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1、第第 7 章章 挡土墙挡土墙7.1 概概 述述 挡土构造的作用挡土构造的作用 在在建建筑筑、桥桥梁梁、道道路路及及水水利利等等工工程程中中，利利用用各各种种类类型型的的挡挡土土结结构构物物支支撑撑建建筑筑物物周周围围填填土土，保保持持建建筑筑物物或或填填土土的的安全与稳定。安全与稳定。道路路堤挡土墙道路路堤挡土墙 边坡护坡挡土墙边坡护坡挡土墙 地下室侧墙地下室侧墙 桥台散粒材料挡墙桥台散粒材料挡墙 基坑支护挡墙基坑支护挡墙 驳岸、水闸边墙驳岸、水闸边墙本章主要内容本章主要内容 挡土墙的类型与构造挡土墙的类型与构造 挡土墙的设计计算挡土墙的设计计算7.2 挡土土墙的的类型型墙顶墙顶墙基墙基墙趾墙
2、趾墙面墙面墙背墙背重力式挡土墙重力式挡土墙1.重力式重力式挡土土墙 概要概要 利利用用墙墙身身自自重重平平衡衡土土压压力力，保保持持墙墙体体稳稳定定。常常用用砖砖、砌砌石石、混混凝凝土土筑筑成成，墙墙体体断断面面较较大大，对对地地基基承承载载力力要要求求较较高，施工方便。高，施工方便。断面构造形式断面构造形式墙趾墙趾墙踵墙踵墙背墙背墙顶墙顶衡重式衡重式减压平台减压平台墙趾墙趾墙踵墙踵立壁立壁钢筋钢筋悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙2.悬臂式臂式挡土土墙 概要概要 一一般般用用钢钢筋筋混混凝凝土土做做成成，利利用用底底板板上上填填土土的的重重量量平平衡衡墙墙背背的的土土压压力力。墙墙体体内内拉拉力力由由
3、钢钢筋筋承承担担，断断面面较较小小。适适用用于于墙墙高高5m，地地基基土土质质条条件件较较差差或或缺缺少少石石料料时时使使用。用。断面构造形式断面构造形式 一一般般由由立立壁壁、底底板板两两部部分分构构成，都属于悬臂构造。成，都属于悬臂构造。墙趾墙趾墙踵墙踵扶壁扶壁扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙3.扶壁式扶壁式挡土土墙 概要概要 用用扶扶壁壁加加强强立立壁壁的的抗抗弯弯性性能能，壁壁间间填填土土可可以以增增加加墙墙体体的的抗抗滑滑和和抗抗倾倾覆覆稳稳定定性性。一一般般可可适用于墙高适用于墙高10m的情况的情况。断面构造形式断面构造形式 沿沿 墙墙 的的 纵纵 向向 每每 隔隔(1/31/2)h设设置
4、置一一道道扶扶壁壁，扶扶壁可设在内侧，也可设在外侧。壁可设在内侧，也可设在外侧。4.锚板式及板板式及板桩式式挡土土墙 概要概要 锚锚锭锭板板式式挡挡土土墙墙是是利利用用墙墙后后填填土土与与结结构构的的相相互互作作用用维维持持墙墙体体的的稳稳定定。其其特特点点是是结结构构轻轻，柔柔性性大大，工工程程量量小小，造造价价低低，施施工工方方便便。适适用用于于地地基基承承载载力力比比较较低低的的地地方方。板板桩桩式式挡挡土土墙墙是是利利用用板板桩桩自自身身或或支支撑撑结结构构平平衡衡土土压压力力，可可分分为为悬臂式、锚杆式两类。悬臂式、锚杆式两类。断面构造形式断面构造形式 锚锚锭锭板板式式挡挡土土墙墙由
5、由钢钢筋筋混混凝凝土土立立柱柱，墙墙面面，钢钢拉拉杆杆和和设设置置在在填填土土中中的的锚锚锭锭板板等等构构成成。板板桩桩式式挡挡土土墙墙通通常常由由板板桩桩（钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩）或锚杆等组成。（钢板桩、木板桩、钢筋混凝土板桩）或锚杆等组成。锚拉杆式挡土墙锚拉杆式挡土墙锚杆锚杆板桩板桩板桩式挡土墙板桩式挡土墙7.3 作用在作用在挡土土墙上的土上的土压力力 基本计算方法基本计算方法 挡挡土土墙墙后后的的土土压压力力计计算算可可参参照照土土力力学学中中的的相相关关内内容计算计算。容计算计算。地震时的土压力地震时的土压力 地地震震时时由由于于地地面面的的加加速速度度，对对挡挡土土构构造造会
6、会产产生生附附加加荷荷载，对挡土墙自重产生的附加荷载：载，对挡土墙自重产生的附加荷载：考虑地震影响后的主动土压力按下式计算：考虑地震影响后的主动土压力按下式计算：7.4 重力式重力式挡土土墙的的设计计算算1.结构构选型型减小墙后土压力减小墙后土压力墙体面坡和背坡的选择墙体面坡和背坡的选择基底逆坡坡度基底逆坡坡度墙趾台阶墙趾台阶结构选型的具体参数与要求参见结构选型的具体参数与要求参见p.264265内容内容2.重力式重力式挡土土墙的构造的构造 挡土墙的埋深挡土墙的埋深 土质地基不小于土质地基不小于0.5m；存在冻土层时，埋深在冻土层以下存在冻土层时，埋深在冻土层以下0.25m；风化岩层，清除风化
7、层并加挖风化岩层，清除风化层并加挖0.150.25m；岩基按岩基按p.266表表7-2取值。取值。断面尺寸断面尺寸 满足墙体的强度与稳定性要求；满足墙体的强度与稳定性要求；块块石石挡挡土土墙墙，墙墙顶顶宽宽度度0.5m,混混凝凝土土挡挡土土墙墙，墙墙顶顶宽宽度度可取可取0.20.4m。排水措施排水措施 排排水水不不良良会会使使墙墙后后地地下下水水位位提提高高，一一方方面面增增加加静静水水压压力力；另另一一方方面面使使土土的的抗抗剪剪强强度度降降低低，增增大大土土压压力力而而造造成成挡挡土土墙墙失失稳稳。一一般般要要在在墙墙顶顶，坡坡脚脚设设截截水水沟沟，墙墙体体上上设设排排水水孔孔，间间距距为
8、为23m，外外斜斜5%，孔孔的的尺尺寸寸宜宜100mm。墙墙前前设排水沟。设排水沟。泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实滤水层滤水层泄水孔泄水孔粘土夯实粘土夯实粘土夯实粘土夯实截水沟截水沟 填土质量填土质量 宜用强度高、性质稳定、透水性好的粗粒料作为填料；宜用强度高、性质稳定、透水性好的粗粒料作为填料；用用粘粘性性土土作作为为填填料料时时，适适当当混混入入碎碎石石，对对于于高高大大挡挡土土构构造，避免使用粘性土作为填料；造，避免使用粘性土作为填料；不能用淤泥、耕植土、膨胀性土作为填料；不能用淤泥、耕植土、膨胀性土作为填料；浆砌墙体的砂浆强度达浆砌墙体的砂浆强度达70%时，方可回填。时，方可回填。沉降缝
9、和伸缩缝沉降缝和伸缩缝 伸缩缝可以兼作沉降缝；伸缩缝可以兼作沉降缝；每隔每隔1020m设置一道伸缩缝，缝宽约设置一道伸缩缝，缝宽约2cm；缝内嵌填防水材料。缝内嵌填防水材料。其余构造要求参见其余构造要求参见p.267268内容。内容。2.重力式重力式挡土土墙的的计算算 设计计算内容设计计算内容墙体抗倾覆稳定验算墙体抗倾覆稳定验算墙体抗滑移稳定验算墙体抗滑移稳定验算地基承载力验算地基承载力验算墙身强度验算墙身强度验算抗震验算抗震验算 挡土墙抗倾覆稳定验算挡土墙抗倾覆稳定验算 挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆。点向外倾覆。zfEaEazEaxGaa0dOx0
10、 xfbz抗倾覆稳定条件抗倾覆稳定条件当当墙墙背背垂垂直直，=90，基基底底水水平平，0=0，相相应的计算公式见应的计算公式见p.268269。挡土墙抗滑移稳定验算挡土墙抗滑移稳定验算 挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动。挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动。抗滑稳定验算条件抗滑稳定验算条件EaEanEatdGGnGtaa0O为基底摩擦系数，根为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到据土的类别查表得到当当墙墙背背垂垂直直，=90，基基底底水水平平，0=0，相相应的计算公式见应的计算公式见p.270。挡土墙的地基承载力验算挡土墙的地基承载力验算 挡挡土土墙墙的的地地基基承承载载力力验验
11、算算与与一一般般偏偏心心受受压压基基础础的的验验算算方方法法相相同同，先先求求出出基基底底压压力力分分布布，再再按按浅浅基基础础同同样样的的方方法法进行地基承载力验算。进行地基承载力验算。EEaGEnEtmeO法线法线-0Gx0 xfEazEaxzf0pminpmaxpmax3cceb/2b/2bNO土压力与自重的合力：土压力与自重的合力：合力合力E作用于基底的荷载分量：作用于基底的荷载分量：基底法向荷载基底法向荷载 N(En)的偏心距（对前趾的偏心距（对前趾O点取矩）：点取矩）：基底压力分布：基底压力分布：fa：修正后的地基承载力特征值，当基底倾斜时应乘以：修正后的地基承载力特征值，当基底倾
12、斜时应乘以0.8的折减系数的折减系数当当墙墙背背直直立立、基基底底水水平平时时，取取=90，0=0，b=b 代代入入计计算。算。挡土墙墙身强度验算（按砌体结构验算）挡土墙墙身强度验算（按砌体结构验算）重重力力式式挡挡土土墙墙通通常常需需验验算算薄薄弱弱截截面面的的抗抗压压强强度度与与抗抗剪剪强度。如取图中强度。如取图中I-I截面作为验算截面：截面作为验算截面：IEaIOGEazEaxAhrceb/2b/2NO 计算出墙高为计算出墙高为hr的土压力的土压力Ea，墙体自重，墙体自重G；求出由求出由Ea、G构成的合力在构成的合力在I-I截面上的产生的竖向分力截面上的产生的竖向分力N及其作用位置；及其
13、作用位置；抗压验算：抗压验算：抗剪验算抗剪验算式中各项参数参见式中各项参数参见p.272说明。说明。挡土墙的抗震计算挡土墙的抗震计算 重重力力式式挡挡土土墙墙的的抗抗震震计计算算要要验验算算考考虑虑地地震震与与不不考考虑虑地地震震两两种种情情况况，按按最最不不利利情情况况选选择择墙墙体体断断面面（由由于于考考虑虑地地震震附加组合时，安全度降低）。附加组合时，安全度降低）。抗倾覆验算抗倾覆验算EaIEazEaxzzf0KG=FbGOzwx0 xf 抗滑移验算抗滑移验算EaEanEatGn0KG=FGOGt0 地基承载力验算地基承载力验算Nx0EazEaxG0KG=FOzfxfceb/2b/2zw
14、 墙身强度验算墙身强度验算抗压强度：抗压强度：抗剪强度：抗剪强度：IF=KGIOGEazEaxAceb/2b/2NO 整体稳定验算整体稳定验算按土坡稳定分析的方法按土坡稳定分析的方法验算挡土构造的整体稳验算挡土构造的整体稳定性。定性。7.5 悬臂式臂式挡土土墙的的设计计算算 设计计算内容设计计算内容墙体抗倾覆稳定验算墙体抗倾覆稳定验算墙体抗滑移稳定验算墙体抗滑移稳定验算地基承载力验算地基承载力验算墙身强度验算墙身强度验算墙身的配筋计算墙身的配筋计算 构造特点构造特点 b/H1=1/21/3；底板与立壁可按悬臂构造进行设计计算；底板与立壁可按悬臂构造进行设计计算；墙顶宽度不小于墙顶宽度不小于0.
15、2m；底板最小厚度底板最小厚度200mm；墙身每隔墙身每隔23m设置排水孔；设置排水孔；每隔每隔2025m设置伸缩缝；设置伸缩缝；钢筋的配置要求按规范处理，具体要求见钢筋的配置要求按规范处理，具体要求见p.279说明。说明。bb1H1墙趾墙趾墙踵墙踵立壁立壁H1 设计计算方法设计计算方法 侧向压力计算侧向压力计算hb1HIIH/2H1b2bEa1Ea2H/3(q+H)KaHh1h2qKaa”a地下水位地下水位 将将后后踵踵的的垂垂直直面面作作为为假假想想墙墙背背，利利用用朗朗肯肯土土压压力力理理论论计算作用在墙背的侧向压力。计算作用在墙背的侧向压力。无地下水（或排水良好）无地下水（或排水良好）
16、有地下水有地下水在地下水位处：在地下水位处：地下水位以下：地下水位以下：墙身内力与配筋计算墙身内力与配筋计算 墙墙身身按按固固定定在在底底板板上上的的悬悬壁壁板板考考虑虑，每每延延米米墙墙身身控控制制截面上的设计弯矩：截面上的设计弯矩：墙身坡面墙身坡面1：0.020.05；底部钢筋的底部钢筋的1/21/3伸至顶部；伸至顶部；受力钢筋配置在墙背受拉侧；受力钢筋配置在墙背受拉侧；受压侧配置构造钢筋。受压侧配置构造钢筋。地基承载力验算地基承载力验算a4hb1OG3b2bEa1Ea2Hcpmaxp1b/2eG1G2a2a1a3G4pmaxp2eb/2pmin合力偏心距：合力偏心距：地基承载力验算：地基
17、承载力验算：底板的内力与配筋计算底板的内力与配筋计算 前趾底板：前趾底板：当当Ma忽略不计时：忽略不计时：墙踵底板：墙踵底板：稳定性验算稳定性验算 抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算 抗滑移稳定验算抗滑移稳定验算不考虑地面活载对抗滑稳定的影响。不考虑地面活载对抗滑稳定的影响。补充练习补充练习：某某重重力力式式挡挡土土墙墙为为梯梯形形断断面面，各各部部尺尺寸寸如如图图示示，墙墙体体材材料料重重度度t=22kN/m3，墙墙后后填填土土重重度度=19kN/m3，墙墙背背外外摩摩擦擦角角=20，墙墙底底磨磨擦擦系系数数=0.55，基基底底持持力力层层承承载载力力特特征征值值fa=180kPa，试试验验算算该该挡挡土土墙墙的的抗抗倾倾覆覆、抗抗滑滑移移稳稳定定性性及及持持力力层层地地基基承载力是否满足要求。承载力是否满足要求。2.2mfa=180kPa c=0=30=19kN/m3=20=0.550.6mt=22kN/m35m