第六章-挡土墙设计要求.ppt

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1、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 第一节第一节第一节第一节 挡土墙用途、类型及使用条件挡土墙用途、类型及使用条件挡土墙用途、类型及使用条件挡土墙用途、类型及使用条件 一、使用场合一、使用场合一、使用场合一、使用场合 挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体、防止填土或挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体、防止填土或挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体、防止填土或挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体、防止填土或山坡土体变形失稳的构造物。山坡土体变形失稳的构造物。山坡土体变形失稳的构造物。山坡土体变形失稳的构造物。公路中常用公路中常用公路中常用公路中常用 1、路肩挡土墙：、路肩挡土墙

2、：路坡稳定，路坡稳定，收缩坡角，收缩坡角，路堤挡土墙路堤挡土墙12、路堤挡土墙：、路堤挡土墙：收缩坡脚，收缩坡脚，防止陡坡堤下滑防止陡坡堤下滑 3 3、路堑挡土墙、路堑挡土墙、路堑挡土墙、路堑挡土墙山坡陡峭，降低边破山坡陡峭，降低边破山坡陡峭，降低边破山坡陡峭，降低边破高度、减少开挖或者高度、减少开挖或者高度、减少开挖或者高度、减少开挖或者地质不良。防止滑坡地质不良。防止滑坡地质不良。防止滑坡地质不良。防止滑坡24、山坡挡土墙、山坡挡土墙挡土墙设置与否，与同其工程方案比较确定挡土墙设置与否，与同其工程方案比较确定 1，与移改路线位置进行比较。，与移改路线位置进行比较。2，与填筑或开挖边坡相比较

3、，与填筑或开挖边坡相比较 3，与坼移有关干扰路基的构造物（房屋，河流，水渠），与坼移有关干扰路基的构造物（房屋，河流，水渠）等比较等比较 4，与设置其分类型的构造物（桥，护墙）等比较，与设置其分类型的构造物（桥，护墙）等比较 3二、类型及使用范围二、类型及使用范围1，重力挡土墙，重力挡土墙 适用：地基良好，非地适用：地基良好，非地 震和沿河受水冲刷地区震和沿河受水冲刷地区 利用衡重台上部填土的下压利用衡重台上部填土的下压作用和全墙重心的后移，增加作用和全墙重心的后移，增加墙身稳定，平均短石尺寸。墙身稳定，平均短石尺寸。适合于山区，地面横坡陡适合于山区，地面横坡陡峭的路肩墙。路堑墙，路堤墙。峭的

4、路肩墙。路堑墙，路堤墙。42，锚定式挡土墙，锚定式挡土墙 1）锚杆式分为钢筋混凝土立柱，挡土板，钢锚杆）锚杆式分为钢筋混凝土立柱，挡土板，钢锚杆 52）锚定板式）锚定板式：墙后：墙后土压力由挡土板传立土压力由挡土板传立柱传钢锚杆锚固力柱传钢锚杆锚固力特别适用于地质不良特别适用于地质不良时，石料缺乏，挖基时，石料缺乏，挖基困难，有锚固条件的困难，有锚固条件的路基挡土墙路基挡土墙63、薄壁式挡土墙、薄壁式挡土墙1）悬臂式）悬臂式 ：立壁、底板：立壁、底板 2）扶壁式）扶壁式主要依靠踵板上的填土量来保证。主要依靠踵板上的填土量来保证。特点：自重轻，圬工省，适用于墙特点：自重轻，圬工省，适用于墙高较大

5、，地质条件一般，需用一定高较大，地质条件一般，需用一定量的刚材，经济效果好。量的刚材，经济效果好。74，加筋式挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、墙面板，加筋式挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、墙面板 受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑高度大，适用于填土路基，节约投资高度大，适用于填土路基，节约投资30%70%，经济效，经济效益大。益大。8 第二节第二节 挡土墙压力计算挡土墙压力计算一、作用在挡土

6、墙上的力系一、作用在挡土墙上的力系 1、一般地区挡土墙受到的主要力系、一般地区挡土墙受到的主要力系 1）挡土墙自重）挡土墙自重G及位于墙上的恒载及位于墙上的恒载 2）作用于墙背上的主动土压力）作用于墙背上的主动土压力Ea 3）基底的法向反力）基底的法向反力N及摩擦力及摩擦力T 浸水地区浸水地区 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力还包括挡土墙及墙后填料的水浮力渗水性土作填料时，动水压力不予考渗水性土作填料时，动水压力不予考虑。虑。93、附加力：季节性作用于挡土墙上的各种力、附加力：季节性作用于挡土墙上的各种力 如：洪水时的静水压力和浮力，动水压力，波浪冲击力，如：洪水时的静水压力和浮力，动水压力，波

7、浪冲击力，冻胀压力，冰压力等。冻胀压力，冰压力等。4、特殊力：偶然出现的力。、特殊力：偶然出现的力。如：地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力。如：地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力。考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合 一般地区一般地区 仅考虑主要力系仅考虑主要力系 浸水地区浸水地区 考虑附加力考虑附加力 地震区地震区 考虑地震力考虑地震力 主动土压力：当挡土墙向外移动，土压力随之减少，直到墙主动土压力：当挡土墙向外移动，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时，作用于墙背的土压力。后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时

8、，作用于墙背的土压力。*设计中考虑主动土压力设计中考虑主动土压力10二、一般条件下库伦主动土压力计算。二、一般条件下库伦主动土压力计算。（一）各种边界条件下主动土压力计算。（一）各种边界条件下主动土压力计算。库仑理论的要点为：库仑理论的要点为：1、假设墙背填料为均质散粒体，、假设墙背填料为均质散粒体，仅有内摩擦力，而无粘聚力。仅有内摩擦力，而无粘聚力。2、当墙背向外移动或绕墙趾外、当墙背向外移动或绕墙趾外倾时，墙背填料会出现既一通过倾时，墙背填料会出现既一通过墙踵的破裂面，假定为平面。墙踵的破裂面，假定为平面。3、破裂面上的土楔，假定刚性体，、破裂面上的土楔，假定刚性体，根据静力平衡条件，确定

9、土楔处于极根据静力平衡条件，确定土楔处于极限平衡状态时计算墙背的主动土压力限平衡状态时计算墙背的主动土压力114、通过墙踵，假拟若干个破裂面，其中使主动土压值最大的、通过墙踵，假拟若干个破裂面，其中使主动土压值最大的破裂面为最危险破裂面破裂面为最危险破裂面.dE/ds=0 求得破裂面的位置和主动土求得破裂面的位置和主动土压力值。压力值。5、假设土压力沿墙高呈直线分布土压力作用在墙高的下三分、假设土压力沿墙高呈直线分布土压力作用在墙高的下三分点处（土楔上无荷载作用时）与墙背线夹角为点处（土楔上无荷载作用时）与墙背线夹角为(二）库仑理论适用范围：二）库仑理论适用范围：1、概念简单明了，适用范围广。

10、、概念简单明了，适用范围广。可以解算各种墙背情况。可以解算各种墙背情况。不同墙后填料表面形状和荷载作用情况下的主动土压力。不同墙后填料表面形状和荷载作用情况下的主动土压力。2、适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。、适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。粘性土、平面代曲面，误差较大，影响因数多，缺乏实粘性土、平面代曲面，误差较大，影响因数多，缺乏实践经验。践经验。3、库仑理论适用于刚性挡土墙。柱板式，锚杆式和锚定板式、库仑理论适用于刚性挡土墙。柱板式，锚杆式和锚定板式柔性挡土墙需作假设。柔性挡土墙需作假设。1213（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

11、法第二破裂法出现第二破裂面的条件：出现第二破裂面的条件：1）墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的）墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角。（即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出倾角。（即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现）现）2）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力下滑力（即：使破裂面棱体不会沿墙背或假象墙背下滑。）（即：使破裂面棱体不会沿墙背或假象墙背下滑。）14四、折线形墙背的土压力计算四、折线形墙背的土压力计算 以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙，分别计算取两者矢量和。分别计算取

12、两者矢量和。上墙土压力，不考虑下墙影响。衡重式考虑是否上墙土压力，不考虑下墙影响。衡重式考虑是否出现第二破裂面。出现第二破裂面。下墙土压力计算：下墙土压力计算：（一）延长墙背法：画出全墙应力分布图，截取（一）延长墙背法：画出全墙应力分布图，截取BB，即为下墙土压力，即为下墙土压力 15（二）力多边形法：（二）力多边形法：墙背土体，处于极限平衡条件下，作用于破墙背土体，处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的各力，构成力多边形。裂棱体上的各力，构成力多边形。求得上墙土压力后可绘出下墙破裂面力多边形。求得上墙土压力后可绘出下墙破裂面力多边形。16五、粘性土土压力计算 1、等效内摩擦角法：通常将内摩擦

13、角与单位粘聚力换成为教实有摩擦角值为大的“等效内摩擦角”，按砂性土公式来计算。换算原则：抗剪强度相等或土压力相等。2、力多边形法。17六、不同土层的土压力计算六、不同土层的土压力计算 首先求得上一土层的土压力及作用点首先求得上一土层的土压力及作用点 并近似得假定：上下两土层层面平行并近似得假定：上下两土层层面平行 计算下一土层时，讲上一土层视为均布荷载，按地计算下一土层时，讲上一土层视为均布荷载，按地面为一平面时的库仑公式计算面为一平面时的库仑公式计算18七、有限范围填土压力计算七、有限范围填土压力计算19八、被动土压力计算八、被动土压力计算20九九、车辆荷载的换算、车辆荷载的换算21第三节第

14、三节 挡土墙设计挡土墙设计路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：1 1、路基位于陡坡地段或岩石风化的路堑边缘地段。、路基位于陡坡地段或岩石风化的路堑边缘地段。2 2、为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段。、为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段。3 3、可能产生塌方、滑坡的不良地质路段。、可能产生塌方、滑坡的不良地质路段。4 4、水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段。、水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段。5 5、为节约用地、减少折迁或少占农田的地段。、为节约用地、减少折迁或少占农田的地段。6 6、为保护重要建筑物，生态环境或其他特殊需要的地、为

15、保护重要建筑物，生态环境或其他特殊需要的地段。段。一，挡土墙的布置一，挡土墙的布置 1 1、挡土墙位置的选定：、挡土墙位置的选定：路堑挡土墙大多设在边沟旁；路堑挡土墙大多设在边沟旁；山坡挡土墙设在基础可靠处，墙高得保证墙顶以上山坡挡土墙设在基础可靠处，墙高得保证墙顶以上边坡稳定。边坡稳定。22 当路肩墙和路堤墙墙高数量相近，基础情况相似时，优当路肩墙和路堤墙墙高数量相近，基础情况相似时，优选路肩墙。（可收缩坡脚）。选路肩墙。（可收缩坡脚）。2 2、挡土墙的纵向布置、挡土墙的纵向布置 内容：内容：1 1）确定挡土墙的起迄点和墙长，与路基或其它结构）确定挡土墙的起迄点和墙长，与路基或其它结构物的衔

16、接方式。物的衔接方式。2 2）按地基及地形情况进行分段。确定伸缩缝与沉降）按地基及地形情况进行分段。确定伸缩缝与沉降缝的位置。缝的位置。3 3）布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，基）布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，基底易作成不大于底易作成不大于5%5%的纵坡，地基为岩石时，可做成台阶。的纵坡，地基为岩石时，可做成台阶。4 4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸。）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸。3 3、挡土墙的横向布置、挡土墙的横向布置 选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式变异处。确选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式变异处。确定墙身端面，基础形式和埋置深度，布置排水

17、设计，并定墙身端面，基础形式和埋置深度，布置排水设计，并绘制挡土墙横断面图。绘制挡土墙横断面图。4 4、平面布置、平面布置23二，挡土墙的构造二，挡土墙的构造 挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；就地取材、结挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；就地取材、结构合理、断面经济；施工养护方便、安全。构合理、断面经济；施工养护方便、安全。常用重力式挡土墙组成：墙身；基础；排水设施；伸常用重力式挡土墙组成：墙身；基础；排水设施；伸缩缝。缩缝。1 1、墙身构造：、墙身构造：墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。墙面：平面。坡度墙面：平面。坡度1 1：0.050

18、.05到到1 1：0.20 0.20 地面较陡；地面较陡；坡度坡度1 1：0.200.20到到1 1：0.35 0.35 地面平缓地面平缓 墙顶：最小宽度。墙顶：最小宽度。浆砌挡土墙不小于浆砌挡土墙不小于5050厘米厘米 干砌不小于干砌不小于6060厘米。厘米。护栏：地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙顶定设护栏：地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙顶定设置护栏置护栏 。24 2 2、基础、基础 重视挡土墙的基础设计重视挡土墙的基础设计 应对地质条件进行详细调查，先做挖深或钻探。应对地质条件进行详细调查，先做挖深或钻探。类型：类型：墙趾或墙踵部分加宽墙趾或墙踵部分加宽 扩大基础：扩大基础：1 1 地基

19、承载力不足地基承载力不足 钢筋混凝土底板钢筋混凝土底板 2 2 地基承载力过小地基承载力过小 换填地基换填地基 3 3软弱土层软弱土层 台阶基础台阶基础 4 4挡土墙修筑在陡坡上、地基稳固挡土墙修筑在陡坡上、地基稳固 拱型基础拱型基础 5 5地基有长短缺口或挖基困难时地基有长短缺口或挖基困难时 基础埋置深度基础埋置深度 无冲刷时，天然地面以下至少无冲刷时，天然地面以下至少1 1米米 有冲刷时，在冲刷线以下有冲刷时，在冲刷线以下1 1米米 受冻涨影响时，在冻涨线以下不小于受冻涨影响时，在冻涨线以下不小于0 0、2525米米25 3，排水设施，排水设施 目的：疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后

20、积水形成目的：疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后积水形成静水压力等静水压力等 主要措施：设置地面排水沟，或引排地面水。夯实回填土主要措施：设置地面排水沟，或引排地面水。夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗。路堑挡土墙墙趾顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗。路堑挡土墙墙趾到边沟予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。设置墙身泄到边沟予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。设置墙身泄水孔，排除墙后水。水孔，排除墙后水。26 4、沉降伸缩逢 地基不均匀沉陷引起墙身开裂，即沉降逢；墙体伸缩产生裂缝，即伸缩缝。根据地形及地质情况：每隔10-15米设一道沉降伸缩缝。填料：胶泥填塞，沥青麻筋或涂以沥

21、青的木板（渗水量大、冻寒严重地区），当墙背为填石或冻寒不严重时，可仅留空缝，不嵌填料。三、挡土墙的荷载的计算方法：27 三、挡土墙的荷载的计算方法：三、挡土墙的荷载的计算方法：三、挡土墙的荷载的计算方法：三、挡土墙的荷载的计算方法：1 1 1 1、挡土墙的荷载、挡土墙的荷载、挡土墙的荷载、挡土墙的荷载282 2、挡土墙的计算原则、挡土墙的计算原则、挡土墙的计算原则、挡土墙的计算原则 按按按按“分项安全系数极限状态分项安全系数极限状态分项安全系数极限状态分项安全系数极限状态”进行。进行。进行。进行。承载能力极限状态承载能力极限状态（1 1）整个或一部分挡土墙作为刚体，失去平衡）整个或一部分挡土墙

22、作为刚体，失去平衡（2 2）构件成连接部分强度破坏或过度塑性变形）构件成连接部分强度破坏或过度塑性变形（3 3）变为机动体系或局部失去平衡）变为机动体系或局部失去平衡出现任一即认为达到正常使用极限状态：出现任一即认为达到正常使用极限状态：（1 1）、影响正常使用或外观变形）、影响正常使用或外观变形（2 2）、影响正常使用或耐久性局部破坏（包括裂缝）、影响正常使用或耐久性局部破坏（包括裂缝）（3 3）、影响正常使用的其它特点状态）、影响正常使用的其它特点状态 293、计算状态及荷载计算 （1）承载能力极限状态分项荷载系数P131表6-6（2）正常使用极限状态：除被动土压力用0.5外，其它全部荷载

23、系数均采用1.0。（3）进行挡土墙基底合力偏心距验算时 除被动土压力用0.5外，其它全部荷载系数采用1.0。30四、挡土墙稳定性验算 1、抗滑稳定性验算 基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力。312、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算 为保证挡土墙抗倾覆稳定性，经验算他抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的为保证挡土墙抗倾覆稳定性，经验算他抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力。能力。32五、基底应力及合力偏心距验算五、基底应力及合力偏心距验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力基底应力基底应力验算。验算。为避免挡土墙不均匀沉陷为避免挡土墙不均匀沉陷控制基底合力偏心矩。控制基底合力偏心矩。1、基础底面的压应力：、基础底面的压应力：1）轴心荷载作用时：）轴心荷载作用时：P=N/A 2）偏心荷载作用时：）偏心荷载作用时：基底合力偏心距基底合力偏心距e 33 六、墙身截面强度验算七、增加挡土墙稳定性的措施 1）增加抗滑稳定性的方法 1、设置倾斜基底 2、采用突榫基础 342）增加抗倾覆稳定性的方法 1、展宽墙趾 2、改变墙面及墙背坡度 3、改变墙身断面类型35