第六章重力式挡土墙设计

=
Gi .Z Gi + E yi .Z yi − E xi .Z xi Gi + E yi
（2） 法向应力检算
σ 1,σ 2
N ⎛ 6e ⎞ ∑ = ⎟ ⎜1 ± B ⎝ B ⎠
对于截面两端边缘的法 向应力的要求，在只考虑 主力时，最大压应力和最 ຫໍສະໝຸດ Baidu拉应力不得超过圬工的 容许应力。当考虑主力和 附加力时，容许应力可提 高30%
（3）剪应力检算
①水平方向剪应力检算 截面Ⅰ-Ⅰ剪切面上水平剪切力∑T等于截面Ⅰ-Ⅰ以上所受的水平土压 力∑Exi，所以：
T ∑E ∑ τ= = b b
xi
≤ [τ ]
当墙身受拉出现裂缝时，应折减 裂缝区的面积。
②斜截面剪应力检算
当β角不同时，AB面上的剪应力也不同， τ是β的函数，欲求斜截面的最大剪应力， 应有dτ/dβ=0
4、挡土墙墙身截面强度检算
对重力式挡土墙，应取一、二个薄弱截面进行检算。对衡重式挡土墙，还应特 别注意衡重台附近截面检算。墙身截面强度检算包括法向应力和剪应力检算。
（1）偏心距检算
ZN = ∑ M y − ∑ M0 ∑N
b e = − ZN 2
只 考 虑 主 力 时 ， e≤0.3b ，考虑主力加附加 力 时 ， e≤0.35b ， 以 保 证 墙身截面的合理性。
Ey G
p
Ea Ex
Kc
N⋅ f +E ∑ = ∑E
x
∑ N = G + Ey
Ep R
T
滑动稳定系数 Kc 不应小于 1.3 ，考虑附加力时，不小于 1.2 。但设计墙高 12～15m时，应注意适当加大Kc值，以保证挡土墙的抗滑稳定性。
当倾覆稳定已满足要求而受滑动稳定性控制时，可采用以下方法来 增加抗滑稳定性： （1）增大f 值：如基底换填土，换填不小于0.5m 厚的砂砾或碎石土，并夯实。 （2）加倾斜基底。基底的倾斜度，一般地 区挡土墙不大于0.2:1；浸水地区挡土墙，当 f<0.5时，不宜设置倾斜基底，当0.5≤f<0.6 时，可设0.1:1的斜坡，当f≥0.6时，可设 0.2:1的斜坡。
0 x x
∑M = E ⋅ Z
一般 K0不应小于1.6，考虑附加力时不应1.4。当墙高>12～15m时，应 适当加大K0值，以确保挡土墙的倾覆稳定性。
当K0值不满足要求时，可采取如下措施： （ 1 ）放缓胸背坡，增大 ZG ，使墙体重心 后移，适用于墙前净空不受限制的平缓地 面。 （2）改变墙体断面形式，如衡重式挡土 墙，即重心后移增大ZG，又可减小下墙土 压力。 （3）展宽墙趾，同时增大ZG和Zy 。台阶总宽度△b ：重力式挡土墙△b小 于墙高的10%，衡重式挡土墙的△b小于 墙高的5%。台阶宽度和高度应符合刚性 角要求 。
附加力系
（3）波浪压力 （4）温度变化的影响力
3、特殊力系
指暂时或灾害性的，发生机率极小的力。 （1）地震力 特殊力系 （2）施工和临时荷载、水流漂浮物撞击力等
二、挡土墙稳定性检算
1、抗滑稳定性检算
在土压力和其他外力作用下，基底摩阻 力抵抗挡土墙滑移的能力，用滑动稳定系 数Kc 来表示，即作用于挡土墙的最大可能 的抗滑力与实际滑动力之比。
第六章 重力式挡土墙设计
主讲人：阮波
中南大学土木工程学院
挡土墙是用来承受土体侧压力的建筑物，它应具有足够的强度和稳 定性。
保证在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆 设计要求 保证墙身每一截面基底应力与偏心距均不超过容许值 设计时，先拟定墙身断面形式及尺之后，对上述几方面进行验算。 考虑到在相当长度内挡土墙的断面是不变 的，所以在计算作用在挡土墙上各种力 时，是按平面问题处理，即截取沿线路方 面每延米的挡土墙作为计算对象。
Kc = (∑ N cos α 0 + ∑ E x sin α 0 ) f + E p sin α 0
α0
B ΣN
ΣEx
Δh
∑E
x
cos α 0 − ∑ N sin α 0
Kc =
(∑ N + ∑ E x tan α 0 ) f + E p tan α 0
∑ E − ∑ N tan α
x
α0越大，Kc值越大
0
（3）基底设置凸榫
基础底面设置一个与基础 连成整体的榫状凸块，借 助于榫前被动土压力增大 抗滑力，在1.0<Kc<1.3内 有效。新建挡土墙很少采 用。
2、倾覆稳定性检算
挡土墙的倾覆稳定性是指它抵抗绕墙趾向外转动倾覆的能力，用倾覆稳 定性系数Ko表示。
K0
M ∑ = ∑M
y
y 0
∑M
= G⋅ ZG + Ey ⋅ Zy + Ep ⋅ Zp
一、作用在挡土墙上的力系
主要力系：指经常作用在挡土墙上的力。 根据荷载性质 及发生概率分 附加力系：指偶然发生的或发生概率很小的力 特殊力系：指暂时或灾害性的，发生机率极小的力。
1、主要力系
指经常作用在挡土墙上的力。 墙背承受由填料和活荷载引起的侧向力 墙身自重的重力 墙顶或墙背与第二破裂面之间有效荷重 基底法向反力及摩擦力 保持常水位时的静水压力和浮力
B − ZN 2
要求：土质地基上e≤B/6，不易风化 的岩石地基上e≤B/4。
（2）基底应力检算
σ 1,σ 2 = ∑
N ⎛ 6e ⎞ ⎜1 ± ⎟ B ⎝ B ⎠
要求：基底压应力不得大于地基 容许承载力[σ]，当考虑主力和附 加应力组合时，地基承载力可提高 20%，当按主力计算时，墙锺的基 底压应力可超过地基的容许承载 力，一般地区最大不得超过30%。
Ep R T G Ey Ea Ex
墙前被动土压力Ep：一般不考虑。当基础埋置较深时（如大于1.5m） 且地 层稳定，不受水流冲刷或挠动破坏时才考虑。一般取1/3的计算被动土压力 值作为墙前的被动抗力。
2、附加力系
指偶然发生的或发生概率很小的力。
（1）季节性洪水位以下最不利计算水位的静水压力和浮力 （2）水位退落时的动水压力
3、挡土墙基底应力及偏心距检算
为了保证挡土墙的基底应力不超过地基的容许承载力，应进行基底应力 的检算；为了使挡土墙墙型结构合理和避免显著性的不均匀沉陷，还应 控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。
（1）偏心距检算
ZN = ∑ M y − ∑ M0 ∑N
e=
=
G.Z G + E y .Z y − E x .Z x G + Ey
τ max ≤ [τ ]
重力式挡土墙只检算水平剪应力，而衡 重式挡土墙还需进行斜截面剪应力检算。