悬臂式挡土墙分解

悬臂式挡土墙的设计
主要内容： 1.概述 2.构造要求 3.悬臂式挡土墙的设计
一、概述
悬臂式挡土墙是一种轻型、新型的支挡结构，广泛用于国 内外的公路、铁路工程中，该结构具有良好的社会效益。 由立臂、墙底板、凸榫组成，如图1所示，该种挡墙具有 以下特点：依靠自重和墙底板以上的填筑土体的重力维持 墙体的稳定，适用于石料匮乏的地区以及地基承载力较低 的填方地段，墙高一般小于6m。
4.3.2凸榫的高度
1 K c Es B BT 1 3 2 f 2 hT
p
1 1 2 p 3 1 t an 45 2 2
2， 上式中1 ， 3—墙趾、墙踵及凸榫前缘处基底的压应 力，其余符号同前
5.1立臂钢筋设计 （1）立臂受力钢筋直径不小于12mm，底部钢筋间距一 般采用100~150mm，顶端受力钢筋不应大于500mm （2）可将立臂钢筋切断，仅将1/4~1/3受力钢筋延伸到 板顶。钢筋切断部位应在理论切断点以上再加以钢筋锚固 长度25d~30d。 （3）分布钢筋直径为不小于6mm，间距40cm~50cm, 截面面积不小于立臂底部受力钢筋的10%。
一般水平设置，通常做成变厚度，底面水平，顶面则自与 立臂连接处向两侧倾斜。 墙底板由墙踵板和墙趾板两部分组成，其长度和高度由全 墙抗滑稳定性验算确定。底板在与立臂相接处厚度为 （1/12~1/10）H,而墙趾板与墙踵板端部厚度不小于 30cm；其宽度B可近似取（0.6~0.8）H，当遇到地下 水位高软弱地基时，B值应增大。
d ep 1 . 9 c 0 . 0 8 te f tk 所需受力面积按下式计算：
i
te sk
As Ap Ate Mk 0.8 7h0 As
f ck As bh 0 1 f y
2M 1 2 f ck b h 0

1:0
b
β
H h H1
B1
B2 B
B3
（3）当立臂面坡不垂直时，应该对按上两式墙踵板计算 的长度进行修正：
1 B3 mH 1 2
b
β
h
H1
1:m
B1 B2 B
H
B3
4.1.2墙趾板长度计算
（1）对于路肩墙（见图2）
2 0 H B1 0.5 fH 0.25( B2 B3 ) Kc 0 H
4.2.1立臂计算 立臂为固定在墙底板上的悬臂梁，各截面的剪力、弯矩计 算公式如下(计算简图如下所示)：
γh0Ka
Q1x z2h0 z Ka / 2
Q1
M1
H1
M1x z 2 3h0 z Ka / 6
x
Q1X
M1X
4.2.2墙踵板的内力
墙踵板是以立臂底端为固定端的悬臂梁，内力计算图下图 所示。
BT1
BT
BT2
σ3
σ1
三、悬臂式挡土墙的设计
拟定墙身截面
荷载计算
抗倾覆稳定性验算 满足 抗滑稳定性验算 满足 地基承载力验算 满足 结构设计 最大裂缝宽度验算 满足 满足 满足 不满足 加凸榫 不满足 加长墙踵板 满足 不满足
4.1.1墙踵板长度计算
墙踵板长度可按下式计算： 一般情况下：
（1）立臂
悬臂式支挡结构由立臂和墙底板两部分组成。为便于施工 立臂内侧做成竖直，外侧做成1:0.02~1:0.05的斜坡， 具体坡度值将根据立臂的强度和刚度要求确定。当支挡墙 高不大时，立臂可以做成等厚度的。墙顶的最小厚度通常 采用20~25cm。当墙高较高时，宜在立臂下部将界面加 厚。
（2）墙底板
5.墙体钢筋混凝土配筋设计
悬臂式支挡结构的立臂底板，按受弯构件计算。除构件正 截面受弯承载能力、斜截面承载能力需要验算外还需要进 行裂缝宽度验算，其验算公式如下：
wmax cr
ck
Es
1.1 0.6 5
d ep
n d n dV
i 2 i i i
te ck
2.对于墙底板，一般水平放置，顶面自与立臂连接处向两 侧倾斜。墙踵板水平长度由抗滑稳定性计算，靠立臂处厚 度一般为(1/12~1/10) H，且不应小于20~30cm 墙趾板的长度应根据墙体的抗倾覆稳定性、基底应力和偏 心距等条件确定，一般可取为(0.15~0.3)B，其厚度与 墙踵相同。通常底板宽度B由墙体的整体稳定性决定，一 般可取墙高的0.6~0.8倍。当墙后为以一地下水位较高且 地基承载力很小的软弱地基时，B值可能会增大到1倍的 墙高或者更大 3.墙身混凝土的等级不宜低于C20，主筋直径不宜小于 12mm;墙后填土应在墙身混凝土强度达到设计强度的 70%方可进行，填料应分层夯实；伸缩缝的间距不应小 于20m,缝宽2~3cm，缝内沥青麻筋或沥青木板，塞入深 度不宜小于2cm
2

BT
σ1
4.3.1凸榫的位置
由上可知，凸榫的位置、高度、宽度必须符合下列要求：
BT 1 hT tan 45 2
BT 2 B BT1 BT hT cot
f
凸榫前侧距墙趾的最小距离为：
2 K c Ex Bf 1 BT 1min B B B 1 cot 45 2
H
Lm
Lm
5.2底板钢筋设计
（1）墙踵板受力钢筋，设置在墙踵板的顶面。受力筋一 端插入立臂与底板连接处以左不小于一个锚固长度；另一 端按材料图切断，在理论切断点向外伸出一个锚固长度。 （2）墙趾板的受力钢筋应设置于墙趾板的底面，该筋一 端伸入墙趾板与立臂连接处以右不小于一个锚固长度；另 一端一半延伸到墙趾，另一半在B1/2处再加一个锚固长 度处切断。如下图所示：

（3）凸榫
为提高挡土墙的稳定能力，底板可以设置凸榫。为使凸榫 前的土体产生最大的被动土压力，墙后的主动土压力不因 设凸榫而最增大，凸榫应设置在正确的位置上。凸榫的高 度，应根据凸榫前土体的被动土压力能够满足全墙的抗滑 稳定要求而定。凸榫的厚度除了满足混凝土的直剪和抗弯 的要求外，为了便于施工，还不应小于30cm。
4.3.3凸榫宽度
3.5KM T ft
hT 2 1 K E B B f c x T1 2 3 2
BT
MT
式中：
K 混凝土受弯构件的强度 设计安全系数（取 2.65） M T 凸榫所承受的总弯矩 f t 混凝土抗拉设计强度
B1
B2
B3
4.2.3墙趾板内力计算
各截面的剪力以及弯矩如下所示：
3.凸榫的设计
在墙身底部设置凸榫基础，是增加挡土墙抗滑稳定的一种 方法，需将整个凸榫置于过墙趾与水平成 45 及通过 2 墙踵与水平成 的直线所包围的三角形范围内，如下图 所示。
45
BT1 BT BT2
σ3
（2）对于路堤墙（见图3）
如果由B=B1+B2+B3计算出的基底应力σ>[σ]或偏心距 e>B/6,应采取加宽基础的方法加大B1,使其满足要求。 0 h0 K 式中：

H
0.5H B3 t an f B1 0.25( B2 B3 ) K0

HK
2.墙身内力计算
立臂
墙踵板 墙趾板
凸榫
二、构造要求
1.基础需满足： （1）埋置深度不小于1m （2）冻结深度不大于1m时，埋置深度应在冻结线一下 0.25m(弱冻胀土除外)，同时满足（1）； 冻结深度不大 于1m时，基础埋置深度不小于1.25m，同时还应将基底 至冻结线下0.25m深度范围内的地基土换填为弱冻胀土或 不冻胀土 （3）受水流冲刷时，基础埋置深度不小于1m （4）在软质岩层地基上，基础埋置深度不小于1m
有凸榫时：
f G K0 1.3 Ex
1:0 H h H1
B1
b
f G Kc 1.0 Ex
（1）如图2所示的路肩墙，有
K c Ex B3 B2 f H h0
B2 B
B3
（2）对于如图3所示的路堤墙，计算公式如下：
Kc Ex fE y B3 1 f H B3 tan 2
4.挡土墙的排水管，应按上下左右2~3m交错设置，排水 孔的坡度为4%，进水侧设置反滤层，厚度不得小于 0.3m，在最低一排排水孔的进水口下部应设置隔水层， 当墙背填料为细粒土时，应在最低排排水孔至墙顶以下 0.5m高度以内填筑不小于0.3m厚的砂砾石或者土工合成 材料作为反滤层，反滤层的顶部与下部应设置隔水层。