8挡土墙设计

第六章挡土墙设计第一节挡土墙用途、类型及使用条件一、使用场合挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体、防止填土或山坡土体变形失稳的构造物。公路中常用1、路肩挡土墙：路坡稳定，收缩坡角，路堤挡土墙2、路堤挡土墙：收缩坡脚，防止陡坡堤下滑3、路堑挡土墙山坡陡峭，降低边破高度、减少开挖或者地质不良。防止滑坡4、山坡挡土墙挡土墙设置与否，与同其工程方案比较确定1，与移改路线位置进行比较。2，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）等比较4，与设置其分类型的构造物（桥，护墙）等比较二、类型及使用范围1，重力挡土墙适用：地基良好，非地震和沿河受水冲刷地区利用衡重台上部填土的下压作用和全墙重心的后移，增加墙身稳定，平均短石尺寸。适合于山区，地面横坡陡峭的路肩墙。路堑墙，路堤墙。2，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2）锚定板式：墙后土压力由挡土板传立柱传钢锚杆锚固力特别适用于地质不良时，石料缺乏，挖基困难，有锚固条件的路基挡土墙3、薄壁式挡土墙1）悬臂式：立壁、底板2）扶壁式主要依靠踵板上的填土量来保证。特点：自重轻，圬工省，适用于墙高较大，地质条件一般，需用一定量的刚材，经济效果好。4，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，建筑高度大，适用于填土路基，节约投资30%~70%，经济效益大。第二节挡土墙压力计算一、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1）挡土墙自重G及位于墙上的恒载2）作用于墙背上的主动土压力Ea3）基底的法向反力N及摩擦力T浸水地区还包括挡土墙及墙后填料的水浮力渗水性土作填料时，动水压力不予考虑。3、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，冻胀压力，冰压力等。4、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。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仅考虑主要力系浸水地区考虑附加力地震区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。*设计中考虑主动土压力二、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。库仑理论的要点为：1、假设墙背填料为均质散粒体，仅有内摩擦力，而无粘聚力。2、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墙踵的破裂面，假定为平面。3、破裂面上的土楔，假定刚性体，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4、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.dE/ds=0求得破裂面的位置和主动土压力值。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：1、概念简单明了，适用范围广。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。2、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，锚杆式和锚定板式柔性挡土墙需作假设。（三）大俯角墙背的主动土压力——第二破裂法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倾角。（即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现）2）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力（即：使破裂面棱体不会沿墙背或假象墙背下滑。）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，分别计算取两者矢量和。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。下墙土压力计算：（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（二）力多边形法：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。求得上墙土压力后可绘出下墙破裂面力多边形。五、粘性土土压力计算1、等效内摩擦角法：通常将内摩擦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。。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，按地面为一平面时的库仑公式计算七、有限范围填土压力计算八、被动土压力计算九、车辆荷载的换算第三节挡土墙设计路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：1、路基位于陡坡地段或岩石风化的路堑边缘地段。2、为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段。3、可能产生塌方、滑坡的不良地质路段。4、水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段。5、为节约用地、减少折迁或少占农田的地段。6、为保护重要建筑物，生态环境或其他特殊需要的地段。一，挡土墙的布置1、挡土墙位置的选定：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边坡稳定。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）。2、挡土墙的纵向布置内容：1）确定挡土墙的起迄点和墙长，与路基或其它结构物的衔接方式。2）按地基及地形情况进行分段。确定伸缩缝与沉降缝的位置。3）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5%的纵坡，地基为岩石时，可做成台阶。4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸。3、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。4、平面布置二，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；伸缩缝。1、墙身构造：墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。墙面：平面。坡度1：0.05到1：0.20地面较陡；坡度1：0.20到1：0.35地面平缓墙顶：最小宽度。浆砌挡土墙不小于50厘米干砌不小于60厘米。护栏：地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙顶定设置护栏。2、基础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。类型：墙趾或墙踵部分加宽扩大基础：1地基承载力不足钢筋混凝土底板2地基承载力过小换填地基3软弱土层台阶基础4挡土墙修筑在陡坡上、地基稳固拱型基础5地基有长短缺口或挖基困难时基础埋置深度无冲刷时，天然地面以下至少1米有冲刷时，在冲刷线以下1米受冻涨影响时，在冻涨线以下不小于0、25米3，排水设施目的：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。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：三、挡土墙的荷载的计算方法：1、挡土墙的荷载2、挡土墙的计算原则按“分项安全系数极限状态”进行。承载能力极限状态（1）整个或一部分挡土墙作为刚体，失去平衡（2）构件成连接部分强度破坏或过度塑性变形（3）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：（1）、影响正常使用或外观变形（2）、影响正常使用或耐久性局部破坏（包括裂缝）（3）、影响正常使用的其它特点状态3、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。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。2、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能力。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→基底应力验算。为避免挡土墙不均匀沉陷→控制基底合力偏心矩。1、基础底面的压应力：1）轴心荷载作用时：P=N/A2）偏心荷载作用时：基底合力偏心距e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2）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