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1、第六章挡土墙设计第六章挡土墙设计第一页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计常常用用挡挡土土墙墙的的类类型型有有：路路堑堑挡挡土土墙墙、路路堤堤挡挡土土墙墙、路路肩肩挡挡土土墙墙、山坡挡土墙、桥头挡土墙。山坡挡土墙、桥头挡土墙。挡挡土土墙墙的的建建筑筑费费用用较较高高，路路基基设设计计时时，应应与与其其他他可可能能方方案进行经济比较，择优选定。案进行经济比较，择优选定。二、挡土墙的类型二、挡土墙的类型按位置、材料、结构形式可分为以下几种：按位置、材料、结构形式可分为以下几种：1 1、按位置：路堑墙、路肩墙、山坡墙；、按位置：路堑墙、路肩墙、山坡墙；
2、2 2、按按材材料料：石石砌砌挡挡土土墙墙、砖砖砌砌挡挡土土墙墙、混混凝凝土土挡挡土土墙墙、钢筋混凝土挡土墙、加筋挡土墙；钢筋混凝土挡土墙、加筋挡土墙；3 3、按按结结构构：重重力力式式、衡衡重重式式、半半重重力力式式、悬悬臂臂式式、扶扶壁壁式、锚杆式、柱板式、垛式等。式、锚杆式、柱板式、垛式等。各种挡土墙的特点及适用范围见表各种挡土墙的特点及适用范围见表6-26-2。第二页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计第二节第二节 挡土墙的构造与布置挡土墙的构造与布置一、挡土墙的构造一、挡土墙的构造常常用用的的重重力力式式挡挡土土墙墙一一般般由由墙墙身身
3、、基基础础、排排水水设设施施和和伸伸缩缝等几部分构成。缩缝等几部分构成。（一）墙身（一）墙身（1 1）墙身断面形式及其特点）墙身断面形式及其特点根根据据墙墙背背的的倾倾斜斜方方向向，墙墙身身断断面面形形式式可可分分为为仰仰斜斜、垂垂直直、俯俯斜斜、凸形折线和衡重式几种。凸形折线和衡重式几种。在在其其他他条条件件相相同同时时，仰仰斜斜墙墙背背所所承承受受的的土土压压力力比比俯俯斜斜墙墙背背小小；由由于于仰仰斜斜墙墙背背的的倾倾斜斜方方向向与与开开挖挖面面边边坡坡方方向向一一致致，故故开开挖挖量量和和回回填填量量均均比比俯俯斜斜墙墙背背小小，仰仰斜斜式式挡挡墙墙适适用用于于作作路路堑堑墙墙及及墙墙
4、趾趾处处地地面面平平坦的路堤墙或路肩墙。坦的路堤墙或路肩墙。第三页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计俯俯斜斜墙墙背背所所承承受受的的土土压压力力较较大大，俯俯斜斜式式挡挡土土墙墙可可用用陡陡直直的的墙墙面面，以以减减小小墙墙高高。俯俯斜斜墙墙背背亦亦可可做做成成台台阶阶形形，以以增增加加墙墙背背与与填填料料间间的的摩阻力。垂直墙背的特点介于仰斜与俯斜墙背之间。摩阻力。垂直墙背的特点介于仰斜与俯斜墙背之间。若若将将仰仰斜斜式式挡挡土土墙墙的的上上部部墙墙背背改改为为俯俯斜斜，即即构构成成凸凸形形折折线线式式，与与仰仰斜斜式式比比较较，其其上上部部
5、尺尺寸寸有有所所减减小小，故故断断面面亦亦较较节节省。多用于路堑墙，也可用于路肩墙。省。多用于路堑墙，也可用于路肩墙。若若在在凸凸形形折折线线式式的的上上下下墙墙间间增增设设一一平平台台，并并采采用用陡陡直直墙墙面面，即即为衡重式断面。为衡重式断面。（2 2）墙身断面尺寸）墙身断面尺寸A A、墙墙背背坡坡度度：俯俯斜斜式式墙墙背背坡坡度度一一般般为为1 1：0.151:0.40.151:0.4；仰仰斜斜式式不不宜宜缓缓于于1 1：0.30.3；衡衡重重式式之之上上墙墙背背为为1:0.251:0.451:0.251:0.45，下下墙墙背背在在1:0.251:0.25左左右右，上下墙高之比一般采用
6、上下墙高之比一般采用2 2：3 3；第四页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计B B、墙墙面面：一一般般为为平平面面，地地面面横横坡坡较较陡陡时时，宜宜采采用用垂垂直直墙墙面面或或仰仰斜斜1 1：0.051:0.200.051:0.20；地地面面横横坡坡较较缓缓时时，可可放放更更缓缓些些，但但不宜缓于不宜缓于1 1：0.40.4；C C、墙墙顶顶：墙墙顶顶最最小小宽宽度度，浆浆砌砌挡挡土土墙墙不不宜宜小小于于0.50.5米米，干干砌砌不不宜宜小小于于0.60.6米米；浆浆砌砌路路肩肩墙墙顶顶一一般般宜宜采采用用粗粗粒粒石石或或低低强强度度等等级级
7、混混凝凝土土做成顶帽，厚约做成顶帽，厚约0.40.4米。米。DD、护护栏栏：陡陡峭峭地地方方，需需在在墙墙顶顶设设置置护护栏栏。护护栏栏内内侧侧边边缘缘距距路路面面边边缘缘的的距距离离，二二、三三级级公公路路不不小小于于0.750.75米米，四四级级路路不不小小于于0.50.5米；米；（二）基础（二）基础基础设计包括基础类型和确定基础埋置深度两项主要内容。基础设计包括基础类型和确定基础埋置深度两项主要内容。第五页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计（1 1）基础形式）基础形式大大多多数数挡挡土土墙墙都都是是直直接接砌砌筑筑在在天天然然地地基基上上
8、的的。为为了了减减少少基基底底应应力力和和增增加加倾倾覆覆稳稳定定性性常常采采用用扩扩大大基基础础；当当地地面面陡陡峻峻而而地地基基为为完完整整坚坚实实的的岩岩石石时时，可可采采用用切切割割台台阶阶基基础础；如如局局部部地地基基软软弱弱，可可采采用用拱拱形基础跨过。形基础跨过。（2 2）基础埋置深度）基础埋置深度根据下列要求来确定埋置深度：根据下列要求来确定埋置深度：A A、应应保保证证基基底底土土层层的的容容许许承承载载力力大大于于基基底底可可能能出出现现的的最最大应力；大应力；B B、应保证基础不受冲刷；、应保证基础不受冲刷；C C、在在季季节节性性冰冰冻冻地地区区，应应将将基基础础埋埋置
9、置到到冰冰冻冻线线以以下下，以以防防止地基因冻融而破坏。止地基因冻融而破坏。第六页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计公路上的一般规定是：公路上的一般规定是：（1 1）设设置置在在土土质质地地基基上上的的挡挡墙墙，基基底底埋埋深深一一般般应应在在天天然然地地面面以以下下到到少少1 1米米；受受水水冲冲刷刷时时，应应在在冲冲刷刷线线以以下下至至少少1 1米米；受受冻冻胀胀影影响响时时，应应在在冻冻结结线线以以下下不不少少于于0.250.25米米，并并满满足足最最小小埋埋深深不不小小于于1 1米米的的要要求求，当当冻冻深深超超过过1 1米米时时，仍仍采采用用1.251.25米米，但
10、但基基底底应应夯夯填填一一定定厚厚度度的的砂砂砾砾或或碎碎石石垫垫层层，垫垫层层底底面面亦亦应应位位于于冻冻结结线线以以下下不少于不少于0.250.25米；米；（2 2）设设置置在在石石质质地地基基上上的的挡挡土土墙墙，应应清清除除表表面面风风化化层层，当当风风化化层层厚厚难难于于全全部部清清除除时时，可可根根据据地地基基风风化化程程度度及及其其容容许许承载力，将基底埋入风化层中；承载力，将基底埋入风化层中；（3 3）路堑墙基础顶面应低于边沟底面至少）路堑墙基础顶面应低于边沟底面至少0.50.5米。米。第七页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计（三）排水设施三）排水设施挡挡土土
11、墙墙的的常常用用排排水水设设施施可可分分为为地地面面排排水水和和墙墙身身排排水水两两部部分。分。地地面面排排水水主主要要是是防防止止地地表表水水渗渗入入墙墙背背土土体体或或地地基基。主主要要措措施施包包括括：在在墙墙后后地地面面设设置置排排水水沟沟、夯夯实实地地表表松松土土，必必要要时时采采取取封封闭闭处处理理；对路堑挡土墙墙趾前的边沟予以铺砌加固等。对路堑挡土墙墙趾前的边沟予以铺砌加固等。墙墙身身排排水水主主要要是是为为了了迅迅速速排排除除土土内内积积水水。其其方方法法是是在在浆浆砌砌挡挡土土墙墙墙墙身身的的适适当当高高度度处处设设置置一一排排或或数数排排泄泄水水孔孔，泄泄水水孔孔尺尺寸寸一
12、一般般为为15cm*10cm15cm*10cm，10cm*10cm10cm*10cm，15cm*20cm15cm*20cm的的矩矩形形孔孔，或或直直径径为为510cm510cm的的圆圆形形孔孔。泄泄水水孔孔的的进进水水口口附附近近应应设设置置粗粗粒粒料料反反滤滤层层，以免孔道阻塞。以免孔道阻塞。第八页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计（四）沉降缝与伸缩缝（四）沉降缝与伸缩缝为为防防止止墙墙身身因因地地基基不不均均匀匀沉沉降降而而引引起起断断裂裂，需需根根据据地地基基地地质质条条件件和和墙墙身身、墙墙身身断断面面变变化化情情况况，设设置置沉沉降降
13、缝缝；为为防防止止墙墙身身因因圬圬工工砌砌体体硬硬化化收收缩缩，或或温温度度变变化化所所产产生生的的温温度度应应力力而引起开裂，需设置伸缩缝。而引起开裂，需设置伸缩缝。设设计计时时，一一般般将将沉沉降降缝缝和和伸伸缩缩缝缝合合并并设设置置，统统称称为为伸伸缩缩缝缝。沿沿路路线线方方向向每每隔隔10151015米米设设一一道道，缝缝宽宽2323厘厘米米，缝缝内内要要填填充，填深不宜小于充，填深不宜小于1515厘米。厘米。二、挡土墙的布置二、挡土墙的布置步骤步骤:1 1、根根据据地地形形、地地质质条条件件，初初步步拟拟定定一一两两个个可可能能的的挡挡土土墙墙类型方案；类型方案；第九页，本课件共有4
14、7页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计2 2、在路基横断面图上布置挡土墙；、在路基横断面图上布置挡土墙；3 3、在墙趾纵断面图上布置挡墙；、在墙趾纵断面图上布置挡墙；4 4、根根据据初初步步确确定定的的墙墙型型、墙墙高高、地地基基及及填填料料的的物物理理力力学学指标等设计资料进行验算，以确定墙身断面尺寸；指标等设计资料进行验算，以确定墙身断面尺寸；5 5、根根据据验验算算结结果果，选选择择其其中中最最合合理理经经济济的的断断面面作作为为设设计计断断面；面；6 6、根据上述反复计算和调整后得出的断面尺寸方案，绘、根据上述反复计算和调整后得出的断面尺寸方案，绘制制挡
15、挡土土墙墙的的横横断断面面图图、纵纵断断面面图图，必必要要时时还还需需绘绘制制平平面面图；图；7 7、编制设计说明。、编制设计说明。第十页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计第三节第三节 挡土墙压力计算挡土墙压力计算一、作用在挡土墙上的力系一、作用在挡土墙上的力系按作用性质分为主要力系、附加力系和特殊力。按作用性质分为主要力系、附加力系和特殊力。A A、主要力系包括：、主要力系包括：挡土墙自重及位于墙上的恒载；挡土墙自重及位于墙上的恒载；墙后土体的主动土压力；墙后土体的主动土压力；基底的法向力和摩擦力；基底的法向力和摩擦力；墙前土体的被动土压力；墙前土体的被动土压力；对于浸水挡
16、土墙，主要力系还包括常水位时的静水压力和浮力；对于浸水挡土墙，主要力系还包括常水位时的静水压力和浮力；B B、附加力系是指季节性地作用于挡土墙的各种力。如洪、附加力系是指季节性地作用于挡土墙的各种力。如洪第十一页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计水水时时的的静静水水压压力力和和浮浮力力、动动水水压压力力、波波浪浪冲冲击击力力以以及及冻冻胀胀压压力力等。等。C C、特特殊殊力力是是偶偶然然出出现现的的力力，如如地地震震力力、施施工工荷荷载载、水水流流漂漂浮浮物物的撞击力等。的撞击力等。在在一一般般地地区区，挡挡土土墙墙设设计计仅仅考考虑虑主主要要力力系系，在在浸浸水水地地区区还
17、还应应考考虑附加力，而在地震区则应考虑地震对挡土墙的影响。虑附加力，而在地震区则应考虑地震对挡土墙的影响。二、一般条件下的库仑主动土压力计算二、一般条件下的库仑主动土压力计算按按挡挡土土墙墙位位移移的的不不同同，可可以以形形成成不不同同的的土土压压力力，当当挡挡土土墙墙向向外外移移动动时时，土土压压力力随随之之减减少少，直直到到墙墙后后主主体体沿沿破破裂裂面面下下滑滑而而处处于于极极限限平平衡衡状状态态，此此时时作作用用于于墙墙背背的的土土压压力力称为主动土压力；称为主动土压力；第十二页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计当当墙墙向向土土体体挤挤压压移移动动，土土压压力力随随之
18、之增增大大，土土体体被被推推移移向向上上滑滑动动处处于于极极限限平平衡衡状状态态，此此时时土土体体对对墙墙的的抗抗力力称称为为被被动动土土压压力力；墙墙处于原来位置不动时，土压力介于两者之间，称为静止土压力。处于原来位置不动时，土压力介于两者之间，称为静止土压力。库仑理论的基本假设：库仑理论的基本假设：A A、当当挡挡土土墙墙向向前前滑滑移移时时，墙墙后后土土体体将将形形成成一一个个沿沿墙墙背背和和破破裂裂平平面向下滑动的破裂棱体，此时土楔体处于主动应力状态；面向下滑动的破裂棱体，此时土楔体处于主动应力状态；B B、墙墙后后土土体体为为均均质质松松散散颗颗粒粒，粒粒间间仅仅有有摩摩阻阻力力而而
19、无无粘粘结结力力存存在在。挡土墙和土楔体都是无压缩或拉伸变形的刚体；挡土墙和土楔体都是无压缩或拉伸变形的刚体；C C、土楔体刚形成时，土楔在自重与墙背反力及破裂面反、土楔体刚形成时，土楔在自重与墙背反力及破裂面反力的作用下保持静力平衡，故土体处于极限平衡状态。力的作用下保持静力平衡，故土体处于极限平衡状态。第十三页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计路路基基挡挡土土墙墙因因路路基基形形式式和和荷荷载载分分布布的的不不同同，土土压压力力有有多多种种计计算算图图式式。以以路路堤堤挡挡土土墙墙为为例例，按按破破裂裂面面交交于于路路基基面面的的位位置置不
20、不同同，可可分分为五种图式：为五种图式：破裂面交于内边坡；破裂面交于内边坡；破破裂裂面面交交于于路路基基面面（含含三三种种情情况况：交交于于荷荷载载的的内内侧侧、中中部部、外外侧侧）；破裂面交于外边坡。破裂面交于外边坡。1 1、破裂面交于内边坡、破裂面交于内边坡最大主动土压力计算公式（最大主动土压力计算公式（6-66-6）（6-76-7）；）；2 2、破裂角交于路基面、破裂角交于路基面（1 1）破裂面交于荷载中部）破裂面交于荷载中部主动土压力计算公式（主动土压力计算公式（6-96-9）（6-106-10）；）；第十四页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡
21、土墙设计（2 2）破裂面交于荷载外侧）破裂面交于荷载外侧计算式（计算式（6-116-11）；）；（3 3）破裂面交于荷载内侧）破裂面交于荷载内侧计算式（计算式（6-126-12）；）；3 3、破裂面交于外边坡、破裂面交于外边坡计算公式（计算公式（6-136-13）（6-146-14）；）；其它类型的挡土墙：其它类型的挡土墙：当当为为路路肩肩墙墙时时，把把式式中中的的a a、b b取取为为0 0；对对于于俯俯斜斜墙墙背背，倾倾角角取取正正，垂垂直直取取为为0 0，仰仰斜斜取取为为负负；当当荷荷载载沿沿路路肩肩边边缘缘布布置置时时，取取d=0d=0。计计算算挡挡土土墙墙压压力力首首先先是是确确定定
22、产产生生最最大大压压力力的的破破裂裂面面，求求出破裂角，但这在事先并不知道，必须进行试算。出破裂角，但这在事先并不知道，必须进行试算。第十五页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计试试算算时时，通通常常先先假假定定破破裂裂面面位位置置通通过过荷荷载载中中心心，算算出出破破裂裂角角，与与原原定定相相比比较较，看看是是否否符符合合，如如此此反反复复，最最后后根根据破裂角计算最大主动土压力。据破裂角计算最大主动土压力。三、大俯角墙背的主动土压力三、大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法出现第二破裂面的条件是：出现第二破裂面的条件是：墙背或假想墙背
23、的倾角大于第二破裂面倾角；墙背或假想墙背的倾角大于第二破裂面倾角；在在墙墙背背或或假假想想墙墙背背上上产产生生的的抗抗滑滑力力大大于于其其下下滑滑力力，使使破破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑。裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑。一一般般为为避避免免土土压压力力过过大大，俯俯斜斜式式挡挡土土墙墙很很少少采采用用平平缓缓背背坡坡，故故不不易易出出现现第第二二破破裂裂面面。衡衡重重式式的的上上墙墙或或悬悬臂臂式式挡挡土土墙墙，因因系系假假想想墙墙背，只要满足第一个条件，即出现第二破裂面。背，只要满足第一个条件，即出现第二破裂面。第十六页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土
24、墙设计挡土墙设计设设计计时时，首首先先加加以以判判别别；然然后后再再用用相相应应的的计计算算公公式式。具具体体做法：做法：先先拟拟定定两两组组破破裂裂面面，按按相相应应边边界界条条件件公公式式算算出出破破裂裂角角，以以确确定定第第一一破破裂裂面面的的位位置置；如如与与假假定定相相符符，再再按按此此边边界界条条件件相相对对应应的的公公式式计计算算第第二二破破裂裂面面倾倾角角；如如果果墙墙背背倾倾角角大大于于第第二二破破裂裂面面倾倾角角，表表明明有有第第二二破破裂裂面面出出现现，应应按按出出现现第第二二破破裂裂面面的的库库仑仑公公式式计计算算相相应应土土压压力力；否否则则，不不会会出出现现第第二二
25、破破裂裂面面，应应按按一一般般库库仑仑公公式式计算土压力。计算土压力。四、折线形墙背的土压力计算四、折线形墙背的土压力计算对对于于这这类类墙墙背背，以以墙墙背背转转折折点点或或衡衡重重台台为为界界，分分成成上上墙墙与与下下墙墙，分分别别按按库库仑仑方方法法计计算算上上、下下墙墙的的主主动动土土压压力力，然然后后取取两两者者的的矢矢量和作为墙的土压力。量和作为墙的土压力。第十七页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计（1 1）上墙土压力计算）上墙土压力计算计计算算上上墙墙土土压压力力时时，不不考考虑虑下下墙墙的的影影响响，凸凸形形墙墙背背上上墙墙按按
26、俯俯斜斜墙背计算其土压力；墙背计算其土压力；衡重式挡墙的上墙，由于衡重台的存在，通常将墙顶内衡重式挡墙的上墙，由于衡重台的存在，通常将墙顶内缘缘与与衡衡重重台台外外缘缘的的连连线线作作为为假假想想墙墙背背，假假想想墙墙背背与与实实际际墙墙背背间间的的土土楔楔体体假假设设与与实实际际墙墙背背一一起起移移动动。计计算算土土压压力力时时，先先根根据据墙墙背背倾倾角角或或假假想想墙墙背背倾倾角角是是否否大大于于第第二二破破裂裂面面倾倾角角，判判断断是是否否出出现现第第二二破破裂裂面面，如如出出现现第第二二破破裂裂面面，按按第第二二破破裂裂面面的的主主动动土土压压力力公公式式计计算算作作用用于于上上墙墙
27、的的土土压压力力；如如不不出出现现第第二二破破裂裂面面，以以实实际际墙墙背背或或假假想想墙墙背背为为边边界界条条件件，按按一一般直线墙背库仑主动土压力计算。般直线墙背库仑主动土压力计算。（2 2）下墙土压力计算）下墙土压力计算常用的方法有两种：常用的方法有两种：第十八页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计A A、延长墙背法、延长墙背法在在上上墙墙土土压压力力算算出出后后，延延长长下下墙墙墙墙背背交交于于填填土土表表面面，以以此此面面为为假假想想墙墙背背，根根据据延延长长墙墙背背的的边边界界条条件件，用用相相应应的的库库仑仑公公式式计计算算土土压压力力，并并绘绘出出墙墙背背应应力
28、力分分布布图图，从从中中截截取取下下墙墙部部分分的的应应力力图图作作为为下下墙墙的的土土压压力力，将将上上下下墙墙两两部部分分应应力力图图叠叠加加，即即为为全全墙墙土土压压力力。此此法误差较大，但简易，应用较多。法误差较大，但简易，应用较多。B B、力多边形法、力多边形法在在墙墙背背土土体体处处于于极极限限平平衡衡条条件件下下，作作用用于于破破裂裂棱棱体体上上的的诸诸力力，应应构构成成矢矢量量闭闭合合的的力力多多边边形形。在在算算得得上上墙墙土土压压力力后后，就就可可绘绘出出下下墙墙任任一一破破裂裂面面力力多多边边形形。利利用用力力多多边边形形来来推推求求下下墙墙土土压压力力，这这种种方方法叫
29、力多边形法。法叫力多边形法。第十九页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计五、粘性土土压力计算五、粘性土土压力计算库库仑仑理理论论只只考考虑虑不不具具有有粘粘聚聚力力的的砂砂性性土土的的土土压压力力问问题题，迄迄今今为为止止，尚尚无无一一种种切切合合实实际际的的有有效效方方法法进进行行粘粘性性土土的的土土压压力力计计算算。只只能能以以库库仑仑理理论论为为基基础础计计算算粘粘性性土土主主动动土土压压力力的的近近似似方方法法等等效效内内摩摩阻阻角角法法和和力力多多边边形形法法，计计算粘性土的土压力。算粘性土的土压力。（1 1）等效内摩阻角法）等效内摩阻
30、角法这这种种方方法法在在设设计计粘粘性性土土填填料料的的挡挡土土墙墙时时，将将内内摩摩阻阻角角与与单单位位粘粘聚聚力力，换换算算成成较较实实有有内内摩摩阻阻角角值值大大的的等等效效内内摩摩阻阻角角来来代代替替，然然后后按按砂砂性性土土的的库库仑仑土土压压力力计计算算公公式式计计算算土土压力。压力。等效内摩阻角可以按换算前后土的抗剪强度相等或土压等效内摩阻角可以按换算前后土的抗剪强度相等或土压第二十页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计力力相相等等的的原原则则来来计计算算，一一般般是是把把粘粘性性土土的的内内摩摩阻阻角角增增大大510510度度，或
31、取等效内摩阻角为或取等效内摩阻角为30353035度。度。（2 2）力多边形法）力多边形法计算公式（计算公式（6-346-34）（6-376-37）六、不同土层的土压力计算六、不同土层的土压力计算采采用用近近似似的的计计算算方方法法，首首先先求求得得上上一一土土层层的的土土压压力力及及其其作作用用点点高高度度，并并近近以以地地假假定定：上上下下两两土土层层层层面面平平行行；计计算算下下一一土土层层时时，将将上上一一土土层层视视为为均均布布荷荷载载，按按地地面面为为一一平平面面时时的的库库仑仑公公式式计计算算，然然后后截截取取下下一一土土层层的的土土压压应应力力图形为其土压力。计算公式见（图形为
32、其土压力。计算公式见（6-386-38）（6-396-39）；）；七、有限范围填土的土压力计算七、有限范围填土的土压力计算如果挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向如果挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向第二十一页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计路路基基的的层层面面，则则墙墙后后存存在在着着已已知知坡坡面面或或潜潜在在滑滑动动面面，当当其其倾倾角角陡陡于于由由计计算算求求得得的的破破裂裂面面的的倾倾角角时时，墙墙后后填填料料将将沿沿着着陡陡坡坡面面下下滑滑，而而不不是是沿沿着着计计算算破破裂裂面面下下滑滑，此此时时作作用用在在墙墙上的主动土压力为（上的主动土压
33、力为（6-406-40）；）；八、被动土压力计算八、被动土压力计算用用库库仑仑土土压压力力理理论论计计算算的的被被动动土土压压力力，常常常常有有很很大大的的偏偏于于不不安安全全的的误误差差，因因此此在在许许多多情情况况下下，式式（6-416-41）是是不不能能采采用用的的。当当建建筑筑物物的的设设计计要要求求考考虑虑土土的的被被动动抗抗力力时时，应应对对被被动动土土压压力力的的计计算值进行大幅度折减。算值进行大幅度折减。九、车辆荷载换算及计算参数九、车辆荷载换算及计算参数1 1、车辆荷载换算、车辆荷载换算可可将将车车辆辆荷荷载载近近似似地地按按均均布布荷荷载载考考虑虑，换换算算成成重重度度与与
34、墙墙后后填料相同的均布土层。填料相同的均布土层。第二十二页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计（1 1）按墙高确定的附加荷载强度进行换算）按墙高确定的附加荷载强度进行换算按公式（按公式（6-42a6-42a）换算；）换算；（2 2）根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算）根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算按公式（按公式（6-42b6-42b）（6-436-43）2 2、计算参数、计算参数（1 1）填料的计算内摩擦角和重度）填料的计算内摩擦角和重度参照表参照表6-66-6执行；执行；（2 2）墙背摩擦角）墙背摩擦角参照表参照表6-76-7执行。执行。第二十三页，本课件共有47页第
35、六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计第四节第四节 挡土墙设计总则挡土墙设计总则一、挡土墙的荷载组合一、挡土墙的荷载组合见表见表6-86-96-86-9二、挡土墙的设计原则二、挡土墙的设计原则挡挡土土墙墙的的极极限限状状态态可可分分为为：承承载载能能力力极极限限状状态态和和正正常常使使用用极极限限状态。状态。超过承载能力极限状态的表现：超过承载能力极限状态的表现：A A、整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体而失去平衡；、整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体而失去平衡；B B、挡挡土土墙墙构构件件或或联联结结部部件件因因超超过过材材料料强强度度而而破破坏坏，或或因因过过度度
36、塑塑性变形而不适于继续承载；性变形而不适于继续承载；C C、挡土墙结构变为机动体系或局部丧失稳定。、挡土墙结构变为机动体系或局部丧失稳定。超过正常使用极限状态的表现：超过正常使用极限状态的表现：A A、影响正常使用或影响外观的过大变形状态；、影响正常使用或影响外观的过大变形状态；B B、影响正常使用或耐久性的局部破坏；、影响正常使用或耐久性的局部破坏；第二十四页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计C C、影响正常使用的其他特定状态；、影响正常使用的其他特定状态；设设计计原原则则荷荷载载效效应应的的不不利利组组合合的的设设计计值值小小于于或或等等于
37、于结结构构抗力效应的设计值，即公式（抗力效应的设计值，即公式（6-446-44）；）；见见P144P144表表6-116-11第二十五页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计第五节第五节 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计一、挡土墙稳定性验算一、挡土墙稳定性验算1 1、抗滑稳定性验算、抗滑稳定性验算式（式（6-456-45）2 2、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算式（式（6-466-46）二、基底应力及合力偏心距验算二、基底应力及合力偏心距验算为为保保证证挡挡土土墙墙基基底底应应力力不不超超过过地地基基承承地地力力，应应进进行行基基底底应应力力验验算算；同同时时，为为避避免免挡挡
38、土土墙墙不不均均匀匀沉沉陷陷，控控制制作作用用于于挡挡土土墙墙基基底底的的合合力力偏心距。偏心距。1 1、基础地面的压应力、基础地面的压应力轴轴心心荷荷载载作作用用时时，按按公公式式（6-476-47）计计算算；偏偏心心荷荷载载作作用用时时，先先计计算算偏偏心心距距大大小小，然然后后按按不不同同偏偏心心距距，分分别别采采用用公公式式（6-6-4949）（6-506-50）计算。）计算。第二十六页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计2 2、基底合力偏心距、基底合力偏心距基底合力偏心距应满足表基底合力偏心距应满足表6-146-14要求。要求。3 3、
39、地基承载力抗力值、地基承载力抗力值（1 1）当轴向荷载作用时，按式（）当轴向荷载作用时，按式（6-516-51）计算；）计算；（2 2）当偏心荷载作用时，按式（）当偏心荷载作用时，按式（6-526-52）计算；）计算；（3 3）地基承载力抗力值的规定）地基承载力抗力值的规定当当挡挡土土墙墙的的基基础础宽宽度度大大于于3 3米米，或或埋埋置置深深度度大大于于0.50.5米米时时，除除岩岩石地基外，地基承载应力抗力值按式（石地基外，地基承载应力抗力值按式（6-536-53）计算；）计算；（4 4）当不满足（）当不满足（6-536-53）的计算条件时或计算结果出现）的计算条件时或计算结果出现 时，可
40、按时，可按 计算。计算。第二十七页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计（5 5）f f值可以根据不同荷载组合予以提高，参见表值可以根据不同荷载组合予以提高，参见表6-166-16；（6 6）当当偏偏心心距距小小于于或或等等于于0.3330.333倍倍基基础础底底面面宽宽度度时时，可可根根据据土的抗剪强度指标确定地基承载应力抗力值。土的抗剪强度指标确定地基承载应力抗力值。三、墙身截面强度验算三、墙身截面强度验算1 1、强度计算公式（、强度计算公式（6-556-55）；）；2 2、稳定计算公式（、稳定计算公式（6-566-56）；）；3 3、当偏心距超过表、当偏心距超过表6-196
41、-19规定时，可以利用公式（规定时，可以利用公式（6-586-58）；）；4 4、正截面直接受剪时验算，公式（、正截面直接受剪时验算，公式（6-606-60）；）；四、增加挡土墙稳定性的措施四、增加挡土墙稳定性的措施（1 1）增加抗滑稳定性的方法）增加抗滑稳定性的方法A A、采用倾斜基底、采用倾斜基底B B、采用凸榫基础、采用凸榫基础C C、采用人工基础、采用人工基础第二十八页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计（2 2）增加抗倾覆稳定性的方法）增加抗倾覆稳定性的方法A A、展宽墙趾、展宽墙趾B B、改变墙面及墙背坡度、改变墙面及墙背坡度C C、改变墙身断面形式、改变墙身断面形
42、式（3 3）提高地基承载力或减小基底应力的方法）提高地基承载力或减小基底应力的方法A A、采用人工基础、采用人工基础 B B、采用扩大基础、采用扩大基础五、衡重式挡土墙设计五、衡重式挡土墙设计衡衡重重式式挡挡土土墙墙设设计计同同重重力力式式挡挡土土墙墙，但但主主要要考考虑虑折折线线处处的的影影响响。验验算算墙墙身身截截面面强强度度时时，最最危危险险截截面面是是上上下下墙墙分分界界线线以以及及与与上上墙墙土土压压力力大大致致平平行行的的斜斜截截面面。上上墙墙背背实实际际土土压压力力计计算算公公式式（6-636-63）；斜斜截截面面剪剪应应力力验验算算公公式式（6-6-6464）（6-656-65
43、）。）。第二十九页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计第六节第六节 浸水路堤挡土墙设计浸水路堤挡土墙设计与一般挡土墙的差别与一般挡土墙的差别:1 1、土压力因填料受浮力影响而降低；、土压力因填料受浮力影响而降低；2 2、除作用于一般挡土墙的力系外，尚有动水压力及静水压力；、除作用于一般挡土墙的力系外，尚有动水压力及静水压力；3 3、由由于于上上述述两两因因素素的的影影响响，挡挡土土墙墙的的抗抗滑滑动动与与抗抗倾倾覆覆稳稳定定性性降低。降低。一、浸水挡土墙土压力计算一、浸水挡土墙土压力计算（1 1）填料为砂性土）填料为砂性土计算前提：计算前提：A
44、A、浸水前后内摩阻角不变；、浸水前后内摩阻角不变；B B、破裂面为一平面，由于浸水后破裂面位置的变动对计、破裂面为一平面，由于浸水后破裂面位置的变动对计第三十页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计算土压力的影响不大，因而不考虑浸水的影响；算土压力的影响不大，因而不考虑浸水的影响；C C、浸水部分填料重度采用浮重度。、浸水部分填料重度采用浮重度。计算公式（计算公式（6-666-66）（6-696-69）（2 2）填料为粘性土）填料为粘性土粘粘性性土土浸浸水水后后，内内摩摩阻阻角角将将降降低低，将将填填土土上上、下下部部分分视视为为不不同同性性质质的
45、的土土层层，分分别别计计算算土土压压力力。先先求求出出计计算算水水位位以以上上填填土土的的土土压压力力，然然后后将将上上层层填填土土重重力力作作为为荷荷载载，计计算浸水部分的土压力，两部分的矢量和即为全墙土压力。算浸水部分的土压力，两部分的矢量和即为全墙土压力。二、静水压力、动水压力和上浮力的计算二、静水压力、动水压力和上浮力的计算（1 1）静水压力）静水压力（6-716-71）（2 2）上浮力）上浮力式（式（6-736-73）（3 3）动水压力）动水压力式（式（6-746-74）第三十一页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计三、浸水挡土墙的稳定
46、性验算三、浸水挡土墙的稳定性验算与与一一般般地地区区挡挡土土墙墙的的稳稳定定性性验验算算相相同同，只只是是验验算算时时注注意意考虑浸水挡土墙的受力特点。考虑浸水挡土墙的受力特点。（1 1）抗滑稳定性验算）抗滑稳定性验算（2 2）抗倾覆稳定性验算）抗倾覆稳定性验算（3 3）基底应力与合力偏心距验算）基底应力与合力偏心距验算（4 4）截截面面应应力力验验算算验验算算截截面面位位于于浸浸水水位位以以上上时时，与与一一般般地地区区的的挡挡土土墙墙相相同同；当当截截面面位位于于浸浸水水位位以以下下时时，应应把把水水在在该该截截面的作用力算出，然后计入上述各项算式。面的作用力算出，然后计入上述各项算式。（
47、5 5）最最不不利利水水位位的的求求算算最最不不利利水水位位是是指指抗抗滑滑稳稳定定系系数数和和抗抗倾倾覆覆稳稳定定系系数数同同时时出出现现最最小小值值，或或其其中中一一个个出出现现最最小小值值时时的的水位。为寻求最不利水位，必须反复试算。水位。为寻求最不利水位，必须反复试算。第三十二页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计用优选法（用优选法（0.6180.618法）求最小稳定系数和最不利水位的步骤：法）求最小稳定系数和最不利水位的步骤：（1 1）求算）求算H1H1处的稳定系数处的稳定系数K1K1，K1=0.618HbK1=0.618Hb；（2 2）求算与）求算与H1H1对称的对
48、称的H2H2处的处的K2K2，K2=0.382HbK2=0.382Hb；（3 3）比比较较K2K2和和K1K1，若若K2K1K2K1，则则求求算算剩剩余余段段中中与与H1H1对对称称的的H3H3处的处的K3K3，H3=H2+Hb-H1=0.764HbH3=H2+Hb-H1=0.764Hb；（4 4）比比较较K1K1和和K3K3，若若K3K1K3K1，再再求求算算新新剩剩余余段段中中与与H1H1对称的对称的H4H4处的处的K4K4，H4=H2+H3-H1=0.528HbH4=H2+H3-H1=0.528Hb；（5 5）再比较）再比较K1K1和和K4K4，若，若K4K1K4K1，再求，再求H5H5
49、之之K5K5。如如此此计计算算三三五五次次，并并将将各各试试算算水水位位的的稳稳定定系系数数绘绘成成K-HbK-Hb曲曲线线，从曲线上找到从曲线上找到KminKmin，则其相应的水位即为最不利水位。，则其相应的水位即为最不利水位。第三十三页，本课件共有47页第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计第七节第七节 地震地区挡土墙设计地震地区挡土墙设计设设计计烈烈度度为为8 8度度或或以以上上,设设计计烈烈度度为为7 7度度但但地地基基为为软软弱弱粘粘土土或或可可液液化化土土层层，或或地地震震时时可可能能发发生生大大规规模模滑滑坡坡、崩崩坍坍地地段，需进行抗震强度和稳定性验算。段，需进行抗震强度和稳定性验
50、算。验验算算方方法法一一般般仍仍采采用用以以静静力力理理论论为为基基础础的的库库仑仑法法，区区别别在在于于计计算土压力时要考虑重力加速度的影响和水平地震力的作用。算土压力时要考虑重力加速度的影响和水平地震力的作用。一、地震荷载的计算一、地震荷载的计算挡挡土土墙墙设设计计时时,一一般般只只考考虑虑水水平平地地震震力力，略略去去竖竖向向地地震震力力。计计算公式（算公式（6-766-76）；）；二、二、地震作用下的土压力地震作用下的土压力计算公式（计算公式（6-786-78）（6-796-79）第三十四页，本课件共有47页第六章第六章第六章第六章 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计挡土墙设计三、地震条件