挡土墙设计浅析
挡土墙结构设计与优化分析

挡土墙结构设计与优化分析挡土墙是一种常见的土木工程结构,用于抵御地面的侧压力和保护土体。
在设计和建造挡土墙时,需要进行结构设计与优化分析,以确保其稳定性和持久性。
本文将围绕挡土墙结构设计与优化分析展开讨论,并提出相关建议。
1. 挡土墙结构设计挡土墙的结构设计包括墙体的形式、材料选择和布置方式等方面。
首先,根据挡土墙所需承受的荷载大小以及土体的性质,选择适当的挡土墙类型,如重力挡土墙、挤压桩挡土墙或悬臂挡土墙等。
其次,选择合适的材料,常见的有混凝土、钢筋混凝土和钢材等。
最后,根据挡土墙的高度、土体特性和地下水位等因素,合理确定挡土墙的布置方式,如墙体倾斜角度和墙后土体排水措施等。
2. 挡土墙优化分析挡土墙的优化分析主要涉及墙体稳定性、变形控制和经济性等方面。
首先,进行墙体的稳定性分析。
根据土体性质和荷载情况,使用现行的土力学理论和计算方法,计算挡土墙的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和抗底翻稳定性等。
其次,进行墙体变形控制分析。
分析挡土墙在荷载作用下的变形情况,考虑土体的压缩性、膨胀性和渗透性等因素,合理控制挡土墙的变形幅度。
最后,进行经济性分析。
综合考虑材料成本、施工难度和维护费用等因素,找出经济性最佳方案。
3. 设计与优化建议在挡土墙结构设计与优化分析过程中,有几个关键的设计与优化建议可以考虑。
首先,合理选择挡土墙类型和材料。
根据地质条件和设计要求,选择适合的挡土墙类型和材料。
例如,对于高边坡挡土墙,可以考虑使用悬挑挡土墙或钢筋混凝土挡墙等,以增强抗滑稳定性和抗倾覆能力。
其次,加强地基加固措施。
挡土墙的稳定性不仅受墙体自身的强度和刚度限制,还受土体基础的影响。
因此,在设计中应考虑采取合适的地基加固措施,如地基处理、挖槽支护或灌浆加固等。
同时,考虑墙体的变形控制措施。
由于土体具有压缩性和膨胀性,挡土墙在长期荷载作用下会发生变形。
为了控制墙体的变形幅度,可以采取措施,如设置预留缝隙、增设排水系统或使用监测仪器实时监控。
浅析水工挡土墙设计要点

浅析水工挡土墙设计要点较为简单,因此在大型建设项目中,其设计优化经常很容易被忽略。
设计一个挡土墙很简单,但是要设计出既能满足建设要求而又合理经济的水工挡土墙,不仅断面需选择合适的工况、几何学、物理学参数,计算出较切合实际的土压力,还要考虑在浸水条件下,要确定特征水、考虑浸水对墙后土压力的影响。
一、水工挡土墙设计考虑因素在工程实际应用中,水工挡土墙作为一种浸水挡土墙,其与一般的挡土墙的应力分析有所不同。
水工挡土墙的断面布置不仅需选择合适的工况、几何学、物理学参数,计算出较切合实际的土压力,还要考虑挡土墙在浸水条件下,浸水对墙后土压力的影响,而这一影响要依照特征水和水文条件进行综合考虑。
二、水工挡土墙的浸水作用原理由于考虑水工挡土墙必须有浸水效果,因此水对挡土墙的作用力以及水工挡土墙在有水条件下运用的影响情况分析,必须作为水工挡土墙结构设计考虑的重点。
根据建模分析及水工试验表明,水工挡土墙在浸水之后,将会收到以下各种因素的影响:①主动土压力减少。
②砂性土的内摩擦角在浸水情况下保持不变,受水的影响不大;但是粘性土在浸水后,其粘性指标值将会降低,造成主动土压力的增加。
③浸水部分的水工挡土墙墙背和墙面都受到静水压力作用,当挡土墙前后水一致时两者相互平衡,静水压力作用相互抵消;但是如果两者之间出现水落差时,墙身会受到静水压力差的作用,水工挡土墙的基底将受扬压力的作用。
④如果墙外水发生骤降,或者雨后雨水下渗在墙后填料内出现渗流时,土层填料还会受到渗流动水压力的作用。
综合以上这四种情况,除了按照非水工环境条件下的挡土墙进行土力学分析计算以外,还要考虑这四种情况同时出现或者部分出现时,对于挡土墙安全系数的确认,取得最优值参数。
三、水工挡土墙的设计演算水工挡土墙的设计布置计算一般分为荷载组合选取及计算、工况条件分析等等,必须经过多种环境因素的建模分析,才能最终得出最优化的参数值。
1.水工挡土墙在浸水条件下的荷载及组合情况分析作用在水工挡土墙边墙上的荷载可分为基本荷载和特殊荷载,基本组合由基本荷载组成,特殊组合由基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。
挡土墙设计解读

一、挡土墙的介绍1.定义挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。
2.各部分的名称在挡土墙横断面中,与被支承土体直接接触的部位称为墙背;与墙背相对的、临空的部位称为墙面;与地基直接接触的部位称为基底;与基底相对的、墙的顶面称为墙顶;基底的前端称为墙趾;基底的后端称为墙踵。
3.应用范围路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙1.陡坡地段;2.为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段;3.可能产生塌方、滑坡的不良地质地段;4.高填方地段;5.水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段;6.为节约用地、减少拆迁或者少占用农田的地段;7.为保护重要建筑物、生态环境或其他特殊需要的地段。
二、挡土墙的分类1.按挡土墙的位置来分划分,我们一般将挡土墙分为以下几种类型:路堑挡土墙:设置在路堑边坡底部,主要用于支撑开挖后不能自行稳定的山坡,同时可减少挖方数量,降低挖方边坡的高度。
路肩挡土墙:设置在路肩部位,墙顶是路肩的组成部分,其用途与路堤墙相同。
它还可以保护临近路线的既有的重要建筑物。
路堤挡土墙:设置在高填土路提或陡坡路堤的下方,可以防止路堤边坡或路堤沿基底滑动,同时可以收缩路堤坡脚,减少填方数量,减少拆迁和占地面积。
山坡挡土墙:设置在路堑或路堤上方,用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层、破碎岩层或山体滑坡浸水挡土墙:沿河路堤,在傍水的一侧设置挡土墙,可以防止水流对路基的冲刷和侵蚀,也是减少压缩河床的有效措施2.按照挡土墙的结构形式划分,我们一般将挡土墙分为以下几种类型(这里只涉及几种常见的挡土墙):重力式挡土墙:是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。
它是我国目前常用的一种挡土墙。
常见的重力式挡土墙高度一般在5~6 m以下,大多采用结构简单的梯形截面形式,对于超高重力式挡土墙(一般指6m以上的挡墙)即有半重力式、衡重力式等多种形式。
重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为以下几种类型(如下图):重力式挡土墙和悬臂式挡土墙的示意图(如下图):薄壁式挡土墙:包括悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙两种;一般墙高6m以内采用悬臂式,6m以上采用扶壁式•悬臂式挡土墙:是由立板(墙面板)和底板(墙趾板和墙踵板)两部分组成,一般形式为如下图所示:•扶壁式挡土墙:当挡土墙的墙高h>10m时,为了增加悬臂的抗弯刚度,沿墙长纵向每隔0.8-1.0m,设置一道扶壁锚定式挡土墙:包括锚杆式和锚定板式两种▪锚杆式挡土墙:是由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面,与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。
挡土墙的设计与施工技术研究

挡土墙的设计与施工技术研究一、引言挡土墙是一种常见的土木工程结构,用于抵御土体的侧推力和滑动力,以确保土地的稳定性。
它广泛应用于道路、桥梁、建筑物、隧道、水库等工程中。
本文将探讨挡土墙的设计与施工技术,包括设计要素、施工方法和常见问题的解决方案。
二、设计要素1. 土体特性:挡土墙的设计需要充分考虑土体的力学特性,包括土壤的类型、压实度、内摩擦角等参数。
根据不同的土体特性选择合适的挡土墙类型,如重力墙、钢筋混凝土墙、挖土支撑墙等。
2. 施工条件:在设计挡土墙时,必须考虑施工条件,包括土地的坡度、土壤水分含量、地下水位等因素。
如在陡峭的斜坡上设计挡土墙时,需要采取防滑措施,如增加反滑板的倾斜角度和长度。
3. 荷载计算:根据工程的荷载要求,计算挡土墙需要承受的作用力,包括活荷载、静荷载和地震力。
这些荷载将影响挡土墙结构和材料的选取。
4. 排水设计:挡土墙必须保持良好的排水性能,以避免土体饱和和土壤的液化现象。
合理设计挡土墙的排水系统,确保土体的稳定性。
5. 安全系数:设计挡土墙时必须考虑安全系数的要求。
通常,挡土墙的安全系数应大于1.5,以确保在荷载和地震等突发情况下,结构能够安全稳定地工作。
三、施工方法1. 基坑开挖:根据设计要求,先进行基坑开挖工作。
采用适当的基坑支护措施,避免基坑塌方,确保施工人员的安全。
2. 墙体建设:按照设计要求,在基坑内逐层建设挡土墙。
根据挡土墙的类型不同,采用不同的施工工艺和材料。
例如,钢筋混凝土墙可以采用钢筋焊接和混凝土浇筑的方式进行施工。
3. 排水系统建设:在挡土墙内部设置排水管道,保证土体的排水性能。
排水管道的布置应合理,确保整个挡土墙内部土体的排水畅通。
4. 后续处理:挡土墙施工完成后,需要进行后续处理工作,如复土、绿化等。
这些工作有助于提高挡土墙的美观性和环境适应性。
四、常见问题及解决方案1. 挡土墙的渗漏:挡土墙存在渗漏问题时,可采取增加拦水帷幕、设置排水管道等方式解决。
挡土墙设计-1

挡土墙设计-1在土木工程领域中,挡土墙是一种常见且重要的结构,用于支撑土体或防止土体坍塌。
它在道路、桥梁、水利工程以及建筑等方面都有着广泛的应用。
接下来,让我们一起深入了解一下挡土墙的设计。
挡土墙的主要作用是承受土体的侧向压力,保持土体的稳定。
根据其结构形式和材料的不同,可以分为重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆式挡土墙等多种类型。
重力式挡土墙是依靠自身的重量来抵抗土体压力的。
这种挡土墙通常由块石、混凝土或浆砌片石等材料砌筑而成。
它的优点是结构简单、施工方便、造价较低,但自重大,对地基承载力要求较高。
悬臂式挡土墙则是由立壁和底板组成,通过悬臂的结构形式来抵抗土体压力。
这种挡土墙适用于墙高较大、地基承载力较低的情况。
扶壁式挡土墙是在悬臂式挡土墙的基础上增设扶壁,以增加其稳定性和抗弯能力。
锚杆式挡土墙是通过锚杆将挡土墙与稳定的地层连接在一起,利用锚杆的拉力来抵抗土体压力。
这种挡土墙适用于高陡边坡和地质条件较差的地区。
在进行挡土墙设计之前,需要对工程现场的地形、地质条件、土体性质、水文情况等进行详细的勘察和分析。
这些因素将直接影响挡土墙的选型、尺寸和稳定性。
首先,要确定挡土墙的设计荷载。
土体的侧向压力是挡土墙设计中最主要的荷载,其大小和分布与土体的性质、墙高、填土坡度等因素有关。
通常可以采用库仑土压力理论或朗肯土压力理论来计算。
其次,要根据设计荷载和工程要求选择合适的挡土墙类型。
在选择时,需要综合考虑工程造价、施工难度、结构稳定性等因素。
然后,进行挡土墙的尺寸设计。
包括墙高、墙顶宽度、墙底宽度、立壁坡度、底板厚度等。
这些尺寸的确定需要满足结构强度、稳定性和变形要求。
在结构强度方面,要对挡土墙的立壁、底板等构件进行抗弯、抗剪和抗压验算,确保其能够承受设计荷载。
稳定性验算也是挡土墙设计中至关重要的环节。
包括抗滑移稳定性、抗倾覆稳定性和地基承载力验算。
抗滑移稳定性是指挡土墙在土体压力作用下不会沿基底发生滑移;抗倾覆稳定性是指挡土墙不会绕墙趾发生倾覆;地基承载力验算是确保挡土墙基础下的地基能够承受上部传来的荷载,不发生过大的沉降和不均匀沉降。
重力式挡土墙设计

重力式挡土墙设计一、引言挡土墙被广泛应用于各类工程中,用于实现土体的稳定和防止土体滑动。
其中,重力式挡土墙以其结构简单、施工便捷、经济高效的特点,成为常见的土木工程中的挡土墙类型之一。
本文将重点探讨重力式挡土墙的设计原理、主要构造要素以及设计考虑因素。
二、设计原理重力式挡土墙设计的核心原理是通过墙体的自重和基底的摩擦力来平衡土体的侧压力,确保墙体的稳定性。
具体而言,设计要满足以下原理要求:1. 墙体自重原理:重力式挡土墙的墙体自重应足够大,能够抵抗土体的侧压力,防止挡土墙的倾覆和滑动。
2. 基底摩擦力原理:墙体与基底之间的摩擦力对于防止土体滑动至关重要。
设计中需考虑墙体和基底材料的摩擦系数,并通过增大基底面积或采用摩擦锚杆等手段增加摩擦力。
3. 合理的墙体倾角:根据土体性质和工程条件等因素,确定合理的墙体倾角,使其既能满足结构稳定性要求,又能在经济和施工上具备可行性。
三、主要构造要素重力式挡土墙的设计还需关注以下主要构造要素:1. 挡土墙墙体:墙体通常采用混凝土或砌石,具备足够的自重和抗压强度。
墙体厚度和高度需要根据设计土体的压力和墙体所需的稳定性来确定。
2. 墙顶板:墙顶板承受着来自土体和荷载的压力,应具备足够的承载能力和平整度。
一般采用预制混凝土板或钢筋混凝土板。
3. 排水系统:重力式挡土墙需要考虑土体的排水问题,避免水分对土体稳定性的影响。
设计中应合理布置排水孔或排水管,确保土体排水畅通。
四、设计考虑因素在进行重力式挡土墙设计时,还需考虑以下因素:1. 土体性质:重力式挡土墙设计应根据实际土体的性质、强度参数和侧压力等因素进行合理选择和计算。
2. 设计荷载:考虑到挡土墙可能承受的附加荷载,如交通荷载、地震荷载等,需对设计荷载进行充分的考虑。
3. 稳定性分析:通过进行稳定性分析,确认挡土墙在不同工况下的稳定性,并进行结构上的调整和优化。
4. 施工和维护性:设计中需考虑施工的可行性和墙体的日常维护要求,确保设计方案的可操作性和长期可靠性。
挡土墙设计浅谈

浅谈护坡、挡土墙设计随着国民经济发展水平的不断提升,基本建设投入的增长,建设用地资源越来越馈乏,建设用地向远离城市的地区延伸,场地的复杂性增加了。
山地、坡地、人工回填的场地越来越多,场地的护坡、挡土墙的设计项目日趋增多。
在实际工作中如何做到保证场地的护坡、挡土墙的安全,既节省工程造价又能使设计与环境有机结合,起到美化环境的作用。
是工程师们必须思考的一个问题。
根据本人在工作中的经验,从设计的角度对护坡、挡土墙设计作一些探讨。
一.边坡在地表标高发生突变处,较高的侧面称为边坡。
按边坡的形成原因,分为天然边坡和人工边坡。
天然边坡也称自然山体边坡,是指在自然地质作用下形成的山体斜坡、河谷岸坡、冲沟岸坡、海岸陡崖等;人工边坡也称工程边坡,是指在人类的工程活动中形成的斜坡,例如:基坑边坡、路堤边坡、路堑边坡、露天采矿边坡、堆料边坡、土石坝边坡,以及在水利工程中常见的渠道、船闸、溢洪道、坝肩边坡等。
按边坡体介质的构成情况,边坡又可分为石质边坡和土质边坡。
边坡在一定的地形地貌、地质构造、岩土性质、水文地质等自然条件下,由于地表水及地下水的作用或地震、爆破、切坡、堆载等因素的影响,其斜坡上的土石体在重力作用下失去原有的稳定状态,沿着斜坡方向向下做整体移动,这种现象称之为滑坡。
滑坡的发生可能是长期而缓慢的,也有可能是瞬间完成。
滑坡的规模有大有小,小型的滑坡的滑动土石体有数十立方米,中型的有数百立方米,大型的有数则有数千立方米至几亿立方米。
滑坡的规模越大它造成的危害就越大。
滑坡在其滑动的过程当中通常会形成一系列的形态特征,这些形态特征就是我们识别滑坡的重要标志。
一个完整的滑坡一般都具有滑坡体、滑坡床、滑坡壁、滑坡台体、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂隙等特征。
滑坡体是边坡体上产生滑动的那一部分岩土体,简称滑体。
滑坡床是边坡中滑体之下固定未动的岩土体。
滑动面是滑体和滑坡床之间的界面,简称滑面。
滑坡壁是滑体最后保留在母体上的出露的陡峭滑动面。
直立式挡土墙设计要点浅析

直立式挡土墙设计要点浅析文章通过算例,对重力式挡土墙进行计算,然后与选用04J008挡土墙进行对比分析,提出挡土墙设计的要点与建议。
希望通过文章的分析,能够为相关人士提供一定的参考和借鉴。
标签:重力式挡土墙;回填土;土压力在厂区、道路、河道等土建工程中,往往会遇到上下地面高差较大的情况,当不能采取放坡处理或为了节约用地时,通常采用挡土墙结构来支挡。
而重力式挡土墙是实际工程中应用得较多的一种形式。
重力式挡土墙可分为三种不同的形式,仰斜式、直立式和俯斜式。
而普遍情况,选择直立式挡土墙作为支挡结构的应用最多。
1 直立式挡土墙直立式挡土墙是依靠墙体自重抵抗土压力的一种挡土墙形式,其自身截面较大,一般由块石与砂浆砌筑而成。
因为能够就地取材而且结构形式简单、施工技术比较成熟等优点,直立式挡土墙在土建工程中通常被广泛采用。
当然由于挡土墙的开挖土方和自身体积都较大,其施工周期也会比较长。
当挡土高度不超过6m、地质情况良好、周围没有相邻的构建筑物时,适合采用直立式挡土墙。
直立式挡土墙的顶宽大于500mm,底宽约为墙高的1/3。
为了减少墙身自重和增加墙体的抗倾覆的能力,地面以下部分可做成台阶式。
挡土墙底可做成逆坡或在基底设置混凝土凸榫来增大墙底的抗滑能力。
墙底埋深必须大于500mm。
2 挡土墙墙身材料挡土墙墙身材料通常选择块石。
主要有花岗岩、砂岩、石灰岩等;泥质砾岩不宜用作石料。
(1)块石的石料要求新鲜、完整。
风化和有裂缝的石料禁止使用。
也不能使用软化的岩石。
对石料外形应力求规整。
(2)胶结材料采用水泥砂浆、混合砂浆,小石子砂浆。
砂浆的性能要求与水工砂浆相同;对所用砂和小石子的要求与水工混凝土相同。
砌体常用的水泥砂浆的标号有M2.5、M5、M7.5、M10等。
在水泥砂浆中加入小石子为小石子水泥砂浆。
小石子的粒径一般不超过2cm。
小石子砂浆主要用于石料形状不规则的较大砌体。
与水泥砂浆相比,采用小石子砂浆可节约水泥和砂的用量,提高砌体强度。
挡土墙设计(很全面)(一)

挡土墙设计(很全面)(一)引言概述:挡土墙设计在土木工程中扮演着重要的角色,用于防止土地滑坡和土壤侵蚀等问题。
本文将从设计原则、工程材料、结构类型、施工方法和监测控制等方面全面介绍挡土墙设计的相关知识。
正文内容:1. 设计原则1.1 考虑土壤特性:设计过程中应充分考虑土壤的力学性质,如抗剪强度、压缩性和液化特性等。
1.2 确定地基条件:对挡土墙的设计应充分了解地基的类型和性质,确定适合的基础形式和尺寸。
1.3 考虑水分影响:挡土墙要考虑降雨和地下水对土体及结构的影响,采取合适的防水措施。
1.4 考虑荷载:挡土墙要根据设计荷载,确定合适的结构类型和尺寸,以确保安全可靠。
2. 工程材料2.1 壤土:选用合适的土体材料,考虑土壤的稳定性和排水性能。
2.2 砖石:挡土墙可选用砖石材料进行建造,要考虑砖石的强度和耐久性。
2.3 预制板材:采用预制板材作为挡土墙的结构材料,具有施工速度快、质量可控的优势。
2.4 钢筋混凝土:挡土墙采用钢筋混凝土结构,具有较好的抗震性能和承载能力。
3. 结构类型3.1 重力挡土墙:以自重为主要抵抗力的挡土墙结构,适用于较低的挡土高度。
3.2 块石挡土墙:采用块石堆砌构成的挡土墙,具有较好的抗坡度能力和抗滑性能。
3.3 框架挡土墙:挡土墙采用钢筋混凝土框架结构,具有较好的刚度和稳定性。
3.4 跳墙:跳墙是一种新型的挡土墙结构,通过斜坡和壁板的组合实现土体自重的平衡。
4. 施工方法4.1 挡土墙基础施工:基础施工包括地基处理、基础开挖和基础填筑等工程。
4.2 挡土墙支护及固结:利用支撑系统对挡土墙进行支护,如钢支撑、土钉和锚杆等。
4.3 应力调整:挡土墙施工过程中要进行应力调整,控制土体变形,确保结构的稳定性。
4.4 坡面护面:挡土墙的坡面需要进行护面处理,可采用混凝土喷涂、草皮覆盖等方法。
4.5 排水系统:为了保证挡土墙的排水性能,需要建立合理的排水系统,包括排水管网和防渗设施。
挡土墙设计(很全面)(二)

挡土墙设计(很全面)(二)引言概述:挡土墙是一种用于抵御土壤压力、防止土方坍塌并保护土地稳定的结构。
在挡土墙的设计过程中,需要考虑多个因素,如土壤性质、挡土墙的高度和形状、排水系统等。
本文将从五个大点出发,详细阐述挡土墙设计的相关内容。
正文:1.土壤性质1.1 确定土壤的粒径组成和颗粒间的摩擦力1.2 测定土壤的压缩特性和剪切强度1.3 评估土壤的均匀性以及可能的下滑和滑动问题1.4 确定土壤对水的渗透性和膨胀性2.挡土墙高度和形状2.1 根据挡土墙所处的地形和地势确定墙的高度和形状2.2 选择合适的挡土墙类型,如重力式墙、反力式墙或混合式墙2.3 考虑挡土墙的倾斜度和抗滑稳定性2.4 考虑挡土墙顶部的平台宽度和坡度,以便安置材料和保证施工安全3.排水系统3.1 确定挡土墙附近的地下水位及其对墙体的影响3.2 设计排水系统,包括排水管道和排水带,以防止水压力对挡土墙施加影响3.3 考虑降低土壤饱和度和渗流速度的措施,如过滤材料和渗流控制层4.材料选择和加固4.1 选择合适的材料,如混凝土、钢筋和土工合成材料4.2 确定合适的挡土墙加固方法,如使用锚杆、土钉或地钉增加墙体的抗滑稳定性4.3 对挡土墙进行合适的排水和防腐处理,以延长其使用寿命4.4 考虑挡土墙的可持续性,并选择环保材料和施工技术5.施工和监测5.1 制定详细的施工方案,包括挖掘、倾倒和加固等步骤5.2 进行施工监测,包括墙体位移和应力的测量,以确保施工质量和墙体稳定性5.3 对施工过程中的问题进行及时处理,如土体塌方、墙体开裂等5.4 进行施工工艺和安全培训,以确保施工人员的安全意识和技能总结:挡土墙设计是一个复杂而全面的过程,需要考虑土壤性质、挡土墙高度和形状、排水系统、材料选择和加固,以及施工和监测等因素。
仔细规划和设计可以确保挡土墙在长期使用中保持稳定和安全,有效地防止土方坍塌和土壤侵蚀。
通过不断优化和创新,挡土墙设计可以更好地适应各种地质环境和工程需求。
挡土墙设计

引言:挡土墙作为一种重要的土木工程结构,被广泛应用于土方工程中。
挡土墙的设计在工程中起着至关重要的作用,它不仅能提供土方的稳定性,还能起到美化环境的作用。
本文将围绕挡土墙设计展开,首先概述挡土墙的概念和作用,然后从土体力学、结构设计、材料选择、施工技术和维护保养五个大点进行详细阐述。
概述:挡土墙是一种利用人工建筑物或自然物理原理抵抗土压力,阻挡土体势力,确保土方工程的稳定性的结构工程。
挡土墙的设计旨在合理利用材料和力学原理,使挡土墙能够承受土压力、水压力和地震力等外荷载。
挡土墙的设计应考虑土体的特性、工程环境和施工条件等多个因素,以确保其可靠性和稳定性。
正文:1. 土体力学1.1 土体性质分析分析土体的物理性质、力学性质和渗透性等指标,确定土体的整体特性,为挡土墙的设计提供基础数据。
1.2 土压力计算通过应力平衡原理和土体力学理论,计算土压力分布及作用方向,确定挡土墙的最大承载能力和稳定性。
1.3 土体变形与排水分析土体的变形特性和排水性能,确定挡土墙的墙体结构和土工材料的选择,以保证挡土墙的稳定性和抗滑安全系数。
2. 结构设计2.1 挡土墙结构类型选择根据工程要求和土体特性,选择适合的挡土墙类型,如重力式挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、悬臂式挡土墙等。
2.2 墙体几何形状设计根据土体力学分析和结构设计原理,确定挡土墙的几何形状,在满足稳定性要求的前提下尽可能减小材料消耗。
2.3 构造件设计设计挡土墙的构造件,如加强筋、排水设施、防渗措施等,以提高墙体的整体强度和抗渗性。
3. 材料选择3.1 挡土墙材料分析分析常用挡土墙材料的特性,如混凝土、钢筋、填料等,确定其适用范围和性能指标。
3.2 材料强度评定根据挡土墙的设计要求,评定材料的强度和耐久性,确保材料的质量和可靠性。
3.3 填料材料的选择根据不同挡土墙的设计要求,选择合适的填料材料,如砾石、碎石、沙土等,以提高墙体的稳定性和抗渗性。
4. 施工技术4.1 墙体基础施工根据土壤地质条件,选择适合的基础施工方法,如浅基础、深基础等,确保基础的承载力和稳定性。
挡土墙结构设计及稳定性分析

挡土墙结构设计及稳定性分析挡土墙是用于抵抗土壤侧压力的重要土木工程结构。
本文将对挡土墙的结构设计和稳定性分析进行详细讨论。
1. 结构设计1.1 挡土墙类型选择根据实际工程需求,我们可以选择不同类型的挡土墙,包括重力式、抗滑桩墙、悬臂式等。
结合实际工地条件和经济性考虑,选择最适合的挡土墙类型。
1.2 挡土墙材料选择挡土墙的材料应具备一定的强度和稳定性。
常用的挡土墙材料包括混凝土、钢筋混凝土、木材等。
根据工程要求和可行性分析,进行材料选择。
1.3 挡土墙几何形状设计挡土墙的几何形状直接影响其受力性能和稳定性。
根据土壤性质、坡度要求和工程经济性等多方面考虑,设计出适合的挡土墙几何形状,包括墙高、墙宽、坡度等。
1.4 挡土墙加固设计有时需要对挡土墙进行加固设计,以增强其稳定性和承载能力。
常见的加固方式包括设置加强筋、反滑桩、土钉等,根据具体工程需要进行加固设计。
2. 稳定性分析2.1 侧滑稳定性分析侧滑是指挡土墙在土壤侧向压力作用下发生整体向下滑动的失稳现象。
为保证挡土墙的稳定性,需要进行侧滑稳定性分析。
根据几何形状、土壤参数和水平力作用等,计算挡土墙的抗滑稳定系数。
2.2 坡顶稳定性分析坡顶稳定性是指挡土墙上部土体的稳定性。
挡土墙顶部的土体受到水平压力的作用,容易发生滑动或倾覆。
通过计算坡顶稳定系数,评估挡土墙顶部土体的稳定性。
2.3 抗倾覆稳定性分析抗倾覆稳定性是指挡土墙防止倾覆的能力。
倾覆是指挡土墙顶部土体因受到力矩作用而产生跨越顶部边缘的失稳现象。
通过计算抗倾覆稳定系数,评估挡土墙的抗倾覆能力。
2.4 底座稳定性分析底座稳定性是指挡土墙底部土体的稳定性。
挡土墙底部土体受到挡土墙重力和土壤侧向压力的共同作用,容易发生沉降或倾斜。
通过计算底座稳定系数,对挡土墙底部土体的稳定性进行评估。
在挡土墙结构设计和稳定性分析过程中,需要充分考虑土壤特性、地质条件和工程经济性等因素。
合理设计和稳定性分析可以确保挡土墙结构的可靠性和安全性。
挡土墙该如何设计,看这篇都懂了!(一)

挡土墙该如何设计,看这篇都懂了!(一)引言概述:挡土墙是一种用于抵抗土壤侧向力,保护土质结构稳定的结构物。
设计合理的挡土墙能够有效降低土壤侧向压力,避免土壤失稳滑动,提供良好的土壤保护和土地利用效益。
本文将介绍挡土墙的设计原则和要点,帮助读者更好地理解挡土墙的设计方法。
正文:1. 确定挡土墙的功能需求- 分析周边环境和土壤特性,确定挡土墙的荷载承受能力需求。
- 考虑工程项目需求,确定挡土墙的高度、长度和倾角等基本参数。
- 确定挡土墙的美观要求和使用寿命等因素,以满足实际应用需求。
2. 选择合适的挡土墙结构类型- 常见的挡土墙结构类型包括重力式、钢筋混凝土墙、路堤、桩墙等。
根据具体工程情况,选择合适的挡土墙结构类型。
- 考虑挡土墙的施工条件和成本,选择经济合理的结构类型。
- 考虑挡土墙的环境适应能力和保护效果,选择能够满足工程要求的结构类型。
3. 设计挡土墙的稳定性- 分析挡土墙所承受的水平和垂直荷载,计算土壤的侧向压力和倾覆力矩。
- 根据土壤的力学特性,设计合理的挡土墙高度、倾角和土壤排水系统,以提高挡土墙的稳定性。
- 通过进行斜坡防护和减少挡土墙面的水分渗透,提高挡土墙的长期稳定性。
4. 设计挡土墙的材料和细节- 选择合适的材料,如混凝土、钢筋等,以满足挡土墙的荷载承受能力和耐久性要求。
- 设计挡土墙的细节,如墙体厚度、加密筋的数量和布置,以保证挡土墙的整体强度和稳定性。
- 考虑挡土墙与地面结合的细节处理,如基底处理、挡土墙与地基接触的处理等,以确保挡土墙与周边环境的良好连接。
5. 进行挡土墙的监测和维护- 建立挡土墙的监测系统,定期检查挡土墙的变形、裂缝等情况,及时采取补强措施。
- 做好挡土墙的维护工作,包括清理排水系统、处理墙体渗漏和渗水问题等,以延长挡土墙的使用寿命。
总结:挡土墙的设计是一个复杂的工程,需要考虑多个因素。
通过合理确定功能需求、选择合适的结构类型、设计稳定性、选择适当的材料和细节处理,以及进行有效的监测和维护,可以确保挡土墙的设计合理性和工程质量。
挡土墙的设计与建造技术

挡土墙的设计与建造技术挡土墙是一种用于防止土体坡面滑坡和土体堆积的结构工程,广泛应用于土木工程领域。
本文将介绍挡土墙的设计和建造技术。
一、挡土墙的设计挡土墙的设计需要考虑多个因素,包括支撑结构、土体性质、地质条件等。
1. 支撑结构的选择挡土墙的支撑结构有多种选择,常见的包括重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、橡胶挡土墙等。
不同的挡土墙结构适用于不同的土质条件和土体高度,设计师需要综合考虑工程实际情况选择最合适的支撑结构。
2. 土体性质的分析设计师需要对挡土墙所要抵抗的土体性质进行准确的分析。
包括土体的粘聚力、内摩擦角等参数,通过现场勘测和试验得出准确的数据,以便进行设计计算。
3. 地质条件的考虑地质条件对挡土墙的设计至关重要,例如地震、地下水位等都会对挡土墙的稳定性造成影响。
设计师需要充分考虑地质因素,进行相应的加固措施,确保挡土墙的稳定性。
二、挡土墙的建造技术挡土墙的建造需要严格按照设计要求进行,下面介绍几种常见的挡土墙建造技术。
1. 砌筑挡土墙砌筑挡土墙是一种常见的建造技术,它通过砌筑砖石、混凝土等材料来构建挡土墙的结构体系。
建造时需要注意砌筑质量,保证墙体的稳定性和整体坚固性。
2. 挤压桩挡土墙挤压桩挡土墙是一种利用挤压桩来构建挡土墙的建造技术。
挤压桩是一种特殊的桩基施工方法,将桩材逐段挤入地下形成挡土墙的支撑结构。
该方法施工便利,适用于较软土体条件。
3. 土工格栅挡土墙土工格栅挡土墙是一种利用土工格栅材料构建挡土墙的建造技术。
土工格栅是一种柔性材料,通过将其与土体紧密结合,形成具有较高抗滑稳定性的挡土墙结构。
此方法适用于土体较松散的情况。
三、挡土墙的维护管理挡土墙建造完成后,需要进行维护管理工作,确保其稳定性和使用寿命。
1. 定期巡检需要进行定期的挡土墙巡检,检查其结构是否受损、是否有渗漏等问题。
如发现异常情况,应及时采取修复措施。
2. 排水系统的维护挡土墙的排水系统对于墙体的稳定至关重要。
需要对排水系统进行定期清理和维护,确保其畅通和有效。
挡土墙设计详解

第25页/共80页
• 用混凝土挡土墙时,为了减少断面尺寸,可在墙背、墙趾处 设少量钢筋,称半重力式,一般适用于低墙。
第26页/共80页
二、薄壁式
原理:主要依靠底板上的填土重量来平衡侧向土压力。 墙身:钢筋混凝土结构 特点:墙身断面较薄 通常包括悬臂式、扶壁式和柱板式
第27页/共80页
悬臂式
按照结构形式:重力式、薄壁式、锚固式、垛式、加筋土
式。
第20页/共80页
一、重力式挡土墙:
原理:重力式挡土墙依靠墙身自重抵抗墙后土体的侧向压 力。 墙身:—般多用片(块)石砌筑,在缺乏石料的地区有时也 用混凝土修建。
可用干砌或浆砌,干砌仅适用于地震烈度低,墙高不 高(<6m),地基条件良好的的地段。 特点:断面尺寸较大、型式简单、施工方便,可就地取材, 适应性较强,故被广泛采用。
第10页/共80页
第11页/共80页
路肩挡土墙:支挡陡坡路堤下滑,抬高公路,收缩坡脚、
减少占地,减少填方量。
第12页/共80页
第13页/共80页
第14页/共80页
山坡挡土墙:用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破
碎岩层(需要时可分设数道)。
第15页/共80页
第16页/共80页
第17页/共80页
第52页/共80页
墙面:通常基础以上均为平面,当地面横坡比较陡时,墙 面可直立或外斜1:0.05到1:0.2,以减小墙高,当地面 横坡平缓时,墙面可放缓,一般可以采用1:0.2到1: 0.35较为经济,但不宜缓于1:0.4,以免过多增加墙高。 墙顶:对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60cm。 护栏:对于路肩挡土墙,如果高度较大,应设置护栏
挡土墙的设计与稳定性分析

挡土墙的设计与稳定性分析一、引言挡土墙是土木工程领域常见的一种结构,用于抵抗土壤侧压力,使土壤保持原有的稳定状态。
在设计挡土墙时,需要考虑土壤的特性、荷载条件、安全性等因素,并进行稳定性分析。
二、挡土墙的类型挡土墙可以分为重力式挡土墙和加筋挡土墙两种类型。
重力式挡土墙依靠自重来抵抗土壤的侧压力,通常用于高度较低的挡土墙。
而加筋挡土墙则在挡土墙内部设置加筋构件,提高了挡土墙的稳定性和承载能力,适用于较高的挡土墙。
三、挡土墙的设计1. 土壤特性的考虑:挡土墙设计的首要考虑是土壤的特性。
需要了解土壤的黏聚力、内摩擦角、重度等参数,以确定挡土墙的稳定性。
2. 荷载条件的分析:挡土墙所承受的荷载主要包括土壤侧压力、地震荷载和水压力等。
需要进行详细的荷载条件分析,以确保挡土墙能够承受这些荷载。
3. 结构选择和尺寸设计:根据土壤特性和荷载条件,选择适用的挡土墙类型,并进行尺寸设计。
需要考虑挡土墙的高度、底宽、坡度等参数。
同时,还需考虑挡土墙的排水系统以及地下水位等因素,确保挡土墙能够正常排水。
4. 材料选择和强度计算:挡土墙的材料选择直接影响到挡土墙的稳定性和承载能力。
根据设计要求选择适当的材料,进行强度计算和验算。
四、挡土墙的稳定性分析1. 推土法:通过准确测量土壤的黏聚力和内摩擦角等参数,利用稳定性分析方法进行推土法分析,以确定挡土墙的稳定性。
2. 平衡法:采用平衡法分析挡土墙的稳定性,通过平衡土体受力和土壤侧压力来确定挡土墙的稳定状态。
包括静力平衡法和极限平衡法两种方法。
3. 数值模拟:利用数值模拟方法,通过建立模型,模拟挡土墙受力情况,计算挡土墙的安全系数。
常用的数值模拟方法有有限元法和边坡平衡法等。
五、挡土墙的加筋设计加筋挡土墙相对于重力式挡土墙具有更高的稳定性和承载能力。
在加筋挡土墙的设计中,还需要考虑加筋材料的选择和布置以及加筋构件的尺寸等因素。
1. 加筋材料的选择和布置:根据设计要求选择适当的加筋材料,如钢筋、钢丝网等,确定加筋材料的布置方式,以提高挡土墙的稳定性和抗侧压力能力。
浅析山区公路挡土墙设计

浅析山区公路挡土墙设计浅析山区公路挡土墙设计导语:一般地区挡土墙根据挡土墙的设置位置不同,分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。
设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙;墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙;设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙;设置于山坡上,支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。
1前言公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体,防止填土或土体变形失稳的一种构造物。
在路基工程中,挡土墙可用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,并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。
挡土墙的形式多种多样,按其结构特点,可分为:石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型;按其中路基横断面上的位置,又可分:路肩墙、路堤墙及路堑墙;按所处的环境条件,又可分为:一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。
考虑挡土墙设计方案时,应与其他工程方案进行技术经济比较,分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性,然后才确定设计方案,并根据实际情况进行挡土墙的选型。
在山区公路中,由于地形条件更为复杂,地势更为陡峭,因此,挡土墙的应用更为广泛。
近几年来,笔者参加了二十多段、共三百多公里的山区公路(二、三级)的设计,主要负责路基防护工程,特别是挡土墙的设计,对山区公路挡土墙的设计积累了一定的经验与体会,在此提出,仅供同类工程设计时参考。
2挡土墙设计的基础资料及设计参数2.1基础资料挡土墙设计时,必须具备以下资料:路线平面图、纵断面图、横断面图,地质资料(包括工程地质勘察报告、工程物探报告),地震勘探报告,水文资料,总体设计资料及构造物一览表等。
2.2设计参数的选取2.2.1墙背填料的物理力学性质对于山岭重丘二、三级公路的挡土墙设计,当缺乏试验数据时,填料的计算内摩擦角及容重可参照表1及表2选用:表1填料内摩擦角ψ参考值表2 填料标准容重对于浆砌片石墙体、排水条件良好,均可采用δ=ψ/2。
挡土墙结构设计与稳定性分析

挡土墙结构设计与稳定性分析一、引言挡土墙是一种广泛应用于土方工程中的结构,其主要作用是防止土方滑坡和侧方土体塌方。
本文旨在探讨挡土墙的结构设计原理和稳定性分析方法,以指导工程实践中的设计和施工。
二、挡土墙的结构设计原理挡土墙的结构设计需要考虑以下几个方面:1.土方类型:挡土墙的设计首先要考虑背后的土方类型。
不同类型的土方有不同的力学特性,需要采用相应的设计方法来保证结构的稳定性。
2.墙体结构形式:常见的挡土墙结构形式包括重力墙、加筋土墙、悬臂式墙等。
具体选择哪种结构形式应根据土方的高度、坡度以及工程经济性等因素综合考虑。
3.墙体材料:挡土墙的材料选择需要具有足够的强度和稳定性,常见的材料有钢筋混凝土、钢板桩、砌石等。
要根据实际情况选择合适的材料,并考虑材料的耐久性和施工便利性。
4.水分管理:挡土墙在施工和使用过程中需要避免积水或过度排水,以免对墙体结构造成不良影响。
因此,设计中应考虑水分的排泄和防护措施。
三、挡土墙的稳定性分析方法挡土墙的稳定性分析是确保结构安全的重要步骤,常见的稳定性分析方法包括:1.平衡法:平衡法是根据结构平衡条件进行分析的方法,主要考虑挡土墙的自重和活动土压力之间的平衡关系。
通过计算静力平衡方程,确定墙体的稳定性。
2.强度法:强度法是通过比较墙体的安全系数来评估结构的稳定性。
根据土方的性质和墙体的结构形式选择合适的强度计算方法,以保证墙体具有足够的抗倾覆和抗滑动能力。
3.有限元法:有限元法是一种数值分析方法,适用于复杂挡土墙结构的稳定性分析。
通过建立数学模型,将挡土墙分割成有限个单元,利用计算机进行力学计算,得到墙体的应力和位移分布,进而判断结构的稳定性。
四、挡土墙的施工要点在挡土墙的施工过程中,需要注意以下几个要点:1.墙体基础:挡土墙的基础要具有足够的承载能力和稳定性,以保证墙体的整体稳定。
应根据土壤的承载能力和工程荷载确定合适的基础类型和尺寸。
2.施工质量:挡土墙的施工质量直接影响墙体的稳定和使用寿命。
挡土墙设计与结构分析

挡土墙设计与结构分析挡土墙是一种用于防止土体滑坡、崩塌以及土方坡面保护的结构,广泛应用于道路、铁路、水利工程等领域。
本文将进行挡土墙的设计与结构分析,并提供详细的内容回复。
1. 挡土墙的设计原则挡土墙的设计需要考虑以下几个主要原则:1.1 土体参数分析:对挡土墙所处地质条件进行全面的土体参数分析,包括土体的重度、内摩擦角、黏聚力等。
1.2 填料选择:选择合适的填料材料,通常选择具有良好的排水性能、较高的抗冲刷能力和较好的侧向约束能力的填料。
1.3 墙体高度与坡度:根据地质条件和挡土墙的用途确定墙体的高度与坡度。
较高的墙体需要采用更可靠的结构措施,如加固土钉等。
1.4 墙体稳定性:确保挡土墙的整体稳定,包括考虑对抗土压力、水压力和地震力的抗力能力。
1.5 排水系统设计:合理设计挡土墙的排水系统,确保排水畅通,避免水压力造成墙体失稳。
2. 挡土墙的结构类型挡土墙的结构类型多种多样,根据具体的工程条件和要求,可以选择以下几种常见的结构类型:2.1 重力挡土墙:通过墙体的自重和墙后土坡的抗压能力来抵抗土压力,适用于小坡高比、侧坡不坚固的情况。
2.2 叠合挡土墙:采用多层逐步退台的挡土墙结构形式,适用于挡土墙高度较大、侧坡较陡的情况。
2.3 填土墙:将填料填充到网格结构内,并加以锚固和加固措施,适用于基岩较浅、地基承载力较弱的情况。
2.4 挡土墙加固土钉:通过在挡土墙内增加土钉,提高墙体整体稳定性和抗滑能力,适用于高坡陡坎的情况。
2.5 挡土墙加筋土钉:在挡土墙内增设钢筋,通过钢筋与土体的相互作用提高墙体的整体性能,适用于土体较松散的情况。
3. 挡土墙的结构分析为保证挡土墙的稳定性和安全性,需要进行结构分析以评估墙体的受力性能。
3.1 土压力分析:根据土体参数、坡度和墙体形状,计算土压力的大小和分布情况,确定墙体受力情况。
3.2 应力分析:通过有限元分析等方法,计算挡土墙内部的应力分布情况,分析墙体各部分的受力情况。
挡土墙设计步骤详解(一)

挡土墙设计步骤详解(一)引言概述:挡土墙是一种用于控制土壤侵蚀和防止坡地滑坡的结构工程。
在挡土墙设计过程中,需要考虑多个因素,包括土壤性质、挡土墙高度、施工条件等。
本文将详细解析挡土墙设计的步骤,旨在帮助读者全面了解挡土墙设计的要点与技巧。
正文内容:一、确定设计参数1. 确定挡土墙的高度和坡度:根据土地类别和使用目的,确定挡土墙的高度和坡度,既要保证结构稳定性,又要兼顾美观与经济性。
2. 确定挡土墙的地基条件:调查勘探挡土墙所在地的地基情况,包括土层厚度、土壤类型、地下水位等,据此进行下一步设计。
二、选择合适的结构类型1. 重力式挡土墙:适用于稳定的土质和较小挡土高度,通过自身重力来抵抗土压力。
2. 反滑槽式挡土墙:适用于土质较松散或有流砂土的情况,通过反滑槽的作用来增加抗滑能力。
3. 框架式挡土墙:适用于大型挡土墙,通过框架结构来分散土压力和抵抗滑动力。
4. 蓄能式挡土墙:适用于较大高度的挡土墙,通过预应力或摩擦力来抵抗土压力。
三、进行荷载计算1. 计算土压力:根据土壤类型和挡土墙高度,采用合适的土压力理论计算土压力大小。
2. 计算水压力:如果挡土墙面临地下水或水库水压力,需根据水压力计算公式计算水压力大小。
3. 计算附加荷载:考虑挡土墙顶部的交通荷载、建筑物荷载等附加荷载对挡土墙的影响。
四、进行结构设计1. 设计挡土墙的尺寸:根据计算结果和结构类型,确定挡土墙的底宽、顶宽等尺寸参数。
2. 设计挡土墙的加固措施:针对土地条件和设计要求,设计挡土墙的加固措施,如设置加筋梁、铺设排水材料等。
五、进行稳定性分析1. 进行整体稳定性分析:分析挡土墙的整体稳定性,包括滑动检查、翻转检查和沉降检查等。
2. 进行局部稳定性分析:分析挡土墙不同部位的稳定性,如墙身、基础等。
总结:挡土墙设计步骤的详解,包括确定设计参数、选择合适的结构类型、进行荷载计算、进行结构设计以及进行稳定性分析。
这些步骤的全面执行可以确保挡土墙的安全稳定和合理经济。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
挡土墙设计浅析作者:来源:发表时间:2006-08-24 浏览次数:3575 字号:大中小1前言公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体,防止填土或土体变形失稳的一种构造物。
在路基工程中,挡土墙可用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,并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。
挡土墙的形式多种多样,按其结构特点,可分为:石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型;按其中路基横断面上的位置,又可分:路肩墙、路堤墙及路堑墙;按所处的环境条件,又可分为:一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。
考虑挡土墙设计方案时,应与其他工程方案进行技术经济比较,分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性,然后才确定设计方案,并根据实际情况进行挡土墙的选型。
在山区公路中,由于地形条件更为复杂,地势更为陡峭,因此,挡土墙的应用更为广泛。
近几年来,笔者参加了二十多段、共三百多公里的山区公路(二、三级)的设计,主要负责路基防护工程,特别是挡土墙的设计,对山区公路挡土墙的设计积累了一定的经验与体会,在此提出,仅供同类工程设计时参考。
2挡土墙设计的基础资料及设计参数2.1基础资料挡土墙设计时,必须具备以下资料:路线平面图、纵断面图、横断面图,地质资料(包括工程地质勘察报告、工程物探报告),地震勘探报告,水文资料,总体设计资料及构造物一览表等。
2.2设计参数的选取2.2.1 墙背填料的物理力学性质 对于山岭重丘二、三级公路的挡土墙设计,当缺乏试验数据时,填料的计算内摩擦角及容重可参照表1及表2选用:表1 填料内摩擦角ψ参考值土的种类 块石 大卵石、碎石类土小卵石、砾石、粗砂、石屑中、细砂、砂质土粉砂 粘土内摩擦角(°)45 40 35 30 26 14-21表2 填料标准容重土的种类 砾石、碎石、砾质土砂、砂质土粉土、粘性土 石灰土粉煤灰(ωl<50%) (石灰10%)容重(KN/m3) 20 19 18 18 152.2.2墙背摩擦角 填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。
山区公路中,对于浆砌片石墙体、排水条件良好,均可采用δ=ψ/2。
2.2.3基底摩擦系数 基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。
2.2.4地基容许承载力 地基容许承载力可按照《公路设计手册·路基》及有关设计规范规定选取。
2.2.5建筑材料的容重 根据有关设计规范规定选取。
2.2.6砌体的容许应力和设计强度 根据有关设计规范规定选取。
2.2.7砼的容许应力和设计强度 根据有关设计规范规定选取。
3 挡土墙的选型3.1 材料选择浆砌片石挡土墙取材容易,施工简便,适用范围比较广泛。
山区公路中,石料资源较为丰富,在挡土墙高≤10米时,因地制宜,采用浆砌片石砌筑,可以较好地满足经济、安全方面的要求。
3.2 截面形式选择根据挡土墙结构类型及其特点分析,当墙高<5时,采用重力式挡土墙,可以发挥其形式简单,施工方便的优势。
同时,由于山区公路地面横坡比较陡峭,若采用仰斜式挡土墙,会过多增加墙高,断面增大,造成浪费,采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。
一般在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下,才考虑采用仰斜式挡土墙。
当墙高≥5且地基条件较好时,采用衡重式挡土墙,可以有效地减小截面,节省材料。
3.3 位置选择在挖方边坡比较陡峭时,采用路堑挡土墙,可以降低边坡高度,减少山坡开挖,避免破坏山体平衡;在地质条件不良情况下,还可以支挡可能坍滑的山坡土体。
对于采用路肩挡土墙或路堤挡土墙,应结合具体条件考虑,必要时应作技术经济比较。
因为路堤挡土墙承受荷载较大,受力条件较为不利,截面尺寸也较大,所以录路堤墙与路肩墙的墙高或截面污工数量较为接近,基础情况相仿时,采用路肩墙比较有利。
4 土压力的计算挡土墙设计的经济合理,关键是正确地计算土压力,确定土压力的大小、方向与分布。
土压力计算是一个十分复杂的问题,它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。
计算土压力的理论和方法很多。
由于库伦理论概念清析,计算简单,适用范围较广,可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算,且一般情况下计算结果均能满足工程要求,因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。
4.1 库伦主动土压力计算公式及计算简图主动土压力计算公式:Eα=1/2γH2Ka式中:Eα——主动土压力(KN),γ——土的容重(KN/m3),H——挡土墙高(m) ,Ka——库伦主动土压力系数。
《公路设计手册·路基》中,以库伦理论为基础,按墙后填土表面的形状和车辆荷载分布情况的不同,推导出各种情况下的主动土压力计算公式,设计时可根据实际情况查表计算。
4.2 第二破裂面土压力的计算在挡土墙设计中,当墙背或假想墙背的倾角α1或α’1大于第二破裂面的倾角αi,或作用于墙背或假想墙背的土压力对墙背法线的倾角δ’小于或等于墙背摩擦角δ时,就会出现第二破裂面,这种情况下,应按破裂面出现的位置来求算土压力。
对于一般常用的俯仰式挡土墙,不会出现第二破裂面,对于衡重台较宽的衡重式挡土墙,则较易出现第二破裂面。
各种边界条件的第二破裂面主动土压力计算公式详见《公路设计手册·路基》。
因此设计过程中,应先采用试算的方法,判别第一破裂面出现的位置,计算破裂角,并根据计算所得的第二破裂面倾角判断是否会出现第二破裂面,然后再选用合适的公式计算主动土压力。
5 挡土墙的稳定验算及强度验算挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆,并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。
因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后,应进行墙的稳定及强度验算。
挡墙的验算方法有二种:一种是采用分项安全系数的极限状态法,另一种是总安全系数的容许应力法。
目前国内多数应用容许应力法设计挡土墙。
下面是采用容许应力法进行挡土墙验算的简介。
5.1 滑动稳定验算挡土墙沿基底的滑动稳定系数Kc应不小于1.3。
计算公式为:Kc= (W+Ey)f / Ex式中:W——挡土墙自重,衡重式时,包括衡重台上的土重(KN),Ex,Ey——主动土压力的水平和垂直分力(KN),f——基底摩擦系数。
设计中,为增加挡土墙的抗滑稳定性,常将基底做成向内倾斜,以增大滑动稳定系数。
基底斜坡坡度一般不超过1:5。
5.2 倾覆稳定验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数Ko应不小于1.5。
计算公式为:Ko=(WZw+EyZx)/(ExZy)式中:Zx——Ey对墙趾O点的力臂 (m),Zy——Ex对墙趾O点的力臂 (m),Zw——W对墙趾O点的力臂 (m)。
5.3 基底应力及偏心验算基底的合力偏心距e。
计算公式为:e=B/2-Zn=B/2-(WZw+EyZx-ExZy)/(W+Ey)在土质地基上,e≤B/6;在软弱岩石地基上,e≤B/5;在不易风化的岩石地基上,e≤B/4。
当e≤B/6时,墙趾和墙踵处的法向压应力为:σ1,2=(W+Ey)(1±6e/B)/B≤[σ]式中,[σ] ——地基土修正后的容许承载力(KPa)[σ]= [σo ]+K1γ1(B-2)式中,[σo ] ——地基土的容许承载力(KPa),K1——地基土容许承载力随基础宽度的修正系数,γ1——地基土的天然容重(KN/m3)。
当e>B/6时,基底出现拉应力,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布计算基底最大拉应力:σ1=2(W+Ey)/ 3Zn≤[σ]若出现负偏心,则上式的Zn改为(B-Zn)。
5.4 墙身截面强度验算通常选取一、两个截面进行验算。
验算截面可选在基础底面、1/2墙高处或上下墙交界处等。
墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。
剪应力包括水平剪应力和斜剪应力两种,重力式挡土墙只验算水平剪应力,而衡重式挡土墙还需进行斜截面剪应力的验算。
6 采取措施完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后,必须采取必要的措施,以保证挡土墙的安全性。
6.1 基础加固措施6.1.1 为减少基底压应力,增加抗倾覆的稳定性,在墙趾处伸出一台阶,以拓宽基底。
墙趾台阶的宽度不小于20cm,台阶高宽比可采用3:2或2:1。
6.1.2 地基为软弱土层时,可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填,以扩散基底压应力,满足设计要求。
6.2 排水措施对于浆砌石挡土墙,应在墙前地面以上设置一排泄水孔。
墙较高时,可在墙上部加设泄水孔。
泄水孔采用10×10cm的方孔或圆孔,孔眼间距2~3米,上下排泄水孔错开设置。
泄水孔进水口应设置反滤材料。
6.3 沉降缝与伸缩缝的设置为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂,需按墙高和地基性质的变异,设置沉降缝,同时,为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝,需设置伸缩缝。
挡土墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起,每隔10~15m 设置一道,缝宽2~3cm,自墙顶做至基底,缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青的木板等具有弹性的材料,沿墙的内、外、顶三侧填塞,填塞深度不小于15cm。
6.4 墙顶与路面的衔接当墙顶宽大于土路肩宽度时,挡土墙侵入土路肩部分应预留出相当于路面结构厚度部分以铺筑路面。
6.5 车辆安全行驶保障措施对于路肩墙,其墙顶面以下50cm采用C20砼浇筑,并预埋钢筋,在其上设置防撞栏或防撞墙。
7 材料要求7.1 石料须经过挑选,质地均匀,无裂缝,不易风化。
7.2 石料的抗压强度应不低于30MPa。
7.3 尽量采用较大的石料砌筑,块石应大致方正,其厚度不小于15cm,宽度和长度相应为厚度的1.5~2.0倍和1.5~3.0倍。
7.4 采用7.5号砂浆砌筑,10号砂浆勾缝。
8 设计体会8.1 设计参数的选取因用于计算主动土压力的库伦理论较适用于砂性土,而对于粘性土的压力计算会存在一定的误差,所以对于以粘性土做填料的挡土墙计算,设计参数如填料的内摩擦角等的取值应相对保守。
由于库伦理论是一种简化的土压力计算方法,所以对于以砂性土做填料的挡土墙,设计参数也应根据实际情况取相对保守值。
8.2 安全系数的选取对墙高≥6m的挡土墙,实际设计时建议将安全系数提高20%,以保证其安全性。
8.3 墙面坡的选取出于美观和施工方便的考虑,一段挡土墙通常都采用一个墙面坡。
对于山区公路挡土墙,采用较陡的墙面坡,可有效减小墙高,节省材料。
一般情况下,重力式挡土墙(俯倾式)、衡重式挡土墙墙面坡取1:0.05,仰斜式挡土墙的墙面坡取1:0.25,均能满足设计要求。
8.4 墙背坡的选取仰斜式挡土墙的墙背坡一般不超过1:0.3,具体结合开挖的临时边坡选取。
俯斜式挡土墙的墙背坡一般取1:0.2,随着墙高增加,墙顶宽度相应增大。