1003 第五章 加筋土挡土墙[2]
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滑移 倾覆 倾斜 整体滑
动
加筋土挡土墙内部失稳形式
拉筋开裂造成加筋体断裂 拉筋与填土之间结合力不足造成的加筋体断裂
失稳的立交桥加筋土挡土墙
如何确保
加筋土挡土墙稳定，不发生破坏？？
第四节 加筋土挡土墙内部稳定性分析
加筋土挡土墙内部稳定性分析方法 (1)应力分析法； (2)楔体平衡分析法。 另外，还有滑裂楔体法、能量法、剪区法和有限 元法等。
Once the wall area is excavated a level compacted grade is prepared for the base tier of LOCK+LOAD wall "Stones". Survey control points and wall line should be established where they will be easy to reference but remain undamaged.
2、筋带可以分为
钢带、 钢筋混凝土带和 聚丙烯土工带、 钢塑复合带等。
高速公路和一级公路上的加筋土工程应采用钢带或钢筋混 凝土带。
第五章 加筋土挡土墙
第四节 内部稳定性分析 第五节 外部稳定性分析
加筋土挡土墙失稳及破坏形式
Pa
H
H
Pp
L
外部失稳
L
内部失稳
加筋土挡土墙外部失稳形式
一、加筋体横断面 图5-8 P133
矩形 倒梯形 正梯形
二 填料
1、填料是加筋土工程的主体材料，对填料的 一般要求如下：
易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；满足化学 和电化学标准；水稳定性好。
有一定级配的砾类土、砂类土，与拉筋之间的摩 擦力大，是透水性能好，应优先选用；碎石土、 结土、中低液限粘质土和稳定土也可采用；腐质 土、冻结土等影响拉筋和面板使用寿命的应禁止 采用。
一、摩擦加筋理论
作用机理
沿主动破裂面BC将墙体分为 主动区和稳定区，下滑土棱 体ABC自重产生的水平推力 对每一层拉筋形成拉力T，欲 将拉筋从土中拔出，而稳定 区土体与筋带的摩擦阻力阻 止拉筋被拔出。
如果每一层拉筋与土体的摩 擦阻力均能抵抗相应的土推 力，则整个墙体就不会出现 BC滑动面，加筋土体的内部 稳定就有保证。
加筋土的基本应力状态如图5-4所示，在没有 拉筋的土体中，在竖向应力的作用下。土体产 生竖向压缩和侧向膨胀变形。随着竖向应力的 加大，压缩变形和膨胀变形也随之加大，直到 破坏。如果在土体中设置水平方向的拉筋，则 在同样的竖向应力作用下，其侧向变形大大减 小甚至消失，
上一节复习 加筋体材料与结构设计
第五章 加筋土挡土墙（2）
第四节 内部稳定性分析 第五节 外部稳定性分析
上一节复习
加筋土的特点
(1)组成加筋土的墙面板和拉筋可以预先制作，在现场用机械(或 人工)分层填筑。这种装配式的方法，施工简便、快速，并且节省 劳力和缩短工期。
(2)加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形。在软弱地 基上修筑时，由于拉筋在填筑过程中逐层埋设，所以，因填土引起 的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其它结构物小，地基 的处理也较简便。
拉筋与填土之间的摩擦力是如何发挥作用的呢?现从加筋体中取一微分段dl 进行分析，如图5—2所示
设由土的水平推力在该微分段拉筋 中所引起的拉力dT=T1-T2假定拉 力沿拉筋长度呈非均匀分布)，垂直作用 的土重和外荷载为法向力N，拉筋与土 之间的摩擦系数为f*拉筋宽度为b，作 用于长dZ的拉筋条上下两面的垂直力 为2Nbdl，拉筋与土体之间的摩擦阻力 即为2Nf*bdl，如果 2Nf“bdl>dT 则拉筋与土之间就不会产生相互滑动。这时，拉筋与土之间好像直接相连似
共同特点： 将加筋体分为活动区和稳定区
•区 别 破裂面形状的假定 侧向变形墙面的转动中心 作用在加筋体内的土压力的假定
分2，0.3H
绕墙顶旋转
墙顶为弹性平衡状态 6m以上逐渐变化 6m以下为主动极限平衡状态 高模量、高粘附拉筋
楔体平衡分析法 库伦破裂面θ 绕墙趾旋转 主动土压力系数沿墙高不变
2. 计算土压力，并绘制土压力分布图
3. 计算第5、10、15层拉筋的拉力
第五节 加筋土挡土墙外部稳定性分析
一、加筋土挡土墙外部失稳形式 二、土压力计算 三、抗滑稳定性分析 四、抗倾覆稳定性分析 五、地基承载力分析 六、整体抗滑稳定性分析 七、沉降分析
一、加筋土挡土墙外部失稳形式
滑移 倾覆 倾斜 整体滑
根据土压力分布图形推求出加筋土 挡土墙沿墙高各层拉筋处的土压力， 并由此确定各层拉筋所承受的拉力。 因此，拉筋拉筋处的土压力，并由 此确定各层拉筋所承受的拉力。
因此，拉筋拉力即为作用于该层拉 筋范围内的主动土压力，即：
拉筋断面计算与抗拉稳定性验算
加筋土挡土墙内部稳定性分析步骤
1. 确定土压力变化位置与验算 拉筋的位置关系
一、摩擦加筋理论
在加筋土结构中，由填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面 板上的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，企图将拉筋从土中拉出。而拉筋 材料又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，只 要拉筋材料具有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可 保持稳定。
高模量低密度、低模量拉筋
加筋土挡土墙内部稳定性分析步骤
一、应力分析法
(一)基本假定
(1)在荷载作用下，加筋体沿着拉筋最大 拉力点的连线产生破坏，因此加筋体 被拉筋最大拉力点的连线分为活动区 和稳定区[采用的简化破裂面] ；
(2)加筋体中的应力状态，在结构顶部为 静止状态，随深度逐步向主动应力状 态变动，深度到6m以下便是主动应力 状态：
上一节复习 加筋土的基本原理
砂性土在自重或外力作用下易产生严重 的变形或坍塌。若在土中沿应变方向埋置 具有韧性的拉筋材料，则土与拉筋材料产 生摩擦，使加筋土犹如具有某种程度的粘 聚性，从而改良了土的力学特性。
其基本原理存在于拉筋与土之间的相互摩 阻联结之中，这些基本原理一般可以归纳
为两点予以解释：(1)摩擦加筋原理；(2) 准粘聚力原理(或莫尔一库伦理论)。
沉降。 根据墙面容许的变形量不同而规定容许下沉量
△W，可取下列经验数值：
混凝土墙面板△W≤1％ 金属墙面板 △W≤2％
在预计有较大不均匀沉降的地段，可把加筋土 挡土墙在构造上分为若干段，段间设置沉降缝。
总结
加筋土挡土墙的内部失稳形式和外部失 稳形式
加筋土挡土墙内部稳定性分析和外部稳 定性分析方法。
(3)加筋土挡土墙具有一定的柔性，抗振动性强，因此，它也是 一种很好的抗振结构物。
(4)加筋土挡土墙节约占地，造型美观。由于墙面板可以垂直砌 筑，可大量减少占地。挡土墙的总体布设和墙面板的形式图案可根 据周围环境特点和需要进行设计。
(5)加筋土挡土墙造价比较低。与钢筋混凝土挡土墙相比，可减 少造价一半左右；与石砌重力式挡土墙比较，也可节约20％以上。 而且，加筋土挡土墙造价的节省随墙高的增加而愈加显著，因此它 具有良好的经济效益。
破裂面将加筋体分为活动区与稳定区。 3．作用于墙面板上的侧压力为库伦主动土压力。
回顾 填土上有局部荷载主动土压力计算
90o-
q
HKa qKa
(二)拉筋拉力计算
加筋体上局部荷载(包括路堤填土) 所产生的土压力在墙面板上的影响 范围，近似地沿平行于破裂面的方 向传递至墙背，从而绘制土压力分 布图形。
动
二、土压力计算
三、抗滑稳定性分析
四、抗倾覆稳定性分析
五、地基承载力分析
六、整体抗滑稳定性分析
采用圆弧滑动面法进行验算。 在进行验算时，应考虑埋置于
填土中的拉筋作用，一般有以
下三种方法：
(1)设拉筋长度不超过可能的滑动
面(如图)，可以按普通的圆弧 法计算；
(2)破裂面穿过拉筋，在加筋体部
绕墙顶旋转
墙顶为弹性平衡状态 6m以上逐渐变化 6m以下为主动极限平衡状态 高模量、高粘附拉筋
楔体平衡分析法 库伦破裂面θ 绕墙趾旋转 主动土压力系数沿墙高不变
高模量低密度、低模量拉筋
本章思考题
1 （简述）加筋土挡土墙的特点 2 （简述）加筋土的基本原理 3 （简述）加筋土挡土墙设计施工对拉筋的
要求，以及拉筋的种类。 4 （简述）加筋土挡土墙的内部失稳形式和
外部失稳形式 5. 应力分析法和楔体平衡分析法比较
加筋土挡土墙内部稳定性分析 其他方法
加筋土挡土墙内部稳定性分析 其他方法 还有——
能量法
剪胀区法
加筋土挡墙施工
WALL INSTALLATION
The installation of LOCK+LOAD retaining walls is not unlike laying bricks in a bed of mortar. The soil backfill acts as mortar for LOCK+LOAD walls, where the panel and counterfort behave like the brick. As each row is placed the soil backfill is used to grade and level each self supporting panel so that it is plumb, on line and at the correct elevation. The row of panels is then backfilled, compacted and the process is repeated until the finished wall height is reached. The EXCAVATION for this type of structure needs to be deep enough to allow placement of a granular footing for the grade of the bottom row of Panels. If foundation bearing capacity is adequate and uniform then little footing gravel is required. 150mm or 6 is standard for graded foundation.
(3)只有稳定区内的拉筋与填土的相互作 用才能产生抗拔阻力。
一、应力分析法
(二)拉筋拉力计算
加筋体自重产生的拉力
二、楔体平衡分析法
认为拉筋承担的拉力是通过其分担的墙面 板面积所承受的土压力来决定的。
(一)基本假定
1．加筋体填料为非粘性土。 2．在加筋体内产生与垂直面成角的破裂面(即库伦破裂面)。
地发挥着作用。 如果每一层加筋均能满足上式的要求，则整个加筋土结构的内部抗拔稳定性
就得到保证。
二、准粘聚力理论
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，其弹性模量远大于填土。在 这种情况下，拉筋与填土的共同作用，包括填 土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的 抗拉力，使得加筋土的强度明显提高，这可从 三轴试验中得到验证。
【分析讨论】应力分析法和楔体平衡分 析法比较
总结
应力分析法和楔体平衡分析法比较
共同特点：将加筋体分为活动区和稳定区 区别
共同特点： 将加筋体分为活动区和稳定区
•区 别 破裂面形状的假定 侧向变形墙面的转动中心 作用在加筋体内的土压力的假定
分析方法选择
应力分析法
450-φ /2，0.3H
填料的设计参数包括容重r、计算内摩擦角Ψ 和摩擦系数f等，应由试验或当地经验数据确 定。
三 拉筋
1、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦力，并承受结构内部 的拉力。因此，拉筋必须具有以下特性：
具有较高的强度，受力后变形小； 较好的柔性与韧性； 表面粗糙，能与填料产生足够的摩擦力； 抗腐蚀性和耐久性好； 加工、接长和与面板的连接简单。
分考虑因拉筋产生的准粘聚力， 而将该力视为稳定力，计入稳 定力矩中。
(3)破裂面穿过拉筋，将伸入破裂
面后的拉筋所产生的抗拔力对 破裂面圆心取矩，视为稳定力
矩，当拉筋的抗拉强度小于抗 拔力时，则应以抗拉强度控制， 计算稳定力矩。
七、沉降分析
由于拉筋具有柔性，能较好地随地基下沉而变
形，因而顺拉筋延长方向能克服较大沉降差， 但沿墙面板的延长方向却必须严格控制不均匀
动
加筋土挡土墙内部失稳形式
拉筋开裂造成加筋体断裂 拉筋与填土之间结合力不足造成的加筋体断裂
失稳的立交桥加筋土挡土墙
如何确保
加筋土挡土墙稳定，不发生破坏？？
第四节 加筋土挡土墙内部稳定性分析
加筋土挡土墙内部稳定性分析方法 (1)应力分析法； (2)楔体平衡分析法。 另外，还有滑裂楔体法、能量法、剪区法和有限 元法等。
Once the wall area is excavated a level compacted grade is prepared for the base tier of LOCK+LOAD wall "Stones". Survey control points and wall line should be established where they will be easy to reference but remain undamaged.
2、筋带可以分为
钢带、 钢筋混凝土带和 聚丙烯土工带、 钢塑复合带等。
高速公路和一级公路上的加筋土工程应采用钢带或钢筋混 凝土带。
第五章 加筋土挡土墙
第四节 内部稳定性分析 第五节 外部稳定性分析
加筋土挡土墙失稳及破坏形式
Pa
H
H
Pp
L
外部失稳
L
内部失稳
加筋土挡土墙外部失稳形式
一、加筋体横断面 图5-8 P133
矩形 倒梯形 正梯形
二 填料
1、填料是加筋土工程的主体材料，对填料的 一般要求如下：
易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；满足化学 和电化学标准；水稳定性好。
有一定级配的砾类土、砂类土，与拉筋之间的摩 擦力大，是透水性能好，应优先选用；碎石土、 结土、中低液限粘质土和稳定土也可采用；腐质 土、冻结土等影响拉筋和面板使用寿命的应禁止 采用。
一、摩擦加筋理论
作用机理
沿主动破裂面BC将墙体分为 主动区和稳定区，下滑土棱 体ABC自重产生的水平推力 对每一层拉筋形成拉力T，欲 将拉筋从土中拔出，而稳定 区土体与筋带的摩擦阻力阻 止拉筋被拔出。
如果每一层拉筋与土体的摩 擦阻力均能抵抗相应的土推 力，则整个墙体就不会出现 BC滑动面，加筋土体的内部 稳定就有保证。
加筋土的基本应力状态如图5-4所示，在没有 拉筋的土体中，在竖向应力的作用下。土体产 生竖向压缩和侧向膨胀变形。随着竖向应力的 加大，压缩变形和膨胀变形也随之加大，直到 破坏。如果在土体中设置水平方向的拉筋，则 在同样的竖向应力作用下，其侧向变形大大减 小甚至消失，
上一节复习 加筋体材料与结构设计
第五章 加筋土挡土墙（2）
第四节 内部稳定性分析 第五节 外部稳定性分析
上一节复习
加筋土的特点
(1)组成加筋土的墙面板和拉筋可以预先制作，在现场用机械(或 人工)分层填筑。这种装配式的方法，施工简便、快速，并且节省 劳力和缩短工期。
(2)加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形。在软弱地 基上修筑时，由于拉筋在填筑过程中逐层埋设，所以，因填土引起 的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其它结构物小，地基 的处理也较简便。
拉筋与填土之间的摩擦力是如何发挥作用的呢?现从加筋体中取一微分段dl 进行分析，如图5—2所示
设由土的水平推力在该微分段拉筋 中所引起的拉力dT=T1-T2假定拉 力沿拉筋长度呈非均匀分布)，垂直作用 的土重和外荷载为法向力N，拉筋与土 之间的摩擦系数为f*拉筋宽度为b，作 用于长dZ的拉筋条上下两面的垂直力 为2Nbdl，拉筋与土体之间的摩擦阻力 即为2Nf*bdl，如果 2Nf“bdl>dT 则拉筋与土之间就不会产生相互滑动。这时，拉筋与土之间好像直接相连似
共同特点： 将加筋体分为活动区和稳定区
•区 别 破裂面形状的假定 侧向变形墙面的转动中心 作用在加筋体内的土压力的假定
分2，0.3H
绕墙顶旋转
墙顶为弹性平衡状态 6m以上逐渐变化 6m以下为主动极限平衡状态 高模量、高粘附拉筋
楔体平衡分析法 库伦破裂面θ 绕墙趾旋转 主动土压力系数沿墙高不变
2. 计算土压力，并绘制土压力分布图
3. 计算第5、10、15层拉筋的拉力
第五节 加筋土挡土墙外部稳定性分析
一、加筋土挡土墙外部失稳形式 二、土压力计算 三、抗滑稳定性分析 四、抗倾覆稳定性分析 五、地基承载力分析 六、整体抗滑稳定性分析 七、沉降分析
一、加筋土挡土墙外部失稳形式
滑移 倾覆 倾斜 整体滑
根据土压力分布图形推求出加筋土 挡土墙沿墙高各层拉筋处的土压力， 并由此确定各层拉筋所承受的拉力。 因此，拉筋拉筋处的土压力，并由 此确定各层拉筋所承受的拉力。
因此，拉筋拉力即为作用于该层拉 筋范围内的主动土压力，即：
拉筋断面计算与抗拉稳定性验算
加筋土挡土墙内部稳定性分析步骤
1. 确定土压力变化位置与验算 拉筋的位置关系
一、摩擦加筋理论
在加筋土结构中，由填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面 板上的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，企图将拉筋从土中拉出。而拉筋 材料又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，只 要拉筋材料具有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可 保持稳定。
高模量低密度、低模量拉筋
加筋土挡土墙内部稳定性分析步骤
一、应力分析法
(一)基本假定
(1)在荷载作用下，加筋体沿着拉筋最大 拉力点的连线产生破坏，因此加筋体 被拉筋最大拉力点的连线分为活动区 和稳定区[采用的简化破裂面] ；
(2)加筋体中的应力状态，在结构顶部为 静止状态，随深度逐步向主动应力状 态变动，深度到6m以下便是主动应力 状态：
上一节复习 加筋土的基本原理
砂性土在自重或外力作用下易产生严重 的变形或坍塌。若在土中沿应变方向埋置 具有韧性的拉筋材料，则土与拉筋材料产 生摩擦，使加筋土犹如具有某种程度的粘 聚性，从而改良了土的力学特性。
其基本原理存在于拉筋与土之间的相互摩 阻联结之中，这些基本原理一般可以归纳
为两点予以解释：(1)摩擦加筋原理；(2) 准粘聚力原理(或莫尔一库伦理论)。
沉降。 根据墙面容许的变形量不同而规定容许下沉量
△W，可取下列经验数值：
混凝土墙面板△W≤1％ 金属墙面板 △W≤2％
在预计有较大不均匀沉降的地段，可把加筋土 挡土墙在构造上分为若干段，段间设置沉降缝。
总结
加筋土挡土墙的内部失稳形式和外部失 稳形式
加筋土挡土墙内部稳定性分析和外部稳 定性分析方法。
(3)加筋土挡土墙具有一定的柔性，抗振动性强，因此，它也是 一种很好的抗振结构物。
(4)加筋土挡土墙节约占地，造型美观。由于墙面板可以垂直砌 筑，可大量减少占地。挡土墙的总体布设和墙面板的形式图案可根 据周围环境特点和需要进行设计。
(5)加筋土挡土墙造价比较低。与钢筋混凝土挡土墙相比，可减 少造价一半左右；与石砌重力式挡土墙比较，也可节约20％以上。 而且，加筋土挡土墙造价的节省随墙高的增加而愈加显著，因此它 具有良好的经济效益。
破裂面将加筋体分为活动区与稳定区。 3．作用于墙面板上的侧压力为库伦主动土压力。
回顾 填土上有局部荷载主动土压力计算
90o-
q
HKa qKa
(二)拉筋拉力计算
加筋体上局部荷载(包括路堤填土) 所产生的土压力在墙面板上的影响 范围，近似地沿平行于破裂面的方 向传递至墙背，从而绘制土压力分 布图形。
动
二、土压力计算
三、抗滑稳定性分析
四、抗倾覆稳定性分析
五、地基承载力分析
六、整体抗滑稳定性分析
采用圆弧滑动面法进行验算。 在进行验算时，应考虑埋置于
填土中的拉筋作用，一般有以
下三种方法：
(1)设拉筋长度不超过可能的滑动
面(如图)，可以按普通的圆弧 法计算；
(2)破裂面穿过拉筋，在加筋体部
绕墙顶旋转
墙顶为弹性平衡状态 6m以上逐渐变化 6m以下为主动极限平衡状态 高模量、高粘附拉筋
楔体平衡分析法 库伦破裂面θ 绕墙趾旋转 主动土压力系数沿墙高不变
高模量低密度、低模量拉筋
本章思考题
1 （简述）加筋土挡土墙的特点 2 （简述）加筋土的基本原理 3 （简述）加筋土挡土墙设计施工对拉筋的
要求，以及拉筋的种类。 4 （简述）加筋土挡土墙的内部失稳形式和
外部失稳形式 5. 应力分析法和楔体平衡分析法比较
加筋土挡土墙内部稳定性分析 其他方法
加筋土挡土墙内部稳定性分析 其他方法 还有——
能量法
剪胀区法
加筋土挡墙施工
WALL INSTALLATION
The installation of LOCK+LOAD retaining walls is not unlike laying bricks in a bed of mortar. The soil backfill acts as mortar for LOCK+LOAD walls, where the panel and counterfort behave like the brick. As each row is placed the soil backfill is used to grade and level each self supporting panel so that it is plumb, on line and at the correct elevation. The row of panels is then backfilled, compacted and the process is repeated until the finished wall height is reached. The EXCAVATION for this type of structure needs to be deep enough to allow placement of a granular footing for the grade of the bottom row of Panels. If foundation bearing capacity is adequate and uniform then little footing gravel is required. 150mm or 6 is standard for graded foundation.
(3)只有稳定区内的拉筋与填土的相互作 用才能产生抗拔阻力。
一、应力分析法
(二)拉筋拉力计算
加筋体自重产生的拉力
二、楔体平衡分析法
认为拉筋承担的拉力是通过其分担的墙面 板面积所承受的土压力来决定的。
(一)基本假定
1．加筋体填料为非粘性土。 2．在加筋体内产生与垂直面成角的破裂面(即库伦破裂面)。
地发挥着作用。 如果每一层加筋均能满足上式的要求，则整个加筋土结构的内部抗拔稳定性
就得到保证。
二、准粘聚力理论
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，其弹性模量远大于填土。在 这种情况下，拉筋与填土的共同作用，包括填 土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的 抗拉力，使得加筋土的强度明显提高，这可从 三轴试验中得到验证。
【分析讨论】应力分析法和楔体平衡分 析法比较
总结
应力分析法和楔体平衡分析法比较
共同特点：将加筋体分为活动区和稳定区 区别
共同特点： 将加筋体分为活动区和稳定区
•区 别 破裂面形状的假定 侧向变形墙面的转动中心 作用在加筋体内的土压力的假定
分析方法选择
应力分析法
450-φ /2，0.3H
填料的设计参数包括容重r、计算内摩擦角Ψ 和摩擦系数f等，应由试验或当地经验数据确 定。
三 拉筋
1、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦力，并承受结构内部 的拉力。因此，拉筋必须具有以下特性：
具有较高的强度，受力后变形小； 较好的柔性与韧性； 表面粗糙，能与填料产生足够的摩擦力； 抗腐蚀性和耐久性好； 加工、接长和与面板的连接简单。
分考虑因拉筋产生的准粘聚力， 而将该力视为稳定力，计入稳 定力矩中。
(3)破裂面穿过拉筋，将伸入破裂
面后的拉筋所产生的抗拔力对 破裂面圆心取矩，视为稳定力
矩，当拉筋的抗拉强度小于抗 拔力时，则应以抗拉强度控制， 计算稳定力矩。
七、沉降分析
由于拉筋具有柔性，能较好地随地基下沉而变
形，因而顺拉筋延长方向能克服较大沉降差， 但沿墙面板的延长方向却必须严格控制不均匀