第六章 挡土墙设计
第六章、挡土墙设计
重力式挡土墙的构造
二 构造尺寸要求 块石挡土墙顶宽不小于0.4m,混凝土挡土墙为 0.20~0.4m,仰斜墙面与墙背宜平行,坡度(高度比)不 宜缓于1∶0.25。 为考虑墙体在土压力和温度作用下的胀缩变形问题, 挡土墙应每隔10~20m设臵一道伸缩缝,在地基压缩性变 化处,可改设为沉降缝。挡土墙拐角处应适当采取加强的构 造措施。
μ-土对挡土墙基底的摩擦系数
三 抗倾覆稳定措施
① 增大挡土墙截面尺寸,使G增大,但工程量将增加; ② 加宽墙趾,可增加抗倾覆力矩臂,墙趾宽度与高度需 满足刚性角要求; ③ 墙背做成仰斜,可减小土压力; ④ 在挡土墙背上做卸荷台,形状如牛腿 。
四 抗滑移稳定措施
① 修改挡土墙截面尺寸,以加大G值; ② 加大基底宽度,以提高总抗滑力; ③ 增加基础埋深,使墙趾前的被动土压力增大; ④ 挡土墙底面做砂、石垫层,以提高μ值。
五 地基承载力及墙身强度验算
地基承载力的验算与偏心受压基础的计算方法相同。
墙身强度验算,根据墙身材料分别按砌体结构设计规
范和混凝土设计规范中有关内容的要求验算。
重力式挡土墙的构造
一 墙背形式选择
挡土墙所受主动土压力以墙背为仰斜时最小,直立居中,
俯斜最大,但在选择墙背形式时,还需考虑使用要求、地形
重力式挡土墙的构造
四 填土质量要求
墙后填土宜选择透水性强、性能稳定的非冻胀材料, 例如粗砂、碎(卵)石、炉碴等材料,其抗剪强度较稳定, 不具有胀缩性和冻胀性,且易于排水。不应选择有机质土, 也不宜用粘性土作为填料。因为粘性土的性能不稳定,干燥 时体积收缩,而在雨季时膨胀,且季节性冻土地区还可能发 生冻胀,造成实际土压力值变化很大,导致挡土墙破坏。考 虑实际情况,当采用粘性土作为填料时,宜掺入适量的碎石、 块石。 填土压实质量应严格控制,分层夯实,并检查其压密质量。
挡土墙设计
第六章挡土墙设计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,它广泛应用于支撑路堤或路堑边坡,隧洞口,桥梁两端及河流岸壁等。
一)设计挡墙路段根据设计要求,在桥头位置设挡土墙,桩号为K2+530--K2+550段设路堤式挡土墙,最大高度9.53m。
在水塘边设挡土墙,桩号为K4+775--K4+788段设路堤式挡土墙,最大高度7m。
现取K2+540处挡土墙做设计计算。
二)设计资料1.土壤地质情况:Ⅳ4区,地基容许承载力[σ0]=500 KPa,基地摩阻系数f=0.5。
2. 墙背填土:填土容重3/18mKN=γ,计算内摩擦角33=φ,C=20KPa。
3. 墙体材料:7.5号砂浆砌30号片石,砌体容重r=23KN/m3,容许压应力[]xσ=800 KPa,容许剪应力[]τ=160 KPa,容许拉应力[]wlσ=80 KPa。
4.荷载:荷载集度q按规范取值计算。
5.稳定系数:抗滑动稳定系数[]kc=1.3,抗倾覆稳定系数[]ko=1.56.基础形式及埋置深度:根据地基承载力及无冰冻的气候特点,选用一般基础形式,埋深≥1m。
6.1 仰斜式挡土墙设计图6.1 仰斜式挡土墙计算图式6.1.1 基本参数填料内摩擦角(度):φ=33,外摩擦角(度):δ=16.5,基底摩擦系数: f =0.5,基底容许承载力:[σ0](KPa)=500,断面尺寸拟定及参数见计算图式。
6.1.2 设计及计算一)主动土压力计算 1)求破裂角θ假设破裂面交与荷载内,采用《路基设计手册》相应的公式计算:ψ=φ+α+δ=3311.3116.5-+=38.18°0002()(22)()(2)ab h b d H H a h tg A H a H a h ++-++α=+++=()()()()()3 4.520.59 4.50.59.539.532320.590.209.5339.53320.59⨯+⨯⨯+-⨯+⨯+⨯⨯-+⨯++⨯=0.298tg tg θ=-ψ=()()38.183338.1838.180.298tg ctg tg tg -±++=0.800则θ=arctg θ=arctg0.800=38.66°验算破裂面是否交于荷载内:堤顶破裂面至墙踵:(H+a)tg θ=(9.53+3)×0.800=10.02m 荷载内缘至墙踵:b-Htg α+d=4.5-9.53×(-0.20)=6.41m 荷载外缘至墙踵:b-Htg α+d+b0=4.5-9.53×(-0.20)+5.5=11.91m 因6.41m < 10.02m < 11.91m故破裂面交于荷载内,与原假设相符,所选用公式正确。
6第二篇(1分篇)第六章 挡土墙设计2014
第一节 挡土墙的基本认知
挡土墙是用来支撑路基填土或山坡土体,防止墙后土
体坍塌和增加其稳定性的一种构筑物。
在路基工程中,挡土墙可 以稳定路堤和路堑边坡, 减少土石方工程量和占地 面积,防止水流冲刷路基, 并经常用于整治塌方、滑 坡等路基病害。
什么是挡墙?有何用处?
用途 ——支撑路堤或路堑边坡 ——隧道洞口 ——防止水流冲刷路基 ——处理路基边坡滑坡崩坍病害
EP
在验算挡土墙的抗滑动稳定性时,抗滑动稳定系数应满足下表规定。
K c0
荷载情况
验算项目
稳定系数
荷载组合Ⅰ、Ⅱ
抗滑动 抗倾覆
1.3 1.5
荷载组合Ⅲ
抗滑动 抗倾覆
1.3 1.3
施工阶段验算
抗滑动 抗倾覆
1.2 1.2
3.抗倾覆(2稳-1-6-定6) 性验算
0.8WZ W Q1(EyZ y EX Z X ) Q2EpZ p 0
筋带常用的有钢带、钢筋混凝土 带、聚丙稀土工带、钢塑复合带 和土工格栅等
加筋挡土墙——布置
1)坚固; 2)美观; 3)安装方便。
基础:
加筋挡土墙的设计要点
破坏模式:
1)筋带断裂; 2)筋带拔出; 3)整体失稳。
验算项目:
内部稳定性
1)筋带强度 2)筋带抗拔
外部稳定性
3)基底滑动 4)倾覆 5)基底应力 6)整体滑动
❖ 1.横向布置布置包括:选择位置、确定断面形式、绘制挡土墙横 断面图等。
❖ 位置:工程量、结构安全等方面、美观、地质、冲刷等 ❖ 断面: ❖ 地形陡峻——俯斜式或衡重式; ❖ 地形平坦——仰斜式。 ❖ 路堑墙——仰斜式或折线式。
第六章 挡土墙设计
二、类型及使用范围 1,重力挡土墙 , 适用:地基良好, 适用:地基良好,非地 震和沿河受水冲刷地区
利用衡重台上部填土的下 压作用和全墙重心的后移, 压作用和全墙重心的后移,增 加墙身稳定,平均短石尺寸。 加墙身稳定,平均短石尺寸。 适合于山区, 适合于山区,地面横坡陡 峭的路肩墙。路堑墙,路堤墙。 峭的路肩墙。路堑墙,路堤墙。
2、路堤挡土墙: 、路堤挡土墙: 收缩坡脚, 收缩坡脚, 防止陡坡堤下滑
3、路堑挡土墙 山坡陡峭, 山坡陡峭,降低边破 高度、 高度、减少开挖或者 地质不良。防止滑坡 地质不良。
4、山坡挡土墙 、
挡土墙设置与否,与同其工程方案比较确定 挡土墙设置与否, 1,与移改路线位置进行比较。 ,与移改路线位置进行比较。 2,与填筑或开挖边坡相比较 , 3,与坼移有关干扰路基的构造物(房屋,河流,水渠) ,与坼移有关干扰路基的构造物(房屋,河流,水渠) 等比较 4,与设置其分类型的构造物(桥,护墙)等比较 护墙) ,与设置其分类型的构造物(
四、折线形墙背的土压力计算 以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、 以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙 , 分别计算取两者矢量和。 分别计算取两者矢量和。 上墙土压力,不考虑下墙影响。 上墙土压力,不考虑下墙影响。衡重式考虑是 否出现第二破裂面。 否出现第二破裂面。 下墙土压力计算: 下墙土压力计算: 延长墙背法:画出全墙应力分布图, (一)延长墙背法:画出全墙应力分布图,截 取BB,即为下墙土压力 ,
二,挡土墙的构造 挡土墙的构造应满足:强度;稳定性;就地取材、 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。 结构合理、断面经济;施工养护方便、安全。 常用重力式挡土墙组成:墙身;基础;排水设施; 常用重力式挡土墙组成:墙身;基础;排水设施; 伸缩缝。 伸缩缝。
6第六章挡土墙设计1详解
锚杆式
锚杆式挡土墙:
采用锚杆锚入稳定地层内的钢钎或钢丝束,拉 住立柱和板壁。 墙高时,可分级建造。 适用场合:适用于高度较大,挖基困难,具有锚固 条件的路堑墙、路肩墙和抗滑墙。
锚定板式挡土墙:预定板式挡土墙的结构形式与锚杆式基
本相同,只是锚杆的固定端改用锚定板,埋入墙后填料内 部的稳定层中,依靠锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力,保 持墙的稳定。 适用场合:主要适用于缺乏石料的地区,一般用于地基不 良的高路肩墙或路堤墙。
加筋土式
• 面板:十字形、六角形和长条形(断面有矩形、 槽型和L型等)尺寸主要由受力情况和起吊能力决 定。
• 十字形面板:高长为50-150cm,宽(厚)为822cm,边角处需采用板块面板和异形板拼装而 成。
加筋土式
• 拉筋:采用抗拉强度高,蠕变量小,柔韧性和耐 久性好的材料,能与填料产生较大的摩阻力,施 工方便,价格低廉。
• 钢筋混凝土带:分节预制,每节长度不大于3m, 平面呈矩形或楔形,断面厚6-10cm,宽1025cm.
• 聚丙烯土工带:表面应有粗糙花纹,宽度大于 18mm,厚度大于0.8mm.
• 拉筋长度:取(0.8-1.0H),底部拉筋长度不小于 3m,同时不小于0.4H,(H加筋体高度)
加筋土式
• 与面板结点间距:通常横向为0.5-1.0m,竖向为 0.25-0.75m,面板与拉筋连接可用螺栓或焊接 的方法连接,相邻面板间连接用企口和插销连接。
锚杆式
• 墙面:为便于立柱和锚板安装,多采用竖直墙面。 • 立柱:立柱间距可选用2.5-3.5m,每根立柱布置
2-3根锚杆。布置位置应尽量使立柱所受弯矩分 布均匀。 • 有效锚固长度:岩层中不小于4m,稳定土层中应 有9-10m。 分级设置:每级高度不大于6m,两级之间设1-2m 平台,以利于施工操作和安全。
第六章 挡土墙设计
4)地基为软弱土层时,可采用砂砾、碎 石、矿渣或灰土等材料予以换填。
5)当挡土墙修筑在陡坡上,而地基又为 完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬 岸石时,可设置台阶基础,以减少基坑开 挖和节省圬工。
6)如地基有短段缺口(如深沟等)或挖基 困难(如需水下施工),可采用拱形基础。
a)墙趾或墙踵部分加宽;b)钢筋混凝土底板; c)换填地基;d)台阶基础;e)拱形基础
2.基础埋置深度
对于土质地基,基础埋置深度应符合下列要求: (1)无冲刷时,应在天然地面以下至少1m; (2)有冲刷时,应在冲刷线以下至少1m; (3)受冻胀影响时,应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时,采 用1.25m,但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层,垫层底面亦应位于 冻结线以下不少于0.25m。
(四)沉降缝与伸缩缝
设计时,一般将沉降缝与伸缩缝合并设置,沿路线方向每隔10~15m设置 一道,兼起两者的作用,缝宽2~3cm,缝内一般可用胶泥填塞,但在渗 水量大,填料容易流失或冻害严重地区,则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木 板等具有弹性的材料,沿内、外、顶三方填塞,填深不宜小于0.15m,当 墙后为岩石路堑或填石路堤时,可设置空缝。
附加力是季节性作用于挡土墙的各种力, 特殊力是偶然出现的力。
二、一般条件下库仑主动土压力计算 主动土压力:挡土墙向外移动时(位移或倾覆),
土压力随之减少,直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极 限平衡状态,作用于墙背的土压力。
被动土压力:墙向土体挤压移动,土压力随之增大,
土体被推移向上滑动处于极限平衡状态,此时土体对墙 的抗力。
1. 破裂面交于内边坡时(库仑主动土压力公式的推导) (1).力的大小
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邓学钧《路基路面工程》(第3版)章节题库第六章挡土墙设计一、名词解释挡土墙答:挡土墙是指为防止土体坍塌而修筑的,主要承受侧向土压力的墙式建筑物。
在公路工程中广泛用于支承路堤填土或路堑边坡,以及桥台、隧道洞口及河流堤岸等。
二、填空题1.加筋挡土墙是由______、______及______组成。
【答案】面板;拉筋;填料【解析】加筋挡土墙由面板、拉筋和填料三部分组成,依靠拉筋与填料之间的摩擦力来抵抗侧向土压力,面板可预制。
2.加筋挡土墙的基本工作原理是靠______来抵抗土压。
【答案】填料和拉筋的摩擦作用【解析】加筋挡土墙由面板、拉筋和填料三部分组成,依靠拉筋与填料之间的摩擦力来抵抗侧向土压力,面板可预制。
3.常见的石砌挡土墙墙背一般由______、______及______、______等几个主要部分构成。
【答案】墙身;基础;排水设备;沉降伸缩缝【解析】常用的石砌挡土墙及钢筋混凝土挡土墙,一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝等部分构成。
4.根据重力式挡土墙墙背倾角的正负。
可划分为______、______及______。
【答案】仰斜式;俯斜式;垂直式挡土墙【解析】根据墙背倾斜方向的不同,墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式和衡重式等几种。
分析仰斜、垂直和俯斜三种不同的墙背所受的土压力可见仰斜墙背所受的压力最小,垂直墙背次之。
5.沉降伸缩缝设在______与______引起的破坏等位置。
【答案】圬工砌体伸缩;地基不均匀的沉陷【解析】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,设置沉降缝。
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,须设置伸缩缝。
通常,把沉降缝与伸缩缝结合在一起,统称为沉降伸缩缝或变形缝。
各类挡土墙应根据构造特点,设置容纳构件收缩、膨胀及适应不均匀沉降情况的变形缝构造。
三、判断题1.挡土墙唯一的作用就用保持边坡的稳定。
()【答案】错误【解析】挡土墙是为防止土体坍滑而修筑的,主要承受侧向土压力的墙式建筑物。
第六章 挡土墙设计
扩大基础 spread foundation
大连交通大学土木教研室赵丽华
钢筋混凝土基础 armored concrete foundation
换填基础 refilled foundation
大连交通大学土木教研室赵丽华
拱形基础 vaulted foundation
台阶基础 footstep foundation
1)基础类型 foundation types 扩大基础spread foundation 钢筋混凝土基础armored concrete foundation 拱形基础vaulted foundation 换填基础refilled foundation 台阶基础step foundation
大连交通大学土木教研室赵丽华
7 为保护重要建筑物,生态环境或其它特殊需要的地段plat for protecting important buildings, ecological environment or other special needs
大连交通大学土木教研室赵丽华
第一节 概述
◆5、挡土墙的类型
➢ 按挡土墙位置分:
第三节 挡土墙土压力计算
5、路基挡土墙的土压力考虑
– 1)主动土压力与被动土压力的区分:
假定挡土墙处于极限移动状态,土体有沿墙及假想破裂面移
动的趋势,则土推墙即为主动土压力,墙推土即为被动 土压力。 – 2)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覆,因此,在设 计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑,即只考虑Ea , 且取一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。
➢ Classification based on the wall position
6-挡土墙设计
4)路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于0. 5m。
对于土质地基,基础埋置深度应符合下列要求: 1)无冲刷时,应在天然地面以下至少1m; 2)有冲刷时,应在冲刷线以下至少1m; 3)受冻胀影响时,当冻深小于或等于1m时,应在冻结 线以下不少于0.25m,并应符合基础最小埋置深度不小于 1m的要求;当冻深超过1m时,基底最小埋置深度不小于 1.25m,还应将基底至冻结线以下0.25m深度范围内的地 基土换填为弱冻胀材料。碎石、砾石和砂类地基,不考虑 冻胀影响,但基础埋深不宜小于1m。
②墙面
1:0
.05
1:0
— 1:0 .35
.25
— 1:0
.4
(a)
不
陡
于1:
0.2
1:
5
0.2
5
(b)
1: 0.2 —1 : 0.3 5
(c)
H1
1:0 .05
H2
1:0.25—1:0.45
1:0. 25— 1:0. 30
(d)
墙面一般均为平面,其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡
度又直接影响挡土墙的高度。因此,在地面横坡较陡时, 墙面坡度一般为1:0.05~1:0.25,矮墙可采用陡直墙面;地 面平缓时,一般采用1:0.20~1:0.35较为经济,但不宜缓于 1:0.4,以免过分增加墙高。
立面示意图 1:400
K51+555 K51+565 K51+575 K51+585 K51+595 K51+605 K51+615 K51+625 K51+635 K51+645 K51+655 K51+665
第六章挡土墙设计
第一节概述1、挡土墙的定义挡土墙的定义与的作用:挡土墙是支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的结构物。
公路中主要作用是支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸壁等。
2、挡土墙的类型按挡土墙位置分:路堑挡墙,路堤挡墙,路肩挡墙和山坡挡墙等。
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,砖砌挡墙,木质挡墙和钢板墙等。
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,锚杆式,拱式,锚定板式,板桩式和垛式等。
3、新型挡土墙自嵌式挡土墙:主要依靠挡土块块体、填土通过加筋带连接构成的复合体自重来抵抗动静荷载,达到稳定的作用。
用于园林景观、高速公路、立交桥和护坡、小区水岸等,比传统的混凝土和浆砌块石容易施工,并且美观、耐久。
4、挡土墙的作用路肩墙:护肩及改善综合坡度;路堤墙:收缩坡脚,防止边坡或基底(对于陡坡)路堤滑动,沿河路堤可防水流冲刷等;路堑墙:减少开挖,降低边坡高度;山坡墙:支挡坡上覆盖层,可兼起拦石作用;隧道及明洞口挡墙:缩短隧道或明洞口长度;桥梁两端挡墙:护台及连接路堤,作为翼墙或桥台。
5、各式挡土墙的使用条件6、挡土墙的破坏图6-1 垮塌的重力式挡墙图 6-2 垮塌的护坡挡墙第二节 挡土墙的构造与布置1、挡土墙的构造①墙面(墙胸)②墙背(俯斜、仰斜、垂直)有直线形墙背和折线形墙背之分③墙顶及护栏④墙底(墙趾、墙踵)⑤基础:设计的主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度的确定。
⑥排水设施:通常由地面排水和墙身排水两部分组成。
⑦沉降缝和伸缩缝: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,设置沉降缝;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,须设置伸缩缝。
左图6-3 挡土墙的组成示意图2、挡土墙布置①横向布置:主要是在路基横断面图上选定挡土墙的位置,确定是路堑墙、路肩墙、路堤墙还是浸水挡墙?并确定断面形式及初步尺寸。
②纵向布置:在墙趾纵断面图上进行墙的纵向布置,布置后绘成挡土墙正面图。
路基路面工程课件——挡土墙设计
拉筋
路
填土
基
面板
路
面
工
程
9
锚定式挡土墙
锚杆式
构成:预制的钢筋混凝
土立柱、挡土板构成墙
面,水平或倾斜的钢锚
杆。
锚杆
受力特点:由锚杆与稳 立柱 定岩层或土层之间的锚
固力,使墙获得稳定。
路 基 路 面
适用范围:墙高较大的 岩质路堑地段,可用作 抗 滑挡土墙。
一、挡土墙的构造 墙身构造
墙背
路 基 路 面 a) 仰斜式 b) 垂直式 工 程
c) 俯斜式 d) 凸斜式 e) 衡重式
14
墙面 墙顶 护栏
基础
基础类型(如下图)
基础埋置深度
路 基
无冲刷时,应在天然地面以下至少1m;
路
有冲刷时,应在冲刷线以下至少1m;
面
受冻胀影响时,应在冻结线以下不少于0.25m。
棱体L的荷载,简称超载); 基底的法向反力N及摩擦力T; 墙前土体的被动土压力Up。
路
基
路
面
工
程
19
三、土压力计算
土压力
静止土压力
主动土压力
被动土压力
路
基
路
面
工
程
20
静止土压力
挡土墙在压力作用下不发生任何变形和 位移,墙后填土处于弹性平衡状态时,作用 在挡土墙背的土压力。
路
Eo
基
路
面
工
程
21
路堑墙
设置在路堑坡底部,主要用于支撑开挖后不能自行稳 定的边坡,同时可减少挖方数量,降低挖方边坡的高 度。
路肩墙
路
长大路基路面之第六章-挡土墙设计
一般条件下库伦主动土压力计算
库伦主动土压力计算 主动土压力计算 极限状态判断及土压力计算:通过求解微分方程,获得产生土压力的相应破裂角,得到土压力的具体表达式。
一般条件下库伦主动土压力计算
2. 库伦主动土压力计算 主动土压力计算 注意事项:地表及顶部荷载的不规则变化,可能使 在某处不可导,因此对于复杂边界条件下的土压力计算,因破裂面与顶部表面的交点不同,会有若干表达式。具体计算时,求出θ值后应复核边界条件
简约风年终工作总结
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挡土墙设计
演讲人姓名
第一节 概述
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Part 02.
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第六章 挡土墙设计
第一节 概述
A
挡土墙的用途
挡土墙的类型
B
用 途
目 的
1
用于陡坡路段,坍、滑路段
防止土体坍塌、滑动,稳定路基或山坡
2
用于沿河浸挡土墙上的作用(或荷载)一般分为永久作用(或荷载)、可变作用及偶然作用(或荷载)。
作用在挡土墙上的力系
荷载分类
永久作用(或荷载)
挡土墙的结构重力和填土重力
计算水位和浮力及静水压力
填土侧压力
预加应力
墙顶上的有效永久荷载
混凝土收缩及徐变
墙背与第二破裂面之间的有效荷载
基础变位影响力
挡土墙的布置
平面布置 在复杂情形下,挡土墙要求做平面布置,解决挡土墙与地形、地物、人工构造物等的关系问题。 对于高而长、纵向曲折、邻近有建筑物、沿河、与旧墙结合等等复杂情况下的挡土墙,可绘制平面布置图,细致调整设计方案。
第三节 挡土墙土压力计算
作用在挡土墙上的力系
一般条件下库伦土压力计算
第六章挡土墙设计和计算
四、挡土墙断面形式的拟定原则
1.山区的陡坡挡土墙,其胸坡一般采用1:0.05~1:0.2, 以利减小基础宽度,争取挡墙厚度。
2.平缓地段,其胸坡一般可用1:0.2~1:0.3或1:0.4。 3.背坡有仰斜、俯斜、垂直或混合坡几种,主要从
(若墙背不垂直,求作用于挡墙上的合力,应将AV面上 的总土压力与AV面与墙背之间的土体重量合成而得。)
2.朗金主动土压力公式
1)无粘性土
Pa=rzKa (6-3)
其中
Ka=tg2(45°-φ /2)
Pa--任意深度的主动土压力
Ea=rH2Ka/2 (6-4) Ea--总的主动土压力,作用点通过三 角形的形心,即在1/3H处。(示意图)
6)桩板式挡土墙
a.在深埋的桩柱间设挡土板拦挡土体。
b.适宜于土压力大,要求基础深埋,一般 高度的挡墙不满足要求的情况。
7)锚杆式挡土墙
a.由肋柱、挡板、锚杆 组成,靠锚杆拉力维 持挡土蠕的平衡。
b.肋柱、挡板可预制。
c.适于石料缺乏,挡土 墙高度超过12m,或 开挖基础有困难地区。
8)垂直预应力锚杆式挡 土墙
H0
2c
2c 2c ctg(45 / 2)
r tg(45 / 2) r ka r
2c ctg(90 (45 / 2)) 2c tg(45 / 2) —(6 7)
r
r
将(6-7)代入(6-6)得
Ea 1 rH 2Ka 2cH
影响土压力的因素很多,归纳如下
1)墙后土体的性质,包括土体的容重、含 水量、内摩擦角和粘聚力的大小等;
2)墙后土体的地面形状(包括局部荷载); 3)挡土墙的结构形式、墙背的形状和光滑
第六章挡土墙设计
第六章
挡土墙设计
(2)破裂面交于荷载外侧 计算式(6-11); (3)破裂面交于荷载内侧 计算式(6-12); 3、破裂面交于外边坡 计算公式(6-13)~(6-14); 其它类型的挡土墙: 当为路肩墙时,把式中的a、b取为0;对于俯斜墙背,倾 角取正,垂直取为0,仰斜取为负;当荷载沿路肩边缘布 置时,取d=0。 计算挡土墙压力首先是确定产生最大压力的破裂面,求 出破裂角,但这在事先并不知道,必须进行试算。
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五、粘性土土压力计算 库仑理论只考虑不具有粘聚力的砂性土的土压力问题, 迄今为止,尚无一种切合实际的有效方法进行粘性土的 土压力计算。只能以库仑理论为基础计算粘性土主动土 压力的近似方法 —— 等效内摩阻角法和力多边形法,计 算粘性土的土压力。 (1)等效内摩阻角法 这种方法在设计粘性土填料的挡土墙时,将内摩阻角与 单位粘聚力,换算成较实有内摩阻角值大的等效内摩阻 角来代替,然后按砂性土的库仑土压力计算公式计算土 压力。 等效内摩阻角可以按换算前后土的抗剪强度相等或土压
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(1)上墙土压力计算 计算上墙土压力时,不考虑下墙的影响,凸形墙背上墙 按俯斜墙背计算其土压力; 衡重式挡墙的上墙,由于衡重台的存在,通常将墙顶内 缘与衡重台外缘的连线作为假想墙背,假想墙背与实际 墙背间的土楔体假设与实际墙背一起移动。计算土压力 时,先根据墙背倾角或假想墙背倾角是否大于第二破裂 面倾角,判断是否出现第二破裂面,如出现第二破裂面, 按第二破裂面的主动土压力公式计算作用于上墙的土压 力;如不出现第二破裂面,以实际墙背或假想墙背为边 界条件,按一般直线墙背库仑主动土压力计算。 (2)下墙土压力计算 常用的方法有两种:
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(1)基础形式 大多数挡土墙都是直接砌筑在天然地基上的。为了减少 基底应力和增加倾覆稳定性常采用扩大基础;当地面陡 峻而地基为完整坚实的岩石时,可采用切割台阶基础; 如局部地基软弱,可采用拱形基础跨过。 (2)基础埋置深度 根据下列要求来确定埋置深度: A、应保证基底土层的容许承载力大于基底可能出现的最 大应力; B、应保证基础不受冲刷; C、在季节性冰冻地区,应将基础埋置到冰冻线以下,以 防止地基因冻融而破坏。
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当墙向土体挤压移动,土压力随之增大,土体被推移向 上滑动处于极限平衡状态,此时土体对墙的抗力称为被 动土压力;墙处于原来位置不动时,土压力介于两者之 间,称为静止土压力。 库仑理论的基本假设: A、当挡土墙向前滑移时,墙后土体将形成一个沿墙背和 破裂平面向下滑动的破裂棱体,此时土楔体处于主动应 力状态; B、墙后土体为均质松散颗粒,粒间仅有摩阻力而无粘结 力存在。挡土墙和土楔体都是无压缩或拉伸变形的刚体; C、土楔体刚形成时,土楔在自重与墙背反力及破裂面反 力的作用下保持静力平衡,故土体处于极限平衡状态。
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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得的破裂面的倾角时,墙后填料将 沿着陡坡面下滑,而不是沿着计算破裂面下滑,此时作 用在墙上的主动土压力为(6-40); 八、被动土压力计算 用库仑土压力理论计算的被动土压力,常常有很大的偏 于不安全的误差,因此在许多情况下,式(6-41)是不能 采用的。当建筑物的设计要求考虑土的被动抗力时,应 对被动土压力的计算值进行大幅度折减。 九、车辆荷载换算及计算参数 1、车辆荷载换算 可将车辆荷载近似地按均布荷载考虑,换算成重度与墙 后填料相同的均布土层。
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常用挡土墙的类型有:路堑挡土墙、路堤挡土墙、路肩 挡土墙、山坡挡土墙、桥头挡土墙。 挡土墙的建筑费用较高,路基设计时,应与其他可能方 案进行经济比较,择优选定。 二、挡土墙的类型 按位置、材料、结构形式可分为以下几种: 1、按位置:路堑墙、路肩墙、山坡墙; 2、按材料:石砌挡土墙、砖砌挡土墙、混凝土挡土墙、 钢筋混凝土挡土墙、加筋挡土墙; 3、按结构:重力式、衡重式、半重力式、悬臂式、扶壁 式、锚杆式、柱板式、垛式等。 各种挡土墙的特点及适用范围见表6-2。
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公路上的一般规定是: (1)设置在土质地基上的挡墙,基底埋深一般应在天然 地面以下到少 1 米;受水冲刷时,应在冲刷线以下至少 1 米;受冻胀影响时,应在冻结线以下不少于0.25米,并满 足最小埋深不小于 1 米的要求,当冻深超过 1 米时,仍采 用1.25米,但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层,垫 层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25米; (2)设置在石质地基上的挡土墙,应清除表面风化层, 当风化层厚难于全部清除时,可根据地基风化程度及其 容许承载力,将基底埋入风化层中; (3)路堑墙基础顶面应低于边沟底面至少0.5米。
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(2)破裂面交于荷载外侧 计算式(6-11); (3)破裂面交于荷载内侧 计算式(6-12); 3、破裂面交于外边坡 计算公式(6-13)~(6-14); 其它类型的挡土墙: 当为路肩墙时,把式中的a、b取为0;对于俯斜墙背,倾 角取正,垂直取为0,仰斜取为负;当荷载沿路肩边缘布 置时,取d=0。 计算挡土墙压力首先是确定产生最大压力的破裂面,求 出破裂角,但这在事先并不知道,必须进行试算。
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力相等的原则来计算,一般是把粘性土的内摩阻角增大 5~10度,或取等效内摩阻角为30~35度。 (2)力多边形法 计算公式(6-34)~(6-37) 六、不同土层的土压力计算 采用近似的计算方法,首先求得上一土层的土压力及其 作用点高度,并近以地假定:上下两土层层面平行;计 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,然后截取下一土层的土压应力 图形为其土压力。计算公式见(6-38)~(6-39); 七、有限范围填土的土压力计算 如果挡土墙修在陡坡的半路堤上,或者山坡土体有倾向
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俯斜墙背所承受的土压力较大,俯斜式挡土墙可用陡直 的墙面,以减小墙高。俯斜墙背亦可做成台阶形,以增 加墙背与填料间的摩阻力。垂直墙背的特点介于仰斜与 俯斜墙背之间。 若将仰斜式挡土墙的上部墙背改为俯斜,即构成凸形折 线式,与仰斜式比较,其上部尺寸有所减小,故断面亦 较节省。多用于路堑墙,也可用于路肩墙。 若在凸形折线式的上下墙间增设一平台,并采用陡直墙 面,即为衡重式断面。 (2)墙身断面尺寸 A、墙背坡度:俯斜式墙背坡度一般为 1 : 0.15~1:0.4 ;仰 斜式不宜缓于 1 : 0.3 ;衡重式之上墙背为 1:0.25~1:0.45 , 下墙背在1:0.25左右,上下墙高之比一般采用2:3;
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五、粘性土土压力计算 库仑理论只考虑不具有粘聚力的砂性土的土压力问题, 迄今为止,尚无一种切合实际的有效方法进行粘性土的 土压力计算。只能以库仑理论为基础计算粘性土主动土 压力的近似方法 —— 等效内摩阻角法和力多边形法,计 算粘性土的土压力。 (1)等效内摩阻角法 这种方法在设计粘性土填料的挡土墙时,将内摩阻角与 单位粘聚力,换算成较实有内摩阻角值大的等效内摩阻 角来代替,然后按砂性土的库仑土压力计算公式计算土 压力。 等效内摩阻角可以按换算前后土的抗剪强度相等或土压
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B、墙面:一般为平面,地面横坡较陡时,宜采用垂直墙 面或仰斜 1 : 0.05~1:0.20 ;地面横坡较缓时,可放更缓些, 但不宜缓于1:0.4; C、墙顶:墙顶最小宽度,浆砌挡土墙不宜小于0.5米,干 砌不宜小于 0.6 米;浆砌路肩墙顶一般宜采用粗粒石或低 强度等级混凝土做成顶帽,厚约0.4米。 D、护栏:陡峭地方,需在墙顶设置护栏。护栏内侧边缘 距路面边缘的距离,二、三级公路不小于0.75米,四级路 不小于0.5米; (二)基础 基础设计包括基础类型和确定基础埋置深度两项主要内 容。
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路基挡土墙因路基形式和荷载分布的不同,土压力有多 种计算图式。以路堤挡土墙为例,按破裂面交于路基面 的位置不同,可分为五种图式: 破裂面交于内边坡; 破裂面交于路基面(含三种情况:交于荷载的内侧、中 部、外侧); 破裂面交于外边坡。 1、破裂面交于内边坡 最大主动土压力计算公式(6-6)~(6-7); 2、破裂角交于路基面 (1)破裂面交于荷载中部 主动土压力计算公式(6-9)~(6-10);
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(四)沉降缝与伸缩缝 为防止墙身因地基不均匀沉降而引起断裂,需根据地基 地质条件和墙身、墙身断面变化情况,设置沉降缝;为 防止墙身因圬工砌体硬化收缩,或温度变化所产生的温 度应力而引起开裂,需设置伸缩缝。 设计时,一般将沉降缝和伸缩缝合并设置,统称为伸缩 缝。沿路线方向每隔 10~15 米设一道,缝宽 2~3 厘米,缝 内要填充,填深不宜小于15厘米。 二、挡土墙的布置 步骤: 1、根据地形、地质条件,初步拟定一两个可能的挡土墙 类型方案;
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(三)排水设施 挡土墙的常用排水设施可分为地面排水和墙身排水两部 分。 地面排水主要是防止地表水渗入墙背土体或地基。主要 措施包括:在墙后地面设置排水沟、夯实地表松土,必 要时采取封闭处理;对路堑挡土墙墙趾前的边沟予以铺 砌加固等。 墙身排水主要是为了迅速排除土内积水。其方法是在浆 砌挡土墙墙身的适当高度处设置一排或数排泄水孔,泄 水孔尺寸一般为 15cm*10cm , 10cm*10cm , 15cm*20cm 的 矩形孔,或直径为 5~10cm的圆形孔。泄水孔的进水口附 近应设置粗粒料反滤层,以免孔道阻塞。
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水时的静水压力和浮力、动水压力、波浪冲击力以及冻 胀压力等。 C、特殊力是偶然出现的力,如地震力、施工荷载、水流 漂浮物的撞击力等。 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,而在地震区则应考虑地震对挡土墙的 影响。 二、一般条件下的库仑主动土压力计算 按挡土墙位移的不同,可以形成不同的土压力,当挡土 墙向外移动时,土压力随之减少,直到墙后主体沿破裂 面下滑而处于极限平衡状态,此时作用于墙背的土压力 称为主2、在路基横断面图上布置挡土墙; 3、在墙趾纵断面图上布置挡墙; 4、根据初步确定的墙型、墙高、地基及填料的物理力学 指标等设计资料进行验算,以确定墙身断面尺寸; 5、根据验算结果,选择其中最合理经济的断面作为设计 断面; 6、根据上述反复计算和调整后得出的断面尺寸方案,绘 制挡土墙的横断面图、纵断面图,必要时还需绘制平面 图; 7、编制设计说明。
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(1)上墙土压力计算 计算上墙土压力时,不考虑下墙的影响,凸形墙背上墙 按俯斜墙背计算其土压力; 衡重式挡墙的上墙,由于衡重台的存在,通常将墙顶内 缘与衡重台外缘的连线作为假想墙背,假想墙背与实际 墙背间的土楔体假设与实际墙背一起移动。计算土压力 时,先根据墙背倾角或假想墙背倾角是否大于第二破裂 面倾角,判断是否出现第二破裂面,如出现第二破裂面, 按第二破裂面的主动土压力公式计算作用于上墙的土压 力;如不出现第二破裂面,以实际墙背或假想墙背为边 界条件,按一般直线墙背库仑主动土压力计算。 (2)下墙土压力计算 常用的方法有两种:
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(1)基础形式 大多数挡土墙都是直接砌筑在天然地基上的。为了减少 基底应力和增加倾覆稳定性常采用扩大基础;当地面陡 峻而地基为完整坚实的岩石时,可采用切割台阶基础; 如局部地基软弱,可采用拱形基础跨过。 (2)基础埋置深度 根据下列要求来确定埋置深度: A、应保证基底土层的容许承载力大于基底可能出现的最 大应力; B、应保证基础不受冲刷; C、在季节性冰冻地区,应将基础埋置到冰冻线以下,以 防止地基因冻融而破坏。
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第三节 挡土墙压力计算 一、作用在挡土墙上的力系 按作用性质分为主要力系、附加力系和特殊力。 A、主要力系包括: 挡土墙自重及位于墙上的恒载; 墙后土体的主动土压力; 基底的法向力和摩擦力; 墙前土体的被动土压力; 对于浸水挡土墙,主要力系还包括常水位时的静水压力 和浮力; B、附加力系是指季节性地作用于挡土墙的各种力。如洪
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试算时,通常先假定破裂面位置通过荷载中心,算出破 裂角,与原定相比较,看是否符合,如此反复,最后根 据破裂角计算最大主动土压力。 三、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法 出现第二破裂面的条件是: 墙背或假想墙背的倾角大于第二破裂面倾角; 在墙背或假想墙背上产生的抗滑力大于其下滑力,使破 裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑。 一般为避免土压力过大,俯斜式挡土墙很少采用平缓背 坡,故不易出现第二破裂面。衡重式的上墙或悬臂式挡 土墙,因系假想墙背,只要满足第一个条件,即出现第 二破裂面。