墙板、拉筋和填料共同组成的挡土结构，由由墙板、拉筋和填料共同组成的挡土结构，由拉筋和填土间的摩阻力来抵抗侧向土压力；拉筋和填土间的摩阻力来抵抗侧向土压力；2. 加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区，由于其为加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区，由于其为柔性结构，对地基承载力的要求不高，能适应地柔性结构，对地基承载力的要求不高，能适应地基轻微的变形，一般对墙高没有限制。基轻微的变形，一般对墙高没有限制。15171618失稳的立交桥加筋土挡土墙失稳的立交桥加筋土挡土墙 19第二节挡土墙的构造与布置一

10、、挡土墙的构造一、挡土墙的构造挡土墙的组成示意图挡土墙的组成示意图（一）墙身（一）墙身 17201. 墙背墙背石砌挡土墙断面形式图石砌挡土墙断面形式图a) a) 仰斜；仰斜；b) b) 垂直；垂直；c) c) 俯斜；俯斜；d) d) 凸形折线式；凸形折线式；e) e) 衡重式衡重式2. 墙面墙面 考虑墙趾处地面的横坡度。考虑墙趾处地面的横坡度。18213. 墙顶墙顶 石砌挡土墙墙顶的最小宽度，浆砌的不小于石砌挡土墙墙顶的最小宽度，浆砌的不小于50cm，干砌的不小于，干砌的不小于60cm。为保证交通安为保证交通安全，在地形险全，在地形险峻地段，或过峻地段，或过高过长的路肩高过长的路肩墙的墙顶应设

11、墙的墙顶应设置护栏。置护栏。4. 护栏护栏墙顶墙顶墙面墙面墙背倾角墙背倾角护栏护栏22（二）基础（二）基础1. 基础形式的选择基础形式的选择挡土墙通常采用浅基础，只有在特殊情况下，挡土墙通常采用浅基础，只有在特殊情况下，才使用桩基。才使用桩基。绝大多数挡土墙的基础直接设置在天然地基上。绝大多数挡土墙的基础直接设置在天然地基上。当地基软弱，墙身较高时，为减少基底压应力，当地基软弱，墙身较高时，为减少基底压应力，增加稳定性，墙趾可做成台阶，以拓宽基底。增加稳定性，墙趾可做成台阶，以拓宽基底。地基为较弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或地基为较弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或石灰土等质量较好的材料换填，

12、以提高地基承载石灰土等质量较好的材料换填，以提高地基承载力。力。1923a）扩大基础；）扩大基础；b)钢筋混凝土底板；钢筋混凝土底板；c)台阶形基础；台阶形基础； d)拱形基础（纵断面）拱形基础（纵断面）2419高速公路松木桩挡土墙软基处理高速公路松木桩挡土墙软基处理252. 基础埋置深度的确定基础埋置深度的确定考虑冲刷线及冻结深度。考虑冲刷线及冻结深度。（三）排水设施（三）排水设施1. 排水设施的作用排水设施的作用2. 排水设施包括地面排水和墙身排水两部分排水设施包括地面排水和墙身排水两部分2026泄水孔泄水孔27（四）沉降缝与伸缩缝（四）沉降缝与伸缩缝为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，

13、应根为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高墙身断面的变化情况，设据地基地质条件及墙高墙身断面的变化情况，设置置沉降缝沉降缝；为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度；为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生的裂缝，须设置变化作用而产生的裂缝，须设置伸缩缝伸缩缝。二、挡土墙的布置二、挡土墙的布置（一）挡土墙的横向布置（一）挡土墙的横向布置主要是在路基横断面图上进行挡土墙位置的选定，主要是在路基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，确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙，并确定断面形式及初步尺寸。并确定断面形式及初步尺寸。2128沉降缝与

14、伸缩缝沉降缝与伸缩缝29确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的衔接方式。路基或其他结构物的衔接方式。按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。沉降缝的位置。布置各段挡土墙的基础。布置各段挡土墙的基础。布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。等。（二）挡土墙的纵向布置（二）挡土墙的纵向布置2230（三）平面布置（三）平面布置23对于个别复杂的挡土墙，例如高的、长的沿河挡对于个别复杂的挡土墙，例如高的、长的沿河挡墙和曲面挡墙，绕避建筑物挡墙，除了横、纵向墙

15、和曲面挡墙，绕避建筑物挡墙，除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。31第三节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主要力系：主要力系：挡土墙自重及位于墙上的衡载；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）；墙后土体的主动土压力（包括超载）；基底的支撑力与摩阻力；基底的支撑力与摩阻力；墙前土体的被动土压力；墙前土体的被动土压力；浸水墙的常水位静水压力及浮力。浸水墙的常水位静水压力及浮力。附加力：附加力：季节性或规律性作用于墙的各种力，季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲击、洪水。如波浪冲击、

16、洪水。特殊力：特殊力：偶然出现的力，如地震力、水面物撞击力等。偶然出现的力，如地震力、水面物撞击力等。作用在挡土墙上的力系作用在挡土墙上的力系2432在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水地区还应考虑附加力，而在地震区应考虑地震水地区还应考虑附加力，而在地震区应考虑地震对挡土墙的影响。各种力的取舍，应根据挡土墙对挡土墙的影响。各种力的取舍，应根据挡土墙所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计的依据。的依据。2533二、一般条件下库仑二、一般条件下库仑(Coulomb)主动土压力计算主动土压力计算主动土压

17、力主动土压力(Active earth stress)被动土压力被动土压力(Passive earth stress )静止土压力静止土压力(Static earth stress )三种不同性质的土压力三种不同性质的土压力26343）被动土压力）被动土压力（Passiveearthpressure)1）静止土压力）静止土压力（Earthpressureatrest)2）主动土压力）主动土压力（Activeearthpressure)岩石拱桥桥台35工程实例工程实例静止土压力静止土压力36墙后为主动土压力墙后为主动土压力工程实例工程实例37工程实例工程实例桥台后为被动土压力桥台后为被动土压力3

18、8路基挡土墙的土压力考虑：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，且取一定的安全系数以保证墙背土衡状态考虑，且取一定的安全系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。体的稳定。墙趾前土体的被动土压力一般不计。27库伦理论的基本假定：库伦理论的基本假定：(1) 假设墙背填料为均质的散粒体，粒间仅有摩假设墙背填料为均质的散粒体，粒间仅有摩阻力而无粘结力存在。挡土墙和土楔是无压缩或阻力而无粘结力存在。挡土墙和土楔是无压缩或拉伸变形

19、的刚体。拉伸变形的刚体。39(3) 当墙后土体开始破裂时，土体处于极限平衡当墙后土体开始破裂时，土体处于极限平衡状态，破裂棱体在其自重状态，破裂棱体在其自重G、墙背反力、墙背反力E和破裂和破裂面上反力面上反力R的作用下维持静力平衡。的作用下维持静力平衡。28(4) 通过墙踵假拟若干个破裂面；而其中使主动通过墙踵假拟若干个破裂面；而其中使主动土压力值达到最大的那个破裂面，即为最大危险土压力值达到最大的那个破裂面，即为最大危险的破裂面。的破裂面。(2) 当墙身向外移动或绕墙趾外倾时，墙背填料当墙身向外移动或绕墙趾外倾时，墙背填料内会出现一通过墙踵的破裂面。将具有和对数螺内会出现一通过墙踵的破裂面。

20、将具有和对数螺旋线相似的实际破裂面以一平面代替。旋线相似的实际破裂面以一平面代替。(5) 假定土压应力沿墙高呈直线分布，土压力作假定土压应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），用在墙高的下三分点处（土楔上无荷载作用时），与墙背的法线夹角为与墙背的法线夹角为。401. 破裂面交于内边坡破裂面交于内边坡由正弦定理：由正弦定理：2941将破裂棱体自重将破裂棱体自重G转换为挡土墙高转换为挡土墙高H的函数，得的函数，得:式中：式中：墙后填土的重度（墙后填土的重度（kN/m3） 填土的内摩擦角填土的内摩擦角() 墙背与填土间的摩擦角墙背与填土间的摩擦角() 墙后填土表面的

21、倾斜角墙后填土表面的倾斜角() ， 墙背倾斜角墙背倾斜角()，俯斜墙背，俯斜墙背为正，仰斜墙背为正，仰斜墙背为负；为负； H挡土墙高度挡土墙高度(m)42最大主动土压力最大主动土压力最危险破裂面的确定最危险破裂面的确定当参数当参数、 、固定时，固定时，Ea随破裂面的位置而变化，即随破裂面的位置而变化，即Ea是破裂角是破裂角的函数。取的函数。取dEdEa a/d/d=0，得到最大土压力公式和最，得到最大土压力公式和最危险破裂角如下：危险破裂角如下：Pcossincos(- )-sin coscos(-)Q=cos(-)cos(+ )-cos(- )cos(+)Rcos sincos(-)-sin

22、cos(- )cos 3043土压力通式土压力通式：Ea=(A0tg-B0)cos(+)/sin(+)2. 破裂角交于路基面破裂角交于路基面31a) 交于荷载内侧；交于荷载内侧； b) b) 交于荷载中部；交于荷载中部；c) c) 交于荷载外侧。交于荷载外侧。441) 破裂面交于荷载中部破裂面交于荷载中部2) 破裂面交于荷载外侧破裂面交于荷载外侧3) 破裂面交于荷载内侧破裂面交于荷载内侧32453. 破裂面交于外边坡破裂面交于外边坡33463447以上公式可应用于其它类型的挡土墙：以上公式可应用于其它类型的挡土墙：1) 当为路肩墙时，式中当为路肩墙时，式中a=b=0；2) 对于俯斜墙背，对于俯

23、斜墙背，取正值；垂直墙背取正值；垂直墙背为零；仰斜墙背，为零；仰斜墙背，取负值；取负值；3) 当荷载沿路肩边缘布置时，取当荷载沿路肩边缘布置时，取d=0。3548挡土墙压力挡土墙压力Ea计算方法：计算方法： 首先是确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂首先是确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂首先是确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂首先是确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角角角角 。但是但是但是但是 是事先不知道的，需进行试算。通常先是事先不知道的，需进行试算。通常先是事先不知道的，需进行试算。通常先是事先不知道的，需进行试算。通常先假定破裂面位置通过荷载中心，按照图式和对应的假定破裂面位置

24、通过荷载中心，按照图式和对应的假定破裂面位置通过荷载中心，按照图式和对应的假定破裂面位置通过荷载中心，按照图式和对应的计算公式算出的计算公式算出的计算公式算出的计算公式算出的 角与假定情况进行对比，若与假定角与假定情况进行对比，若与假定角与假定情况进行对比，若与假定角与假定情况进行对比，若与假定不符，根据试算出来的不符，根据试算出来的不符，根据试算出来的不符，根据试算出来的 角重新假定破裂面，重复以角重新假定破裂面，重复以角重新假定破裂面，重复以角重新假定破裂面，重复以上运算，直到相符为止，最后根据此破裂角计算最上运算，直到相符为止，最后根据此破裂角计算最上运算，直到相符为止，最后根据此破裂角

25、计算最上运算，直到相符为止，最后根据此破裂角计算最大土压力。大土压力。大土压力。大土压力。49三、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) 墙背或假想墙背倾角必须大于第二破裂面倾角；墙背或假想墙背倾角必须大于第二破裂面倾角；2) 在墙背或假想墙背上的抗滑力必须大于其下滑力。在墙背或假想墙背上的抗滑力必须大于其下滑力。 一般挡墙不会产生第二破裂面，衡重式和悬臂式，一般挡墙不会产生第二破裂面，衡重式和悬臂式，因系假想墙面，只要满足第一个条件，就会产生第二因系假想墙面，只要满足第一个条件，就会产生第二破裂面。破裂面。36

26、50四、四、折线形墙背的土压力计算折线形墙背的土压力计算（一）上墙土压力（一）上墙土压力不考虑下墙影响不考虑下墙影响, ,按照俯斜墙背计算土压力按照俯斜墙背计算土压力, ,衡重式考虑是衡重式考虑是否出现第二破裂面。否出现第二破裂面。以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙 ，分别计算取，分别计算取两者矢量和。两者矢量和。（二）下墙土压力计算（二）下墙土压力计算1. 延长墙背法延长墙背法在上墙土压力算出后，延长下在上墙土压力算出后，延长下墙墙背交于填土表面墙墙背交于填土表面C，以，以BC为假想墙背，根据延长墙为假想墙背，根据延长墙背的边界条件，用相应的库伦背的

27、边界条件，用相应的库伦公式计算土压力，并绘出墙背公式计算土压力，并绘出墙背应力分布图，从中截取下墙应力分布图，从中截取下墙BB部分的应力图作为下墙的部分的应力图作为下墙的土压力。将上下墙两部分应力土压力。将上下墙两部分应力图叠加，即为全墙土压力图叠加，即为全墙土压力 37512. 力多边形法力多边形法在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，应构成矢量闭合的力多边形。在算得上墙土压力应构成矢量闭合的力多边形。在算得上墙土压力E1后，就可绘后，就可绘出下墙任一破裂面力多边形。利用力多边形来推求下墙土压力出下墙任一破裂面力多边形。利

28、用力多边形来推求下墙土压力 3852五、粘性土土压力计算五、粘性土土压力计算（一）等效内摩擦角法（一）等效内摩擦角法按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算计算 D值。通常把粘性土的内摩擦角值增大值。通常把粘性土的内摩擦角值增大510，或采用，或采用等效内摩擦角等效内摩擦角 D为为3035。对于矮墙偏于安全，对于高墙则。对于矮墙偏于安全，对于高墙则偏于危险。因此在设计高墙时，应按墙高酌情降低偏于危险。因此在设计高墙时，应按墙高酌情降低 D值值 （二）力多边形法（二）力多边形法1.首先求得当首先求得当c=0时的土压力时的土压力E

29、，Ea=EEc ；2.再求得由于粘聚力的作用而再求得由于粘聚力的作用而减少的土压力减少的土压力Ec3.用求驻点的办法求最大土压用求驻点的办法求最大土压力和最危险破裂面力和最危险破裂面3953六、不同土层的土压力六、不同土层的土压力填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土压力及作用点，并近似的假定上下两土层层面平行。压力及作用点，并近似的假定上下两土层层面平行。 计计算下一土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为一平算下一土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为一平面时的库仑公式计算。面时的库仑公式计算。4054七、有限范围填土时的土压

30、力七、有限范围填土时的土压力挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路基的层面，挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路基的层面，则墙后存在着已知坡面或潜在滑动面，当其倾角陡于由计算求则墙后存在着已知坡面或潜在滑动面，当其倾角陡于由计算求得的破裂面的倾角时，墙后填料将沿着陡破面得的破裂面的倾角时，墙后填料将沿着陡破面( (或滑动面或滑动面) )下滑，下滑，而不是沿着计算破裂面下滑。而不是沿着计算破裂面下滑。4155八、被动土压力八、被动土压力通常情况下挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置通常情况下挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可

31、计入，较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入，但是应对被动土压力的计算值进行大幅度的折减但是应对被动土压力的计算值进行大幅度的折减 56九、墙背填土上的附加荷载九、墙背填土上的附加荷载1. 车辆荷载换算车辆荷载换算(1) 按墙高确定的附加荷载强度进行换算按墙高确定的附加荷载强度进行换算式中：式中：墙后填土的重度墙后填土的重度 q附加荷载强度附加荷载强度(2) 根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算2. 计算参数计算参数(1) 填料的计算内摩擦角和重度填料的计算内摩擦角和重度(2) 墙背摩擦角墙背摩擦角57【例】有一路肩挡土墙，墙高H=5m，墙身及路基

32、断面尺寸如图所示，试计算该挡土墙所受主动土压力。墙后填土=17kN/m3, =35, =2/3。（1）求破裂角求破裂角根据已知条件得根据已知条件得假设破裂面交于荷载外侧假设破裂面交于荷载外侧 58 计算结果与原假设不符合。重新假定破裂面交于荷载计算结果与原假设不符合。重新假定破裂面交于荷载分布范围内，按公式计算。分布范围内，按公式计算。59校核假定：校核假定： 故破裂面交于荷载分布范围内，与假设符合。故破裂面交于荷载分布范围内，与假设符合。 有时也会出现两种边界条件都符合的情况，即出现双有时也会出现两种边界条件都符合的情况，即出现双解区，此时应分别计算两种情况的土压力，然后按大者解区，此时应分

33、别计算两种情况的土压力，然后按大者进行设计。进行设计。6061一、挡土墙上的荷载组合一、挡土墙上的荷载组合第四节第四节 挡土墙设计总则挡土墙设计总则62原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合组合 一般地区一般地区 仅考虑主要力系仅考虑主要力系 浸水地区浸水地区 考虑附加力考虑附加力 地震区地震区 考虑地震力考虑地震力63 当挡土墙出现以下任何一种状态，即认为超过当挡土墙出现以下任何一种状态，即认为超过了承载力极限状态：了承载力极限状态：1) 1) 整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡；衡；2)2)挡

34、土墙构件或连接部件因材料强度超过而破坏，挡土墙构件或连接部件因材料强度超过而破坏，或因过度塑性变形而不适于继续承载；或因过度塑性变形而不适于继续承载；3)3)挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。二、挡土墙的设计原则二、挡土墙的设计原则1. 承载力极限状态承载力极限状态64 挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：用极限状态： 1) 1) 影响正常使用或外观变形；影响正常使用或外观变形；2) 2) 影响正常使用或耐久性的局部破坏（包括裂缝）；影响正常使用或耐久性的局部破坏（包括裂缝）；3 3）影响

35、正常使用的其它特定状态。）影响正常使用的其它特定状态。2.正常使用极限状态正常使用极限状态65式中：式中：0结构重要性系数，按表结构重要性系数，按表6-10的规定采用；的规定采用； S作用（或荷载）效应的组合设计值；作用（或荷载）效应的组合设计值； R()挡土墙结构抗力函数；挡土墙结构抗力函数； Rk抗力材料的强度标准值；抗力材料的强度标准值； f结构材料、岩土性能的分项系数；结构材料、岩土性能的分项系数； d结构或结构构件几何参数的设计值，当无可靠结构或结构构件几何参数的设计值，当无可靠数据时，可采用几何参数标准值。数据时，可采用几何参数标准值。3. 挡土墙构件承载能力极限状态设计采用的一挡

36、土墙构件承载能力极限状态设计采用的一般表达式般表达式66第五节重力式挡土墙设计一、挡土墙稳定性验算一、挡土墙稳定性验算1. 抗滑稳定性验算抗滑稳定性验算 为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，能力，用抗滑稳定系数用抗滑稳定系数Kc表示表示。67若将竖直方向的力若将竖直方向的力 和水平方向的和水平方向的力力Ex分别按倾斜基地的法线方向和切分别按倾斜基地的法线方向和切线方向分解，则倾斜基地法向力和切线方向分解，则倾斜基地法向力和切向力为：向力为：式中：式中：基底倾角，

37、即基底与水平面的夹角。基底倾角，即基底与水平面的夹角。挡土墙在设置倾斜基地后的抗滑稳定系数应为：挡土墙在设置倾斜基地后的抗滑稳定系数应为： 68除验算沿基底的抗滑稳定性外，尚应验算沿墙踵水除验算沿基底的抗滑稳定性外，尚应验算沿墙踵水平面（平面（I-II-I面）上的抗滑稳定性，以免挡土墙连同面）上的抗滑稳定性，以免挡土墙连同地基土体一起滑动。地基土体一起滑动。沿墙踵水平面的抗滑稳定系数为：沿墙踵水平面的抗滑稳定系数为：式中：式中：基底与通过墙踵的地基水平面基底与通过墙踵的地基水平面(I-I面面)间的间的土楔重土楔重(KN);地基土的内摩擦系数。地基土的内摩擦系数。692. 抗倾覆稳定性验算抗倾覆

38、稳定性验算检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗能力。检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗能力。式中：式中：ZG墙身、基础及其上的墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距土重合力重心到墙趾的水平距离离，m；Z y土压力垂直分力作用土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离点到墙趾的水平距离，m；Z x土压力水平分力作用土压力水平分力作用点到墙趾的水平距离点到墙趾的水平距离，m；70二、基底应力及合力偏心距验算二、基底应力及合力偏心距验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均

39、匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。711. 基础地面的压应力基础地面的压应力(1) 轴心荷载作用时轴心荷载作用时式中：式中：P基底平均压应力，基底平均压应力，kPa； A基础底面每延米的面积，即基础宽度，基础底面每延米的面积，即基础宽度，B 1.0(m2) N1每延米作用于基底的总竖向力设计值，每延米作用于基底的总竖向力设计值，kN；72(2) 偏心荷载作用时偏心荷载作用时作用于基底的合力偏心距作用于基底的合力偏心距e为：为：式中：式中：Zn作用于基底的合力的法向分作用于基底的合力的法向分 力力N对对O点的力臂点的力臂(m)式中：式中：pmax,p

40、min基底边缘最大、最小压应力设计值，基底边缘最大、最小压应力设计值，kN； B基础宽度，基础宽度，m。当当 时时73当当 时时基底的一侧将出现拉应力，考虑到一般情况下地基基底的一侧将出现拉应力，考虑到一般情况下地基与基础间不能承受拉力，故不计拉力而按应力重分与基础间不能承受拉力，故不计拉力而按应力重分布计算基底最大压应力。布计算基底最大压应力。式中：式中：74倾斜基底的宽度倾斜基底的宽度B为：为：倾斜基地的合力偏心距倾斜基地的合力偏心距e为：为：基底的法向应力：基底的法向应力：(|e|B/6) (|e|B/6) 752. 基底合力偏心距基底合力偏心距地基条件地基条件合力偏心矩合力偏心矩非岩石

41、地基非岩石地基较差的岩石地基较差的岩石地基坚密的岩石地基坚密的岩石地基软土、松砂、一般软土、松砂、一般粘土粘土紧密细纱、粘土紧密细纱、粘土中密碎、砾石，中中密碎、砾石，中砂砂基底合力偏心距基底合力偏心距60763. 地基承载力抗力值地基承载力抗力值地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值，应地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值，应满足以下各式。满足以下各式。当轴向荷载作用时当轴向荷载作用时 pf 式中：式中：p=N1/A f地基承载力抗力值，地基承载力抗力值，kPa。当偏心荷载作用时当偏心荷载作用时 p1.2f地基承载力抗力值的规定地基承载力抗力值的规定 当挡土墙的基础宽度大于当挡土墙的基

42、础宽度大于3m, ,或埋置深度大于或埋置深度大于0.5m时，除岩石地基外，地基承载应力抗力值按下式计时，除岩石地基外，地基承载应力抗力值按下式计算：算：6177式中：式中：f地基承载应力抗力值；地基承载应力抗力值； f k地基承载应力标准值；地基承载应力标准值； 12承载力修正系数；承载力修正系数； 1基底下持力层上土的天然容重（基底下持力层上土的天然容重（kN/m3），如在水），如在水面以下且不透水者，应采用浮重；面以下且不透水者，应采用浮重； 2基础地面以下各土层的加权平均容重，水面以下用基础地面以下各土层的加权平均容重，水面以下用有效浮容重，有效浮容重，kN/m3； b基础底面宽度小于基

43、础底面宽度小于3m时取时取3m，大于，大于6m时取时取6m； h基础底面的埋置深度，基础底面的埋置深度，m。从天然地面算起；有。从天然地面算起；有水流冲刷时，从一般冲刷线算起。水流冲刷时，从一般冲刷线算起。6278当当不不满满足足式式6-53的的计计算算条条件件或或计计算算出出的的结结果果f1.1fk时，可按时，可按f=1.1fk直接确定地基承载应力抗力值。直接确定地基承载应力抗力值。f值值可可以以根根据据不不同同荷荷载载组组合合予予以以提提高高，提提高高系系数数K按表按表6-16的值。的值。当当偏偏心心距距e小小于于或或等等于于0.333倍倍基基础础底底面面宽宽度度时时，可可根据土的抗剪强度

44、指标确定地基承载应力抗力值。根据土的抗剪强度指标确定地基承载应力抗力值。6379 为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择择12个控制断面进行验算，如墙身底部、二分个控制断面进行验算，如墙身底部、二分之一墙高处、上下墙之一墙高处、上下墙( (凸形及衡重式墙凸形及衡重式墙) )交界处。交界处。三、墙身截面强度验算三、墙身截面强度验算验算断面的选择验算断面的选择6480墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力验算。墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力验算。1. 法向应力及偏心距法向应力及偏心距e验算验算验算验算I-II-I截面的强度，获取截面的强度，获取I-I

45、I-I截面以上的土压力，墙身自重截面以上的土压力，墙身自重和截面宽度，具体计算方法与和截面宽度，具体计算方法与普通挡土墙验算方法一致。普通挡土墙验算方法一致。考虑主要组合时，截面偏心距考虑主要组合时，截面偏心距ei0.3Bi，以保证墙型的合理性。，以保证墙型的合理性。考虑主要组合时，应使最大压应考虑主要组合时，应使最大压应力和最大拉应力不超过圬工的容力和最大拉应力不超过圬工的容许应力。许应力。812. 剪应力验算剪应力验算 重力式挡土墙只验算水平剪应力。对重力式挡土墙只验算水平剪应力。对I-II-I剪切剪切面上的水平剪力面上的水平剪力 等于等于I-II-I截面以上墙身所受水平截面以上墙身所受水

46、平土压力土压力式中：式中：圬工的容许剪应力圬工的容许剪应力(kPa)82例如图中所示，路肩式挡土墙墙身为M7.5浆砌片石圬工，墙与地基土之间的摩擦系数为f=0.4，地基为粘性土质，容许承载力 ，墙身圬工容重 ，墙后填土 ，墙背摩擦角 ，墙高H=5m，在例题1土压力作用下，试确定该墙尺寸。墙身截面抗滑稳定验算：抗滑稳定验算： 解解 如右图所示，墙重如右图所示，墙重G为：为：6983所以不能满足抗滑要求，需重新拟定挡土墙尺寸。取墙所以不能满足抗滑要求，需重新拟定挡土墙尺寸。取墙顶宽为顶宽为2m，胸坡坡度为，胸坡坡度为1:0.3, , 墙背坡度为墙背坡度为1:0.25，墙高不，墙高不变，如下图所示。

47、变，如下图所示。(1) 抗滑稳定检算：抗滑稳定检算：所以满足要求所以满足要求7084(2) 抗倾覆稳定检算：抗倾覆稳定检算：(3) 合力偏心矩检算：合力偏心矩检算：7185(4) 挡土墙墙身挡土墙墙身H/2截面强度检算。截面强度检算。(a) 法向应力法向应力(b) 剪应力剪应力因此，所拟定的挡土墙尺寸满足稳定要求。因此，所拟定的挡土墙尺寸满足稳定要求。7286四、增加挡土墙稳定性的措施四、增加挡土墙稳定性的措施 （一）（一） 增加抗滑稳定性的方法增加抗滑稳定性的方法土质地基，不陡土质地基，不陡1:5；岩石地基，；岩石地基，不陡于不陡于1:3 凸榫的高度按照抗滑稳定性要求设计，凸榫的高度按照抗滑

48、稳定性要求设计，高宽比满足圬工刚性角的要求高宽比满足圬工刚性角的要求倾斜基底倾斜基底凸榫基底凸榫基底7387（二）增加抗倾覆稳定性的方法（二）增加抗倾覆稳定性的方法 1. 展宽墙趾展宽墙趾 2. 改变墙面及墙背坡度改变墙面及墙背坡度 3. 改变墙身断面类型改变墙身断面类型 7488五、衡重式挡土墙设计五、衡重式挡土墙设计 衡重式挡墙属重力式挡墙；衡重台上填土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；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，对地基要求和土方开挖；但

49、基底面积较小，对地基要求较高。较高。 衡重式挡土墙设计与一般重力式挡土墙相同。但因衡重式挡土墙设计与一般重力式挡土墙相同。但因为墙背为带有衡重台的折线形，所以土压力计算及墙为墙背为带有衡重台的折线形，所以土压力计算及墙身构造都有其特殊性。身构造都有其特殊性。 衡重式挡土墙稳定性验算的内容和要求同一般重力衡重式挡土墙稳定性验算的内容和要求同一般重力式挡土墙。当上墙出现第二破裂面时，第二破裂面与式挡土墙。当上墙出现第二破裂面时，第二破裂面与上墙墙背之间的填土与墙身一起移动，其重量应计入上墙墙背之间的填土与墙身一起移动，其重量应计入墙身自重。墙身自重。7589 验算墙身截面强度时，应按上墙实际墙背所

50、承受验算墙身截面强度时，应按上墙实际墙背所承受的土压力计算，验算内容同重力式。最危险的截面的土压力计算，验算内容同重力式。最危险的截面是上下墙分界面是上下墙分界面2-2，以及与上墙土压力大致平行的，以及与上墙土压力大致平行的3-3斜截面。对于斜截面验算，应将诸力投影到斜截斜截面。对于斜截面验算，应将诸力投影到斜截面上，验算的重点是抗剪强度能否满足要求。面上，验算的重点是抗剪强度能否满足要求。7690第六节浸水路堤挡土墙设计n考虑因素：考虑因素： 1. 填料浸水受浮力，土压力减小；填料浸水受浮力，土压力减小； 2. 砂性土中砂性土中不变，粘性土浸水不变，粘性土浸水C降低；降低； 3. 墙墙背背、

51、墙墙面面受受静静水水压压力力，水水位位水水平平一一致致，两两者者相互平衡；相互平衡； 4. 墙墙外外水水位位骤骤降降，墙墙后后暴暴雨雨下下渗渗在在填填料料内内出出现现渗渗流，受动水压力；流，受动水压力； 5. 墙身受水浮力作用，稳定性降低墙身受水浮力作用，稳定性降低91考虑因素：采用水中容重，考虑因素：采用水中容重，不变，破裂面不变不变，破裂面不变在在此此情情况况下下，浸浸水水挡挡土土墙墙墙墙背背土土压压力力Eb可可采采用用不不浸浸水水时时的的土土压压力力Ea扣扣除除计计算算水水位位以以下下因因浮浮力力影影响响而而减减少少的的土土压压力力Eb 。土压力：土压力：Eb=Ea-Eb Eb=0.5(

52、-b)Hb2Ka浸水容重：浸水容重：一、浸水挡土墙土压力计算一、浸水挡土墙土压力计算1 1、填料为砂土时、填料为砂土时92土压力作用点的位置土压力作用点的位置：93 将上下两层看作不同土层，先算上层将上下两层看作不同土层，先算上层E1，再把再把上层填料看作均布荷载计算下层，二者矢量和作为上层填料看作均布荷载计算下层，二者矢量和作为全墙土压力。全墙土压力。 在计算浸水部分的土压力在计算浸水部分的土压力E2时，现按水中重度时，现按水中重度b b将上部土层及超载换算为均布土层作为超载。将上部土层及超载换算为均布土层作为超载。 上层超载为：上层超载为：hb=(h0+H1)/b2. 填料是粘性土时填料是

53、粘性土时94二、静水压力、动水压力与上浮力二、静水压力、动水压力与上浮力1. 静水压力静水压力墙胸受静水压力：墙胸受静水压力：墙背受静水压力：墙背受静水压力：其水平分力及垂直分力为：其水平分力及垂直分力为：静水压力的垂直分力计入上浮力。静水压力的垂直分力计入上浮力。952.上浮力上浮力对于常年浸水的挡土墙，上述静水压力及上对于常年浸水的挡土墙，上述静水压力及上浮力在计算时应视作主要荷载组合中的作用力；浮力在计算时应视作主要荷载组合中的作用力；对于季节性浸水的挡土墙，则当作附加组合对于季节性浸水的挡土墙，则当作附加组合中的作用力。中的作用力。96 当墙后为弱透水性填料时，由于墙外水位急骤当墙后为

54、弱透水性填料时，由于墙外水位急骤下降，在填料内部将产生渗流，由此而引起动水下降，在填料内部将产生渗流，由此而引起动水压力压力P3。动水压力动水压力3的作用点为的作用点为面积的重面积的重心，其方向平行于心，其方向平行于Ij。透水性材料，动水压力一般很小，透水性材料，动水压力一般很小，可略而不计。可略而不计。3. 动水压力动水压力97具具体体验验算算方方法法同同前前述述，只只是是验验算算时时注注意意考考虑虑浸浸水水挡挡土墙的受力特点。土墙的受力特点。设计浸水挡土墙，应求算最不利水位进行验算。设计浸水挡土墙，应求算最不利水位进行验算。求算最不利水位：优选法求算最不利水位：优选法三、浸水挡墙稳定性验算

55、三、浸水挡墙稳定性验算98第七节第七节 地震地区挡土墙设计地震地区挡土墙设计 挡土墙修建在设计烈度为挡土墙修建在设计烈度为8度及度及8度以上的地震区，度以上的地震区，以及修筑在地震时可能发生大规模滑坡、崩塌的地段以及修筑在地震时可能发生大规模滑坡、崩塌的地段或软弱地基或软弱地基(如软弱粘性土层如软弱粘性土层) )上时，应验算挡土墙在上时，应验算挡土墙在地震力作用下的强度和稳定性验算。地震力作用下的强度和稳定性验算。 验验算算时时要要考考虑虑破破裂裂棱棱体体和和挡挡土土墙墙身身分分别别承承受受地地震震力力的的作作用用，将将地地震震荷荷载载与与恒恒载载组组合合，并并考考虑虑常常年年水水位位的的浮浮

56、力力；不不考考虑虑季季节节性性浸浸水水的的影影响响，其其他他外外力力，包包括括车辆荷载的作用均不考虑。车辆荷载的作用均不考虑。 99Ps=C1CzKHG式中：式中：C1重要性修正系数重要性修正系数CZ-综综合合影影响响系系数数，表表示示实实际际建建筑筑物物的的地地震震反应与理论计算间的差异，采用反应与理论计算间的差异，采用0.250.25；KH-水水平平地地震震系系数数，为为地地震震时时地地面面最最大大水水平平加速度的统计平均值与重力加速度的比值；加速度的统计平均值与重力加速度的比值；G-破裂棱体与挡土墙的重量。破裂棱体与挡土墙的重量。一、地震荷载的计算一、地震荷载的计算100二、地震条件下土

57、压力二、地震条件下土压力1011、采用低重心断面；采用低重心断面；2、采用坚强有力基础；采用坚强有力基础；3、采用浆砌结构；采用浆砌结构；4、预留沉降缝；预留沉降缝；5、保证砌筑质量；保证砌筑质量；6、选择良好填料；选择良好填料；三、地震条件下挡土墙的验算三、地震条件下挡土墙的验算四、一般防震措施四、一般防震措施102第八节轻型挡土墙 轻型挡土墙则常用钢筋混凝土构件组成，墙身轻型挡土墙则常用钢筋混凝土构件组成，墙身断面较小，墙的稳定性不是或不完全是依靠本身断面较小，墙的稳定性不是或不完全是依靠本身重量来维持，因而结构较轻巧，圬工量省，占地重量来维持，因而结构较轻巧，圬工量省，占地较少，有利于机

58、械化施工。较少，有利于机械化施工。 轻型挡土墙的类型很多，有悬臂式挡土墙、锚轻型挡土墙的类型很多，有悬臂式挡土墙、锚杆挡土墙和锚定板挡土墙等。杆挡土墙和锚定板挡土墙等。103 悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，有三个悬臂，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。即立壁、趾板和踵板。 墙的稳定性依靠墙身自重和踵板上的填土重量墙的稳定性依靠墙身自重和踵板上的填土重量来保证，而趾板的设置又显著地增加了抗倾覆力来保证，而趾板的设置又显著地增加了抗倾覆力矩的力臂，结构形式比较经济。矩的力臂，结构形式比较经济。一、悬臂式挡土墙一、悬臂式挡土墙104 对于悬臂式挡土墙，通常采用朗金理论来计

59、算通对于悬臂式挡土墙，通常采用朗金理论来计算通过墙踵的竖直面上的土压力过墙踵的竖直面上的土压力Ea，然后结合位于该竖然后结合位于该竖直面与墙背间的土重，得到作用于墙上的总压力。直面与墙背间的土重，得到作用于墙上的总压力。( (二二) )悬臂式挡土墙设计悬臂式挡土墙设计1土压力计算土压力计算1051)1)夹块宽度夹块宽度B2同立壁底部厚度。同立壁底部厚度。2)2)踵板宽度踵板宽度B3踵板宽度受滑动稳定控制，要求：踵板宽度受滑动稳定控制，要求： KcExf N2. 底板宽度计算底板宽度计算1063) 趾板宽度趾板宽度B1 趾板宽度除高墙受倾覆稳定系数趾板宽度除高墙受倾覆稳定系数K0控制控制外，一般

60、都由地基应力或偏心距外，一般都由地基应力或偏心距e来决定，要来决定，要求墙踵不出现拉应力，即求墙踵不出现拉应力，即： eB64)底板宽度底板宽度BB1B2B3+B3107主要取决于结构要求和截面强度要求。主要取决于结构要求和截面强度要求。结构要求：结构要求： 趾板与踵板同厚趾板与踵板同厚( (指与中间夹块连指与中间夹块连接处，趾板端部不宜小于接处，趾板端部不宜小于30cm30cm，踵板顶踵板顶面要求水平面要求水平) )。强度计算：强度计算：主要根据配筋率及构件裂缝宽度控制板主要根据配筋率及构件裂缝宽度控制板的厚度的厚度 。1)1)趾板的弯矩和剪力趾板的弯矩和剪力 2)2)踵板的弯矩和剪力踵板的

61、弯矩和剪力3. 底板厚度计算底板厚度计算108(2)为防止斜裂缝开展过大和端部斜压破坏，截面为防止斜裂缝开展过大和端部斜压破坏，截面厚度可由下式确定厚度可由下式确定3)趾板和踵板的厚度计算，用下述两式计算，取其趾板和踵板的厚度计算，用下述两式计算，取其大者。大者。(1)根据配筋率确定截面厚度根据配筋率确定截面厚度 一般常用的配筋率为一般常用的配筋率为0.30.8%。109二、锚杆挡土墙二、锚杆挡土墙三、锚定板挡土墙三、锚定板挡土墙锚定式挡土墙也属于轻型挡土墙，通常包括锚杆式锚定式挡土墙也属于轻型挡土墙，通常包括锚杆式和锚定板式两种。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锚

62、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，主要是靠埋置于岩土中的锚杆的抗拉力拉住立体，主要是靠埋置于岩土中的锚杆的抗拉力拉住立柱保证土体稳定的。柱保证土体稳定的。锚定板式挡墙则将锚杆换为拉杆，在其土中的末端锚定板式挡墙则将锚杆换为拉杆，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。连上锚定板。它不适于路堑，路堤施工容易实现。110第九节加筋土挡土墙 加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的支挡结构加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它利物。加筋土是一种

63、在土中加入拉筋的复合土，它利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。一、概述一、概述常见加筋挡土墙形式：常见加筋挡土墙形式：(1) 单面式加筋挡土墙单面式加筋挡土墙111(2) 双面式加筋挡土墙（分离式、交错式、对拉式）双面式加筋挡土墙（分离式、交错式、对拉式）分离式分离式(3) 台阶式加筋挡土墙台阶式加筋挡土墙(4) 无面板加筋挡土墙无面板加筋挡土墙112 加筋土的基本原理是借助于拉筋而提高填土的抗加筋土的基本原理是借助于拉筋而提高填土的抗剪强度，从而保

64、证土体平衡，通常用摩擦加筋原理剪强度，从而保证土体平衡，通常用摩擦加筋原理或准粘聚力原理加以解释。或准粘聚力原理加以解释。面板式面板式无面板式无面板式113 摩擦加筋原理认为，加筋土墙面板由筋带拉住，摩擦加筋原理认为，加筋土墙面板由筋带拉住，墙面板承受的土压力企图将筋带拉出，而筋带又被墙面板承受的土压力企图将筋带拉出，而筋带又被填土压住，土与筋带之间的摩擦力企图阻止筋带拉填土压住，土与筋带之间的摩擦力企图阻止筋带拉出。因此，只有筋带具有足够的强度并与土产生足出。因此，只有筋带具有足够的强度并与土产生足够的摩擦力，则加筋土体即可保持稳定。够的摩擦力，则加筋土体即可保持稳定。 准粘聚力理论认为，加

65、筋土结构可以看作是各向准粘聚力理论认为，加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料，通常采用的拉筋的弹模远大于填异性的复合材料，通常采用的拉筋的弹模远大于填土的模量，二者共同作用，由于填土的抗剪力、填土的模量，二者共同作用，由于填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力的存在，使得土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力的存在，使得加筋土的整体强度明显提高。加筋土的整体强度明显提高。1141)加加筋筋体体墙墙面面的的平平面面线线形形可可采采用用直直线线、折折线线和和曲线。曲线。2)相邻墙面的内夹角相邻墙面的内夹角: :不宜小于不宜小于70。3)加加筋筋土土挡挡墙墙常常用用面面板板尺寸尺寸加筋土挡墙常

66、用面板尺寸加筋土挡墙常用面板尺寸(cm)二、加筋土挡墙的构造二、加筋土挡墙的构造1、墙面墙面115在墙顶的凸、凹部和角隅处可采用异型面板、角隅面板在墙顶的凸、凹部和角隅处可采用异型面板、角隅面板116117 一般应水平布设并垂直于面板。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，应扇状分开。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当相邻墙面的内夹角小于9090时，宜将不能垂时，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直布设的筋带逐渐斜放，必要时在角隅处增设加强筋带。强筋带。 2. 筋带筋带118119扁钢带、钢筋混凝土板带、钢塑复合带、土工格栅

67、、聚丙烯扁钢带、钢筋混凝土板带、钢塑复合带、土工格栅、聚丙烯土工带土工带120 一般应采用矩形。一般应采用矩形。 断面尺寸由计算确定，底部筋带长度不应小于断面尺寸由计算确定，底部筋带长度不应小于3m，同时不小于同时不小于0.4H。加筋体横断面形式加筋体横断面形式3. 加筋体横断面形式加筋体横断面形式1215. 面板基础底面的埋置深度面板基础底面的埋置深度 墙面下部应设宽不小于墙面下部应设宽不小于0.3m，厚不小于厚不小于0.2m的的混凝土基础；混凝土基础； 加筋体面板基础底面的埋置深度，对于一般土加筋体面板基础底面的埋置深度，对于一般土质地基不小于质地基不小于0.6m 122 间距；土质地基间

68、距；土质地基1030m；岩石地基可适当增大。岩石地基可适当增大。 缝宽：一般为缝宽：一般为12cm，采用沥青板、软木板或沥采用沥青板、软木板或沥青麻絮填塞。青麻絮填塞。 6. 软弱地基软弱地基 可选用换填砂砾可选用换填砂砾( (碎碎) )石垫层、挤密桩石垫层、挤密桩( (砂桩、石砂桩、石灰桩、碎石桩灰桩、碎石桩) )、抛石挤淤、土工织物等方法处理。、抛石挤淤、土工织物等方法处理。7. 沉降缝沉降缝123 填料应慎重选择；填料应慎重选择； 墙高的中部宜设宽度不小于墙高的中部宜设宽度不小于1m的错台的错台； 错台顶部设错台顶部设20的排水横坡，用混凝土板防护；的排水横坡，用混凝土板防护； 当采用细

69、粒填料时，上级墙的面板基础下宜设置当采用细粒填料时，上级墙的面板基础下宜设置宽不小于宽不小于1.0m高不小于高不小于0.5m的砂砾或灰土垫层。的砂砾或灰土垫层。8. 加筋土挡土墙高度大于加筋土挡土墙高度大于12m时时124加筋土桥台类型图加筋土桥台类型图a)整体式；整体式； b)内置组合式；内置组合式； c)外置组台式外置组台式1-上部结构；上部结构；2-垫梁或盖梁；垫梁或盖梁；3-桥头搭板；桥头搭板；4-筋条；筋条；5-基础；基础；6-台台柱；柱；7-台身；台身； 8-墙面板墙面板9. 加筋土桥台类型加筋土桥台类型125加加筋筋体体筋筋带带的的断断面面积积、长长度度以以及及加加筋筋体体的的稳

70、稳定定性性，应通过加筋体内部和外部的稳定性分析确定。应通过加筋体内部和外部的稳定性分析确定。1）加筋体内部稳定性，按局部平衡法计算；加筋体内部稳定性，按局部平衡法计算；对对整整体体式式桥桥台台和和墙墙高高大大于于12m的的挡挡土土墙墙，应应用用总总体体平衡法验算荷载组合平衡法验算荷载组合。2）加加筋筋体体外外部部稳稳定定性性分分析析包包括括地地基基应应力力、基基底底滑滑移移和倾覆，必要时增加整体滑动稳定性。和倾覆，必要时增加整体滑动稳定性。筋带断面计算应考虑车辆荷载引起的拉力。筋带断面计算应考虑车辆荷载引起的拉力。筋带锚固长度计算不计车辆荷载引起的抗拔力。筋带锚固长度计算不计车辆荷载引起的抗拔

71、力。三加筋挡土墙结构计算三加筋挡土墙结构计算126与加筋土挡土墙内部稳定性有关的破坏形式有：与加筋土挡土墙内部稳定性有关的破坏形式有：1. 由于拉筋开裂造成的断裂由于拉筋开裂造成的断裂 起因于拉筋强度不足，断裂渐渐地沿最大拉力线起因于拉筋强度不足，断裂渐渐地沿最大拉力线发展。发展。2. 由于拉筋与填土之间结合力不足造成的加筋体断由于拉筋与填土之间结合力不足造成的加筋体断裂裂 拉筋与填土之间的摩擦力不足以平衡施加于拉筋拉筋与填土之间的摩擦力不足以平衡施加于拉筋的拉力。的拉力。127加筋土的机理加筋土的机理Tmax活动区活动区稳定区稳定区128 内部稳定性分析主要是用拉筋在拉力作用下抗内部稳定性分

72、析主要是用拉筋在拉力作用下抗拉能力和抗拔能力来衡量。常用的设计方法为拉能力和抗拔能力来衡量。常用的设计方法为应应力分析法力分析法。 该方法将加筋体本身分为该方法将加筋体本身分为活动区活动区和和稳定区稳定区。活。活动区的加筋体力图将拉筋材料从稳定区拔出；而动区的加筋体力图将拉筋材料从稳定区拔出；而稳定区的加筋体则力图阻止拔出。如果阻止的力稳定区的加筋体则力图阻止拔出。如果阻止的力不足以抵挡拔出的力，则加筋体产生拔出破坏。不足以抵挡拔出的力，则加筋体产生拔出破坏。破裂面就是两区的交界面。破裂面就是两区的交界面。 若用高模量、高粘附拉筋（如钢带或钢筋混凝若用高模量、高粘附拉筋（如钢带或钢筋混凝土带）

73、按正常方法布置拉筋时，则宜用应力分析土带）按正常方法布置拉筋时，则宜用应力分析法中的法中的垂直应力均匀分布法垂直应力均匀分布法，该法计算简便、用，该法计算简便、用筋量较少。筋量较少。1291）加筋体的潜在破裂面加筋体的潜在破裂面 最最大大拉拉力力点点的的连连线线（称称简简化化破破裂裂面面），将将加加筋筋体分为活动区与稳定区。体分为活动区与稳定区。简化：上部平行于墙面（相距简化：上部平行于墙面（相距0.3H）；）； 下下部部通通过过墙墙脚脚（与与水水平平面面夹夹角角 ）的的两两段段折线折线。 当当整整体体式式桥桥台台垫垫梁梁后后缘缘距距离离ba大大于于0.3H时时，则采用则采用bh=ba。1.

74、加筋体中活动区与稳定区加筋体中活动区与稳定区130简化破裂面图简化破裂面图1-垫梁；垫梁；2-活动区；活动区；3-简化破裂面；简化破裂面；4-稳定区稳定区1312）简化破裂面上、下两部分高度简化破裂面上、下两部分高度H1、H21322. 应力分析法应力分析法 应力分析法是以朗金理论为基础，视加筋土为复应力分析法是以朗金理论为基础，视加筋土为复合材料。其基本原理是根据作用在填土中最大拉应合材料。其基本原理是根据作用在填土中最大拉应力点上的应力来计算拉筋的最大拉力。在最大拉力力点上的应力来计算拉筋的最大拉力。在最大拉力点处剪应力等于零，仅存在竖向应力和水平应力，点处剪应力等于零，仅存在竖向应力和水

75、平应力，而水平应力则由拉筋所平衡。而水平应力则由拉筋所平衡。3. 拉筋拉力计算拉筋拉力计算1) 加筋体自重产生的拉力加筋体自重产生的拉力 根据应力分析法的基本假定和基本原理，加筋体根据应力分析法的基本假定和基本原理，加筋体内任一深度内任一深度hi处的水平应力由拉筋来局部地平衡。处的水平应力由拉筋来局部地平衡。133加筋体自重对第加筋体自重对第i层拉筋所产生的拉力层拉筋所产生的拉力Thi为：为：式中：式中：vi第第i层拉筋处的竖向应力层拉筋处的竖向应力( (kPa) ) Ki第第i层拉筋处的土压力系数层拉筋处的土压力系数Sx, Sy拉筋水平方向、垂直方向的计算间距拉筋水平方向、垂直方向的计算间距

76、(m)式中：式中：K0静止土压力系数。静止土压力系数。Ka主动土压力系数，主动土压力系数， 134作用于拉筋上的竖向应力作用于拉筋上的竖向应力vi可按均匀分布计算。可按均匀分布计算。均匀分布认为加筋体后填土的土压力对加筋体内均匀分布认为加筋体后填土的土压力对加筋体内部的竖向应力不产生影响，即：部的竖向应力不产生影响，即：式中：式中：加筋体内填土容重（加筋体内填土容重（kN/m3）；）； hi自加筋体顶面至第自加筋体顶面至第i层拉筋的高度层拉筋的高度(m)因此，拉筋拉力为：因此，拉筋拉力为：1352) 加筋体上路堤填土产生的拉力加筋体上路堤填土产生的拉力加筋体上的路堤填土重力需换算为假想的均布连

77、续加筋体上的路堤填土重力需换算为假想的均布连续荷载。其等代均布土层厚度荷载。其等代均布土层厚度hF为距墙面板背面为距墙面板背面1/2加加筋体高度的水平距离处的加筋体上填土高度，即：筋体高度的水平距离处的加筋体上填土高度，即：式中：式中：a加筋体上路堤填土高度加筋体上路堤填土高度(m)(m) m加筋体上路堤填土的坡率加筋体上路堤填土的坡率136因此，加筋体上路堤填土对第因此，加筋体上路堤填土对第i层拉筋产生的拉层拉筋产生的拉力力TFi为：为：式中：式中：2路堤填土容重路堤填土容重(kN/m3)3) 车辆荷载产生的拉力车辆荷载产生的拉力 车辆荷载对拉筋产生的拉力可近似地以均布车辆荷载对拉筋产生的拉

78、力可近似地以均布土层进行计算。土层进行计算。在深度在深度hi处，拉筋承受的拉力处，拉筋承受的拉力Tai为：为：137其中，其中，ai为车辆荷载作用下，加筋体内深度为车辆荷载作用下，加筋体内深度hi处处的竖向应力的竖向应力(kPa)式中：式中：h0均布土层厚度均布土层厚度(m) B0结构计算时采用的荷载布置宽度结构计算时采用的荷载布置宽度(m) loi第第i层拉筋的活动区长度层拉筋的活动区长度(m) lci第第i层拉筋墙面板背面至均布土层扩散线层拉筋墙面板背面至均布土层扩散线外侧的距离外侧的距离(m) Bi均布土层扩散至第均布土层扩散至第i层筋带处的分布宽层筋带处的分布宽度度(m)138139对

79、于路肩式挡土墙，不考虑车辆荷载的扩散作对于路肩式挡土墙，不考虑车辆荷载的扩散作用。因此，车辆的荷载引起的附近拉力用。因此，车辆的荷载引起的附近拉力Tai为：为：4) 拉筋拉力拉筋拉力第第i层拉筋总的拉力层拉筋总的拉力Ti按下式计算（竖向应力均按下式计算（竖向应力均匀分布）：匀分布）：路堤式挡土墙路堤式挡土墙路肩式挡土墙路肩式挡土墙140式中：式中：Ai-第第i层拉筋的断面积（层拉筋的断面积（mm2）；）； L-拉筋容许应力拉筋容许应力（MPa）；）； K-筋带容许应力提高系数；筋带容许应力提高系数； Ti- 第第i层拉筋带所受拉力（层拉筋带所受拉力（kN）。）。4. 拉拉筋断面计算筋断面计算第

80、第i层筋带每束需要的根数层筋带每束需要的根数ni为：为： ni=Ai/(bt)式中：式中：b筋带宽度筋带宽度(mm) t筋带厚度筋带厚度(mm)1415. 筋带长度筋带长度式中：式中：Li筋带总长度筋带总长度（m）； L1i筋带锚固长度筋带锚固长度（m）； L2i活动区筋带长度（活动区筋带长度（m）。）。142其中：其中：bH简化破裂面的垂直部分与墙面板背面距离（简化破裂面的垂直部分与墙面板背面距离（m）。）。L2i活动区筋带长度活动区筋带长度：143 L1i筋带锚固长度筋带锚固长度 ：路肩式挡土墙路肩式挡土墙 路堤式挡土墙路堤式挡土墙 其中：其中：Kf筋带要求抗拔稳定系数；筋带要求抗拔稳定系

81、数； f筋带与填料的似摩擦系数；筋带与填料的似摩擦系数； bi第第i单元筋带宽度总和（单元筋带宽度总和（m）；）；144四、外部稳定性分析四、外部稳定性分析1. 加筋土挡土墙外部失稳形式加筋土挡土墙外部失稳形式145 加筋土挡土墙的外部稳定性分析时，把拉筋的末加筋土挡土墙的外部稳定性分析时，把拉筋的末端与端面板之间的填土视为一整体墙，即加筋体，端与端面板之间的填土视为一整体墙，即加筋体，验算方法与普通重力式挡土墙相似，视加筋体为刚验算方法与普通重力式挡土墙相似，视加筋体为刚体。根据破坏形式，外部稳定性分析的内容有抗滑体。根据破坏形式，外部稳定性分析的内容有抗滑稳定性与抗倾覆稳定性验算、地基承载

82、力验算，必稳定性与抗倾覆稳定性验算、地基承载力验算，必要时还应对整体滑动稳定性和地基沉降进行验算。要时还应对整体滑动稳定性和地基沉降进行验算。1462. 基底抗滑稳定系数基底抗滑稳定系数Kc1473. 抗倾覆稳定系数抗倾覆稳定系数K0 式中：式中： My- -稳定力系对加筋体墙趾的力矩（稳定力系对加筋体墙趾的力矩（KNm）；）； M0- -倾覆力系对加筋体墙趾的力矩（倾覆力系对加筋体墙趾的力矩（KNm）。）。1484. 基础底面地基承载力验算基础底面地基承载力验算1495. 整体抗滑稳定系数整体抗滑稳定系数Ks（6-134）抗震验算抗震验算一般情况一般情况150加筋土挡土墙的结构分析加筋土挡土

83、墙的结构分析1. 外部稳定性分析外部稳定性分析1 1）滑动稳定性分析；）滑动稳定性分析；2 2）倾覆稳定性分析；）倾覆稳定性分析；3 3）基底偏心矩和基底应力验算；）基底偏心矩和基底应力验算；4 4）建于软土地基上或地基下可能存在深）建于软土地基上或地基下可能存在深层滑动时，应做加筋体与地基整体稳定层滑动时，应做加筋体与地基整体稳定分析分析方法同重力式挡土墙方法同重力式挡土墙2. 内部稳定性分析内部稳定性分析1 1）拉筋的拉断分析；）拉筋的拉断分析；2 2）拉筋的拔出分析；）拉筋的拔出分析；3 3）拉筋的耐久性分析；）拉筋的耐久性分析；依此确定需要拉筋的密度、长依此确定需要拉筋的密度、长度和截面面积度和截面面积151