加筋土挡墙设计及算例1

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第二节 加筋挡墙结构计算
筋带的总长度由活动区长度和锚固区长度两部分组 成。筋带锚固长度计算不计车辆荷载引起的抗拔力，锚 固长度按式(a)计算。
路肩式挡土墙
L1i

K f Ti
2 f 'bi1zi
路堤式挡土墙
L1i

2
f
K f Ti
'bi 1zi 2h1
(a)
[Kf]—拉筋要求的抗拔稳定系数，一般取1.2~2.0； f'—拉筋与填土的摩擦系数； bi—第i单元拉筋宽度总和(m)； Ti—拉筋所受拉力(kN)。
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拉筋总长度按照下式计算:
Li L1i L2i
L1i—第i层稳定区内筋材长度(m) L2i—第i层活动区拉筋长度(m)
当 0 zi H1 时 当H1 zi H 时
L2i 0.3H
L2i

H zi
tg
β—简化破裂面的倾向部分与水平面的夹角
450
2
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第二节 加筋挡墙结构计算
拉筋长度的实际设计采用值，可按下列原则并满足挡 土墙内部稳定的要求统一、协调考虑采用。
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4、整体抗滑承载力分析
分析方法 ①条块法 ②整体法
第二节 加筋挡墙结构计算
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第三节 加筋挡土墙算例 （一）设计资料
1. 加筋土路肩墙墙高H=11m，分段长度为10m，形
式为路肩式挡土墙。
2. 路基宽度B=41m，路面宽度B｀=39.5m。可知路基
第二节 加筋挡墙结构计算
倾覆力矩 总和
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3、地基承载力分析 基底应力
第二节 加筋挡墙结构计算
（e≤L/6）
此时最小应 力为0
（e＞L/6）
不同地基偏 心矩不同
地基承载力验算
max
min
L / 6 (土质地基）
e
L/4
（岩石地基）
路面之间距离为0.75m。
CAT钢塑复合筋带的 拉力系有多根高强钢
3. 荷载标准为汽车—超20级。丝承担，外包裹层塑
4. 加筋体填料：墙后填土均为料砂主土要，起保砂护土作用容重
γ1=19KN/m3，计算内摩擦角φ=35°。墙体采用矩 形断面，加筋体宽为14m。
5. 筋带采用CAT钢塑复合筋带，宽度为30mm，厚度
摩擦加筋原理：加筋土视为组合材料，认为加筋土是 复合体结构（或称锚定式结构）
莫尔－库仑理论：加筋土视为均质各向异性材料，认 为加筋土是复合材料结构
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第二节 加筋挡墙结构计算 (一)车辆荷载换算
车辆荷载换算的等代均布土层厚度h按下式计算：
h G
Bl0
∑G ——布置在B × l0面积内的轮载或履带荷载，KN。 B——荷载布置长度 (m)。 l0——荷载布置宽度（m）。 r ——加筋体填土容重，kN／m3。
双面式加筋土挡土墙 无台阶式加筋土挡土墙 无面板加筋土挡土墙
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三、加筋土加固机理
第一节 概述
基本原理：在土中沿应变方向埋置具有挠性的拉筋材料，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。
解释和分析加筋土强度的两种观点
1965年法国普拉聂尔斯（Prageres）首次成功地修 建了一座公路加筋挡墙。我国于1979年首次在云南建成 加筋土挡墙试验工程。
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第一节 概述
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第一节 概述
一、结构与挡土原理
挡土原理
内部稳定：墙面所承受的水 平土压力依靠填料与拉筋的摩 擦力平衡
由《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）的相 关规定：
由图可计算出路基全宽布置12辆车荷载，活动区布置1 辆车荷载。
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第三节 加筋挡土墙算例
h1

G B0L0γ

12 550 41 19.35 19

0.43m
h2

G B0L0γ
路堤式挡土墙： Ti ( 1zi 2h1 ai )KiSxS y
γ1--挡土墙内填土重度(kN/m3)； γ2--挡土墙上填土重度(kN/m3)； h—车辆荷载换算的等代土层厚度(ｍ) h1—挡土墙上填土载换算的等代土层厚度(ｍ)
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第二节 加筋挡墙结构计算
第二节 加筋挡墙结构计算
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2．L0的取值规定 在内部稳定性分析中 ①当活动区进入路基宽度 时，分别用路基宽度和活 动区宽度计算等代土层厚 度h，取h较大者所对应的 L0； ②当活动区未进入路基宽 度时，取路基宽度。 外部稳定性验算取路基宽 度。
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③汽车—超20级作用时，取重车的扩散长度，但不超过20m。
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车辆的扩散长度B按下式计算： B=L'十a十(2H'十H)tan30°
式中： L'—汽车或平板车的前后轴距 (履带车为零)，m； a—车轮或履带的着地长度m； H'—加筋体上路堤高度m，如 右图所示； H—加筋体高度，m。

3.3
550
0.75 19.3519

0.59m
因为h2>h1，故L0=3.3m；hc=h2=0.59m 根据规范中公式：
Ti=Ki（r1hi+r1hc）sxsy
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Ki的计算按下列公式计算：
第三节 加筋挡土墙算例
计算得各层筋带所受拉力列于表-1中
（1）荷载布置长度B0的确定 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）的相关 规定如下图所示：
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第三节 加筋挡土墙算例
汽车—超20级中的重车为 550KN。 前后轴距： L'=3+1.4+7+1.4=12.8m， 车轮接地长度： a=0.2m，
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第三节 加筋挡土墙算例
因此，重车的扩散长度B0'为： B0'= L'+ a+（2H'+H）tg30。 =12.8+0.2+（2×0+11）tg30°=19.35m
由于扩散长度B0'=19.35m<20m 故取B0= B0'=19.35m
（2）荷载布置宽度L0的确定 根据《公路加筋土工程设计规范》（JTJ015-91）
破裂面把 加筋体分 成两部分
活动区的土体具有将 加筋条拔出土体的趋 势，该区摩擦力的方 向指向墙外；
稳定区的土体具有阻 止加筋条被拔出的趋 势。该区加筋条表面 的摩擦力方向指向墙 内。
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第二节 加筋挡墙结构计算
(三)筋带拉力与长度计算
筋带拉力与长度计算的基本方法是局部平衡法。局部平衡法 的原理是根据作用在填料中最大拉应力点上的应力，计算筋带最 大拉应力Tmax。如图下图所示，
第二节 加筋挡墙结构计算
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第二节 加筋挡墙结构计算
(二)加筋土挡土墙的破坏形式
① 拉筋断裂造成挡土墙破坏 内部稳定性计算
拉筋强度不足 拉筋与面板连接能力不足 超载 拉筋腐蚀
② 拉筋与土间结合力不足造成挡土墙破坏
③ 因外部不稳定造成挡土墙破坏
外部稳定性分析
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地基承载力低 沿基底抗滑稳定性不足 抗倾覆能力不够
的规定，挡土墙在进行内部稳定计算时，应当首先 判断活动区是否进入路基宽度，根据此情况决定L0的 限值，由于0.3H=0.3×11=3.3m，故活动区进入路面 宽度为2.55m，因此取路基全宽和活动区宽度分别进 行计算等代均布土层厚度h。
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第三节 加筋挡土墙算例
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第二节 加筋挡墙结构计算
筋条纵向拉应力分布特征
① 拉筋拉力的最大值在墙的内 部，T面/Tmax〈 0.75。
② 加筋土体中，最大拉力线通 过墙面角，在挡土墙上部， 最大拉力线与墙面的距离不 大于0.3H。
③ 加筋土体中，最大拉力线就 是可能的破裂面。
④ 最大拉力线的位置随加筋土工程的几何形状、荷载情况、基 础形式、土与拉筋间的摩擦力等因素而变化。
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第二节 加筋挡墙结构计算
在最大拉应力点上不存在切应力，主要是垂直应 力σv和水平应力σH。加筋层某一深度的水平应力σH用 筋带来局部平衡。
一般情况下，距墙顶面深度为Zi的第i层拉筋所受 的最大拉应力Ti为：
路肩式挡土墙： Ti (1zi 1h)KiSxSy
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第一节 概述
主要内容
第二节 加筋土挡土墙结构计算步骤
第三节 加筋土挡土墙算例
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第一节 概 述 加筋土是在土中加入加筋材料（或称筋带）的一种
复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的抗剪强度， 增加土体工程的稳定性。
外部稳定：复合结构形成的 土墙抵抗拉筋尾部填料所产生 的土压力
适 缺乏石料地区及大型填方工程；
用 条
用于一般地区的路肩式和路堤式挡土墙，但不应修建在滑
件 坡、水流冲刷和崩塌等不良地质地段。
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二、加筋土挡土墙类型
第一节 概述
类型 1、单面式加筋土挡土墙 2、有台阶式加筋土挡土墙 3、有面板加筋土挡土墙
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第二节 加筋挡墙结构计算
（四）外部稳定性计算
加筋土挡土墙
重力式挡土墙
地基承载力
验 算
抗倾覆
内 抗滑移
容 整体滑动
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1、抗滑移稳定性分析 抗滑移稳定系数水力平总抗和滑
水平滑移 力总和
2、抗倾覆稳定性分析
抗倾覆力
抗倾覆稳定系数矩总和
Sy=0.5m 9. 以荷载组合Ⅰ进行计算（见下表），[Kf]=2.0。
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第三节 加筋挡土墙算例
（二）内部稳定计 算 1.筋带受力计算 1、因挡土墙形式为路肩式挡土墙，所以不考虑加筋 体上部填土重力的等代土层厚度。 2、只计算汽车—超20级重车荷载作用下的等代土层 厚度hc。
1、墙高小于3m时，采用等长拉筋，拉筋长度≥3.0m； 2、墙高大于3m时，拉筋最小长度≥ 0.8H，且≥5.0m； 3、墙高大于3m时，可以考虑变换拉筋长度； 4、一处挡土墙拉筋不宜多于3种长度，相邻不等长拉筋 的长度差 ≥1.0m； 5、采用钢筋混凝土板条作为拉筋材料时，每节长度不 宜大于2.0m。
为2mm，容许拉应力[σL]=80Mpa。
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第三节 加筋挡土墙算例
6. 土与筋带之间的摩擦系数f*=0.4，加筋体与地基之 间的摩擦系数f=0.4。 7. 地基为粘土，容许承载力根据地质报告 8. 面板采用50×100cm板厚25cm，混凝土标号为25 号，筋带节点水平间距和垂直间距分别为：Sx=0.5m，
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第二节 加筋挡墙结构计算
在加筋体中，各层拉筋最大拉力点的连线就是 可能的破坏面。为了简化计算，近似地认为破裂面 是一条通过墙面板脚，在挡土墙的上部距面板背向 距离为0.3H的折线，如图简化破裂面图所示。
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第二节 加筋挡墙结构计算
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第三节 加筋挡土墙算例
筋带所受拉力计算表（垂直应力均匀分布法） 表—1
加筋层号 hi（m）
1
0.5
ki r1hi（kpa） r1hc（kpa）
0.413
9.5
11.21
2
1.0
0.4
19.0
11.21
3
1.5 0.387 28.5
11.21
4
2.0 0.374 38.0
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第二节 加筋挡墙结构计算
1．B的取值规定
①汽车—10级或汽车—15级作用时，取挡土墙分段长度，但不 大于15m。
②汽车—20级作用时，取重车的扩散长度，当挡土墙分段长 度在10m及以下时，扩散长度不越过10m；挡土墙分段长度在 10m以上时，扩散长度不超过15m。
11.21
5
2.5 0.361 47.5
11.21
6
3.0 0.348 57.0
11.21
7
3.5 0.335 66.5