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1、第第7章章 挡土墙挡土墙 17.1 概述概述7.2 挡土墙的类型挡土墙的类型7.3 作用在挡土墙上的土压力作用在挡土墙上的土压力7.4 重力式挡土墙重力式挡土墙7.5 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙7.6 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙第第7章章 挡土墙挡土墙 27.1 概概 述述挡土墙挡土墙是防是防止土体坍塌止土体坍塌的构筑物，的构筑物，在工程建设在工程建设领域得到广领域得到广泛应用。泛应用。37.2挡土墙的类型挡土墙的类型按材料分：按材料分：毛石、砖、混凝土和钢筋混凝土毛石、砖、混凝土和钢筋混凝土按结构类型分：按结构类型分：重力式、悬臂重力式、悬臂式、扶壁式、式、扶壁式、板桩式板桩式47.2.1 7.
2、2.1 重力式重力式挡挡土土墙墙重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力的作用下的平衡和稳定。的作用下的平衡和稳定。通常由通常由块石或素混凝土块石或素混凝土砌筑而成，砌筑而成，因而墙体抗拉强度较小，作用于因而墙体抗拉强度较小，作用于墙背的土压力所引起的倾覆力矩墙背的土压力所引起的倾覆力矩全靠墙身自重产生的抗倾覆力矩全靠墙身自重产生的抗倾覆力矩来平衡，因此，墙身必须做成厚来平衡，因此，墙身必须做成厚而重的实体才能保证其稳定，这而重的实体才能保证其稳定，这样，墙身的体积和重量都比较大。样，墙身的体积和重量都比较大。 墙高一般小于墙高一般小于5m5
3、m56按墙背的倾斜情况分为按墙背的倾斜情况分为仰斜仰斜、垂直垂直和和俯斜俯斜三种三种主动土压力比较：主动土压力比较：仰斜仰斜垂直垂直俯斜俯斜挖方比较：挖方比较：仰斜优于俯斜仰斜优于俯斜填方比较：填方比较：俯斜优于仰斜俯斜优于仰斜7几种特殊的重力式挡土墙几种特殊的重力式挡土墙87.2.2 7.2.2 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝土建造，由三个悬一般用钢筋混凝土建造，由三个悬臂板组成：臂板组成：立壁立壁、墙趾悬臂墙趾悬臂和和墙踵墙踵悬臂悬臂。墙的稳定性墙的稳定性主要靠墙踵底板上的土主要靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉应力则由钢筋承重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担。担。优点是能充分利用钢筋
4、混凝土的受优点是能充分利用钢筋混凝土的受力特性，墙体截面较小。力特性，墙体截面较小。适用于墙适用于墙高大于高大于5m，地基土较差的工程，地基土较差的工程9 7.2.3 7.2.3 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 当挡土墙后的填土比较高时，为了增强当挡土墙后的填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能，常沿墙的悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶壁，故称为扶壁纵向每隔一定距离设一道扶壁，故称为扶壁式挡土墙。式挡土墙。墙高大于墙高大于8m。1011 7.2.4 7.2.4 板桩式挡土墙板桩式挡土墙12土压力是挡土墙的主要外荷载，所以设计挡土墙时首土压力是挡土墙的主要外荷
5、载，所以设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。土土压压力力主动土压力主动土压力静止土压力静止土压力被动土压力被动土压力 7.3 作用在挡土墙上的土压力作用在挡土墙上的土压力根据墙的根据墙的位移情况位移情况和墙后土体所处的和墙后土体所处的应力状态应力状态，土，土压力可分为以下三种：压力可分为以下三种：13 1.主动土压力主动土压力：当挡土墙：当挡土墙向离开土体方向离开土体方向向偏移至土体达到偏移至土体达到极限平衡状态时极限平衡状态时，作用在，作用在墙上的土压力，一般用墙上的土压力，一般用Ea表示。表示。滑滑 动动 面面Ea142.被动土
6、压力被动土压力：当挡土墙：当挡土墙向土体方向向土体方向偏移至偏移至土体达到土体达到极限平衡状态时极限平衡状态时，作用在挡土墙上，作用在挡土墙上的土压力，用的土压力，用Ep表示。表示。滑滑 动动 面面Ep153.静止土压力静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处：当挡土墙静止不动，土体处于于弹性平衡状态时弹性平衡状态时，土对墙的压力，用，土对墙的压力，用E0表表示。示。E016地震时的土压力计算地震时的土压力计算地震时由于地面运动使土压力增加，在挡土墙增地震时由于地面运动使土压力增加，在挡土墙增加一个地震力加一个地震力F：17地震力地震力F与其他作用力一起计算，此时主动土压力：与其他作用力一起计算，
7、此时主动土压力：式中：式中：187.4 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计一、选型一、选型1 1、使墙后土压力最小、使墙后土压力最小优先考虑仰斜优先考虑仰斜192 2、墙的背坡和面坡选择、墙的背坡和面坡选择背坡：背坡：面坡面坡: :面坡尽量与背坡平行面坡尽量与背坡平行203 3、基底逆坡坡度选择、基底逆坡坡度选择土基：土基：不大于不大于0.10.1：1 1岩基岩基: :不大于不大于0.20.2：1 1此时基底承载力要折减：此时基底承载力要折减：214 4、墙趾台阶、墙趾台阶墙趾高墙趾高h h和墙趾宽和墙趾宽a a的比例为：的比例为：h:ah:a=2=2：1 1墙趾宽墙趾宽a a不得小于不得小于2
8、0cm20cm22二、构造二、构造1 1、埋置深度、埋置深度应按持力层的承载力、冻结因应按持力层的承载力、冻结因素确定。素确定。岩基：岩基：232 2、桩身构造、桩身构造应符合强度和稳定要求。应符合强度和稳定要求。243 3、排水措施、排水措施方孔径方孔径：50100mm、 100100mm、 150200mm圆孔径圆孔径：50100mm孔间距：孔间距：23m254 4、填土质量、填土质量最优采用最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土无粘性土不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等5 5、沉降缝和伸缩缝、沉降缝和伸缩缝间距：间距：1
9、020m，缝宽：，缝宽：20mm填土填土压实质量压实质量是挡土墙施工中的一个关键问题。填土是挡土墙施工中的一个关键问题。填土时应时应分层夯实分层夯实。266 6、挡土墙材料要求、挡土墙材料要求石料：微风化石料：微风化7 7、砌筑质量、砌筑质量搭缝良好、砌稳安正、灰浆饱满、墙体稳固搭缝良好、砌稳安正、灰浆饱满、墙体稳固砂浆：水泥砂浆砂浆：水泥砂浆27 三、计算三、计算抗倾覆验算抗倾覆验算抗滑移稳定验算；抗滑移稳定验算；地基的承载力验算；地基的承载力验算；墙身强度验算。墙身强度验算。抗震计算抗震计算挡土墙的计算通常包括下列内容：挡土墙的计算通常包括下列内容：281. 抗倾覆验算抗倾覆验算绕墙趾的抗
10、倾覆力矩与倾覆力矩之比称为绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数抗倾覆安全系数Kt。 式中：式中：292. 抗滑移验算抗滑移验算抗滑力与滑动力之比称为抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数抗滑安全系数Ks。式中：式中：30式中：式中：挡土墙基底对地基的摩擦系数，由试验挡土墙基底对地基的摩擦系数，由试验确定，也可按下表确定确定，也可按下表确定31 与偏心受压基础验算方法相同，即：与偏心受压基础验算方法相同，即：关键是基底压力的计算关键是基底压力的计算32挡土墙基底压力计算挡土墙基底压力计算挡土墙重力挡土墙重力G与土压力与土压力Ea的合力的合力E可用可用平行四边形法求得平行四边形法求得33
11、合力合力E分解为垂直和平行于基底的两个分力：分解为垂直和平行于基底的两个分力：34垂直合力垂直合力En（即作用在基底上的重直合力（即作用在基底上的重直合力N）对）对基底偏心距基底偏心距e为：为：式中：式中：35则挡土墙地基承载力验算如下：则挡土墙地基承载力验算如下：（1）当时（梯形分布）当时（梯形分布）（2）当时（三角形分布）当时（三角形分布）注：由基底倾斜，此时的注：由基底倾斜，此时的fa364 4.墙身强度验算墙身强度验算墙身强度验算应根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土墙身强度验算应根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。结构或钢筋混凝土结构的有关计算
12、方法进行。墙身强度验算应取墙身墙身强度验算应取墙身薄弱截面（截面转折、急剧变化处）薄弱截面（截面转折、急剧变化处）进行。进行。内容有：内容有：抗压验算、抗剪验算抗压验算、抗剪验算37（1 1）抗压）抗压验算验算I II I截面处：截面处：38（2 2）抗剪）抗剪验算验算I II I截面处：截面处：395 5.挡土墙抗震计算挡土墙抗震计算地震区挡土墙分别按地震区挡土墙分别按有地震时的挡土墙有地震时的挡土墙和和无地震时无地震时的挡土墙的挡土墙进行计算，选用其中进行计算，选用其中截面较大者截面较大者。（1 1）抗倾覆验算）抗倾覆验算40（2 2）抗滑移验算）抗滑移验算41当时：当时：当时：当时：（3
13、 3）地基承载力验算）地基承载力验算42抗压抗压验算验算I II I截面处：截面处：（4 4）墙身强度）墙身强度验算验算抗剪抗剪验算验算437.5 悬臂式挡土墙设计悬臂式挡土墙设计一、构造一、构造1 1、墙高与底板、墙高与底板b/H1=1/21/3b1/b=1/3墙高可大于墙高可大于5m442 2、墙身（立臂）、墙身（立臂）变截面：上小下大，节约材料变截面：上小下大，节约材料上斜下平的变截面，利于排水；上斜下平的变截面，利于排水；底板厚度与墙身下端相等。底板厚度与墙身下端相等。3 3、墙趾与墙踵、墙趾与墙踵454 4、墙顶宽度、墙顶宽度双排钢筋时：双排钢筋时：不小不小200mm200mm单排钢
14、筋时：单排钢筋时：可适当减小可适当减小465 5、墙身面坡、墙身面坡6 6、排水措施、排水措施圆孔径圆孔径：100150mm孔间距：孔间距：23m墙后做滤水层墙后做滤水层477 7、填土质量、填土质量最优采用最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土无粘性土不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等8 8、沉降缝和伸缩缝、沉降缝和伸缩缝间距：间距：2025m，缝宽：，缝宽：20mm填土时应填土时应分层夯实分层夯实。489 9、防滑键、防滑键抗滑移不满足要求时，可加设抗滑移不满足要求时，可加设防滑键：防滑键：宽度不小于宽度不小于30cm30
15、cm1010、保护层厚度、保护层厚度墙身：墙身：不小于不小于30mm30mm底板：底板：不小于不小于50mm50mm；无垫层时不小于；无垫层时不小于70mm70mm49 二、计算二、计算确定侧压力确定侧压力墙身内力及配筋计算墙身内力及配筋计算地基的承载力验算地基的承载力验算基础板内力及配筋计算基础板内力及配筋计算抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算抗滑移稳定验算抗滑移稳定验算悬臂式挡土墙的计算包括下列内容：悬臂式挡土墙的计算包括下列内容：501. 确定侧压力确定侧压力（1）无地下水时）无地下水时51（2）有地下水时）有地下水时地下水以上：地下水以上：地下水以下：地下水以下：522. 墙身内力及配筋计算
16、墙身内力及配筋计算按下端嵌固在基础板中的悬按下端嵌固在基础板中的悬臂板进行计算，臂板进行计算，墙身底部墙身底部I-I截面处弯矩最大：截面处弯矩最大： 受力筋面积：受力筋面积： 53垂直受力筋面积：垂直受力筋面积： 配筋方法配筋方法：底部钢筋的：底部钢筋的1/2或或1/3伸伸至顶部至顶部，其余在墙高中部切断。，其余在墙高中部切断。 墙背（墙面）水平受力筋：墙背（墙面）水平受力筋：10300 54 与偏心受压基础验算方法相同，即：与偏心受压基础验算方法相同，即：关键是基底压力的计算关键是基底压力的计算55垂直合力对基底偏心距垂直合力对基底偏心距e为：为：（1）当时）当时（2）当时）当时564. 基
17、础板内力及配筋计算基础板内力及配筋计算墙趾弯矩：墙趾弯矩： 受力筋面积：受力筋面积： 配置在墙趾下部配置在墙趾下部 57墙踵弯矩：墙踵弯矩：受力筋面积：受力筋面积： 配置在墙踵上部配置在墙踵上部 585. 抗倾覆验算抗倾覆验算绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数抗倾覆安全系数Kt。 596. 抗滑移验算抗滑移验算抗滑力与滑动力之比称为抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数抗滑安全系数Ks。60 三、提高稳定性的措施三、提高稳定性的措施1 1、减小土的侧力、减小土的侧力（1 1）填土换成块石，增加内摩擦角）填土换成块石，增加内摩擦角（2 2）加设减压
18、平台）加设减压平台612 2、增加墙踵悬壁长度、增加墙踵悬壁长度623 3、提高基础抗滑能力、提高基础抗滑能力（1 1）底板做成逆坡）底板做成逆坡（2 2）设置防滑移键）设置防滑移键（3 3）在底板底面夯填碎石垫层，增加摩擦系数）在底板底面夯填碎石垫层，增加摩擦系数637.6扶壁式挡土墙设计扶壁式挡土墙设计一、构造一、构造1 1、扶壁间距、扶壁间距（1/21/3）H扶壁式挡土墙是由立板、底板和扶壁三部分构成，扶壁式挡土墙是由立板、底板和扶壁三部分构成，墙高墙高可大于可大于8m642 2、底板宽与墙高、底板宽与墙高b/H1=1/21/33 3、其它构造与悬臂式挡土墙相、其它构造与悬臂式挡土墙相同
19、同65 二、计算二、计算确定侧压力（与悬臂式相挡墙相同）确定侧压力（与悬臂式相挡墙相同）墙身内力计算墙身内力计算地基的承载力验算（与悬臂式相挡墙相同）地基的承载力验算（与悬臂式相挡墙相同）基础板内力计算（与悬臂式相挡墙相同）基础板内力计算（与悬臂式相挡墙相同）扶壁计算扶壁计算抗倾覆稳定验算（与悬臂式相挡墙相同）抗倾覆稳定验算（与悬臂式相挡墙相同）抗滑移稳定验算（与悬臂式相挡墙相同）抗滑移稳定验算（与悬臂式相挡墙相同）扶壁式挡土墙的计算包括下列内容：扶壁式挡土墙的计算包括下列内容：66墙身由竖向扶壁和基础底板支承墙身由竖向扶壁和基础底板支承1、墙身内力计算、墙身内力计算当当L Ly y/L/Lx
20、 x22时，按三边固定、时，按三边固定、一边自由的双向板计算内力一边自由的双向板计算内力当当L Ly y/L/Lx x2 2时，按连续单向时，按连续单向板计算内力板计算内力由于土压力自上而下逐渐增加，则水平弯由于土压力自上而下逐渐增加，则水平弯矩也自上而下逐渐增加，因此，矩也自上而下逐渐增加，因此，配筋可自配筋可自上而下分段加密，墙厚可上薄下厚上而下分段加密，墙厚可上薄下厚67扶壁与墙身边成一起工作，按固定在基础底板的扶壁与墙身边成一起工作，按固定在基础底板的一个变截面悬臂一个变截面悬臂T T形梁计算形梁计算, ,则：则：2、扶壁计算、扶壁计算式中：式中：D D为受压区合力，作用在墙身中心为受压区合力，作用在墙身中心T T为钢筋拉国力为钢筋拉国力a a为钢筋保护层厚度，取为钢筋保护层厚度，取70mm70mm68斜筋：为悬臂斜筋：为悬臂T T形梁的受拉钢筋形梁的受拉钢筋扶壁中需配置三种钢筋扶壁中需配置三种钢筋水平筋：为悬臂水平筋：为悬臂T T形梁的箍筋，形梁的箍筋，承受肋中的主拉应力承受肋中的主拉应力垂直筋：承受扶壁内垂直方垂直筋：承受扶壁内垂直方向的拉力向的拉力69
