加筋土挡土墙

岩土锚固及支挡工程1.*加筋土挡土墙的结构与基本原理2.*△加筋土挡土墙内部稳定性分析方法3.加筋土挡土墙外部稳定性分析方法4.加筋材料与加筋土挡土墙的构造设计方法第四章加筋土挡土墙岩土锚固及支挡工程第一节概述加筋土是在土中加入加筋材料（或称筋带）的一种复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的抗剪强度，增加土体工程的稳定性。1965年法国普拉聂尔斯（Prageres）首次成功地修建了一座公路加筋挡墙。我国于1979年首次在云南建成加筋土挡墙试验工程。最长加筋土挡墙工程：5.5km，重庆市区长江滨江公路驳岸墙最高高速公路加筋土挡墙：43.75m，云南楚大高速公路1号墙最高城市道路加筋土挡墙：60m，重庆巫山县集仙路挡墙岩土锚固及支挡工程第一节概述岩土锚固及支挡工程一、结构与挡土原理挡土原理内部稳定：墙面所承受的水平土压力依靠填料与拉筋的摩擦力平衡缺乏石料地区及大型填方工程；用于一般地区的路肩式和路堤式挡土墙，但不应修建在滑坡、水流冲刷和崩塌等不良地质地段。外部稳定：复合结构形成的土墙抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力适用条件第一节概述岩土锚固及支挡工程二、加筋土挡土墙类型及其特点类型1、单面式加筋土挡土墙双面式加筋土挡土墙2、有台阶式加筋土挡土墙无台阶式加筋土挡土墙3、有面板加筋土挡土墙无面板加筋土挡土墙第一节概述岩土锚固及支挡工程特点1、可装配式施工，施工简便、快速、节省劳力和缩短工期；2、具有一定柔性，能够适应地基轻微变形，且抗振性强；3、可做成很高的垂直挡土墙，对地基承载力要求较低；4、节约占地、造型美观；5、造价低。第一节概述岩土锚固及支挡工程三、加筋土加固机理基本原理：在土中沿应变方向埋置具有挠性的拉筋材料，土与拉筋材料产生摩擦，使加筋土犹如具有某种程度的粘聚性，从而改良了土的力学特性。解释和分析加筋土强度的两种观点第一节概述摩擦加筋原理：加筋土视为组合材料，认为加筋土是复合体结构（或称锚定式结构）莫尔－库仑理论：加筋土视为均质各向异性材料，认为加筋土是复合材料结构岩土锚固及支挡工程第一节概述①摩擦加筋原理dTNfbdl221TTdT填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，而拉筋又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，拉筋只要材料有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。岩土锚固及支挡工程第一节概述②莫尔－库仑理论（准粘聚力理论）加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料，通常采用的拉筋，其弹性模量远大于填土，拉筋与填土共同作用，包括填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力，使得加筋土的强度明显提高。岩土锚固及支挡工程第一节概述岩土锚固及支挡工程第一节概述极限平衡条件（筋带产生“约束应力”）（筋带增加强度以“内聚力”表示）岩土锚固及支挡工程①拉筋断裂造成挡土墙破坏拉筋强度不足拉筋与面板连接能力不足超载拉筋腐蚀②拉筋与土间结合力不足造成挡土墙破坏③因外部不稳定造成挡土墙破坏地基承载力低沿基底抗滑稳定性不足抗倾覆能力不够内部稳定性计算外部稳定性分析三、加筋土挡土墙的破坏形式第一节概述岩土锚固及支挡工程内部稳定性分析包括第二节内部稳定性分析常用计算方法加筋土看成由土与筋材两种不同性质的材料组成，设计时把筋、土分开计算。加筋土看成宏观各向异性复合材料，建立一个刚塑性加筋土复合材料模型。学习主要内容拉筋拉力计算拉筋强度验算拉筋长度计算拉筋间距的确定破裂面的形状和位置土压力计算拉筋拉力计算拉筋强度验算拉筋长度计算岩土锚固及支挡工程第二节内部稳定性分析破裂面的形状及位置筋土分开的计算方法中，加筋土挡土墙面板后填料中的破裂面的形状和位置是确定筋条尺寸的重要依据。岩土锚固及支挡工程第二节内部稳定性分析筋条纵向拉应力分布特征①拉筋拉力的最大值在墙的内部，T面/Tmax〈0.75。②加筋土体中，最大拉力线通过墙面角，在挡土墙上部，最大拉力线与墙面的距离不大于0.3H。③加筋土体中，最大拉力线就是可能的破裂面。④最大拉力线的位置随加筋土工程的几何形状、荷载情况、基础形式、土与拉筋间的摩擦力等因素而变化。岩土锚固及支挡工程一、土压力计算基本假定1、墙面板承受填料产生的主动土压力，每块面板承受其相应范围内的土压力，将由墙面板上拉筋有效摩阻力－抗拔力来平衡。第二节内部稳定性分析2、按折线滑面假定，挡土墙内部加筋体分为滑动区和稳定区，两区分界面为土体破裂面。作用于面板上的土压力由稳定区的拉筋与填料之间的摩阻力平衡。无效长度有效长度3、拉筋与填料之间的摩擦系数在拉筋的全长范围相同。4、压在拉筋有效长度上的填料自重及荷载对拉筋产生有效摩阻力，且拉筋上受到的竖直荷载沿拉筋长度均匀分布。岩土锚固及支挡工程土压力计算1、作用在墙面板上的水平土压应力（1）墙后加筋土填料产生的水平土压应力静止土压力系数sin10K主动土压力系数)2/45(tan2aK第二节内部稳定性分析biaizieiiizihK1岩土锚固及支挡工程（2）路堤填土重力等代均布土层厚度换算根据《公路加筋土工程设计规范》，换算方法为：'1121HhbHmhb第二节内部稳定性分析h1H’h1≥H’加筋体上路堤填土重力对第i层拉筋产生的拉力：12hKibi岩土锚固及支挡工程（3）墙顶面活荷载产生的水平土压应力第二节内部稳定性分析)(0)(01dioiaidioiciciaillllLLhK)2(2)()2(''''ciiccciciiccibHhhHbLLbHhhHLL岩土锚固及支挡工程2、作用于拉筋位置的竖向土压应力第二节内部稳定性分析aiiihh121岩土锚固及支挡工程墙顶面活荷载产生的水平土压应力（铁路工程）①方法一：按应力扩展线计算交点D不在破裂区，荷载产生的土压力不对墙面板产生影响。02ih一般取30°第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程②方法二：按弹性理论的条形荷载下土中压力公式计算荷载在挡土墙上产生的侧向土压力荷载在土体内产生的竖向土压力第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程2、作用于拉筋位置的竖向土压应力等于填料自重应力和墙顶面活荷载产生的竖向土压应力之和。（1）墙后填料产生的竖向土压应力（2）墙顶面活荷载产生的竖向土压应力或：第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程路堤式加筋挡土墙的破裂面和土压力计算方法一：将路堤式部分的填土，换算成均匀分布在路基宽度范围内的土柱把下部实际挡土墙墙高加上换算土柱作为虚拟的路肩式挡土墙顶部车辆荷载的换算土柱按30°扩散至虚拟墙顶面，重新换算成相应的土柱墙后破裂面按虚拟墙高的0.3H方法确定第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程方法二：按实际墙高的路肩式挡土墙计算，将墙顶的梯形填土及车辆荷载均作为超载考虑。将路堤式部分的填土，换算成均匀分布在路基宽度范围内的均布荷载顶部车辆荷载的换算土柱按30°扩散至墙顶面，重新换算成相应的土柱墙后破裂面按实际墙高的0.3H方法确定第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程方法三：以路堤顶面作为虚拟路肩挡土墙墙顶，按虚拟路肩式加筋土挡土墙计算为超载考虑。墙后破裂面按实际墙高的0.3H方法确定第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程二、拉筋设计1、拉筋拉力计算第i层单根拉筋的拉力Ti按下式计算：路堤式加筋土挡土墙：水平间距和垂直间距yxaiiiaifihiiSShhKTTTT)(121路肩式加筋土挡土墙：yxiiaihiiSShhKTTT)(01路肩式挡土墙，不考虑车辆荷载的扩散作用。可近似取墙面板中心深度的总侧压应力计算。第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程2、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算（1）抗拉强度验算第二节内部稳定性分析2001000RfkiAfT岩土锚固及支挡工程2、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算（1）抗拉强度验算第二节内部稳定性分析2001000RfkiAfT水平拉力设计值iQioTT1岩土锚固及支挡工程2、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算（1）抗拉强度验算第二节内部稳定性分析2001000RfkiAfT水平拉力设计值iQioTT1筋带材料抗拉性能的分项系数，取1.25筋带有效净截面积岩土锚固及支挡工程第二节内部稳定性分析（2）筋带有效净截面面积规定①扁钢带：设计厚度为扣除预留腐蚀厚度并扣除螺栓孔后的计算净截面积；②钢筋混凝土带：钢筋有效净面积为扣除钢筋直径预留腐蚀量后的主钢筋截面面积总和；③钢塑复合带、土工格栅、聚丙烯土工带：按统计原理确定其设计截面积和极限强度，保证率为98%；④采用土工合成带作拉筋时，需换算为筋带条数，最后取偶数条。岩土锚固及支挡工程3、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算第二节内部稳定性分析aiiipiRpiiLbfTTT'1002岩土锚固及支挡工程3、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算第二节内部稳定性分析aiiipiRpiiLbfTTT'1002岩土锚固及支挡工程3、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算第二节内部稳定性分析aiiipiRpiiLbfTTT'1002拉筋长度：aioiiLLL岩土锚固及支挡工程拉筋长度的实际设计采用值，可按下列原则并满足挡土墙内部稳定的要求统一、协调考虑采用。1、墙高小于3m时，采用等长拉筋，拉筋长度≥3.0m；2、墙高大于3m时，拉筋最小长度≥0.8H，且≥5.0m；3、墙高大于3m时，可以考虑变换拉筋长度，但采用不等长拉筋时，同等长度拉筋的墙段高度≥3.0；4、一处挡土墙拉筋不宜多于3种长度，相邻不等长拉筋的长度差≥1.0m；5、采用钢筋混凝土板条作为拉筋材料时，每节长度不宜大于2.0m。第二节内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程第二节内部稳定性分析全墙抗拔稳定验算公式：2ipibTTK三、全墙抗拔稳定验算岩土锚固及支挡工程第三节外部稳定性分析加筋土挡土墙土墙重力式挡土墙地基承载力抗滑移整体滑动抗倾覆验算内容岩土锚固及支挡工程1、土压力计算第三节外部稳定性分析采用库仑理论计算墙背摩擦角),min(21加筋体填土内摩擦角墙后填土内摩擦角岩土锚固及支挡工程2、抗滑移稳定性分析抗滑移稳定系数3、抗倾覆稳定性分析抗倾覆稳定系数第三节外部稳定性分析岩土锚固及支挡工程地基承载力验算minmax基底应力（e≤L/6）（e＞L/6）4、地基承载力分析（岩石地基）土质地基）4/L(6/Le第三节外部稳定性分析岩土锚固及支挡工程5、整体抗滑承载力分析分析方法1、条块法2、整体法第三节外部稳定性分析岩土锚固及支挡工程一、填料填料特点：易于填筑与压实、与拉筋之间有可靠的摩阻力、不应对拉筋有腐蚀性、水稳定性好。填料选择1、通常选择有一定级配渗水的砂类土、砾石类土。2、采用粘性土和其他土作填料时，必须有相应的防水、压实等工程措施。3、填料中不应含有大量的有机物。4、泥炭、淤泥、冻结土、盐渍土、垃圾、白垩土、中－强膨胀土及硅藻土，禁止使用。第四节加筋土挡土墙的构造岩土锚固及支挡工程5、采用聚丙烯土工带为拉筋时，填料中不宜含有两价以上铜、镁、鉄离子及氧化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质。6、采用钢带作拉筋，填料应满足下表中化学和电化学标准。填料的设计参数应由试验和当地经验确定，无条件时，可参考填土设计参数表。第四节加筋土挡土墙的构造岩土锚固及支挡工程二、拉筋拉筋材料必须具有以下特性：1、具有较高的抗拉强度，延伸率小，蠕变小，不易产生脆性破坏；2、与填料之间具有足够的摩擦力；3、耐腐蚀和耐久性能好；4、具有一定的柔性，加工容易，接长及与墙面板连接简单；5、使用寿命长，施工简单。作用：承受垂直荷载和水平荷载，并与填料产生摩擦力。从材质上可分为金属、钢筋混凝土、CAT钢塑复合材料、竹片、聚丙烯土工带、土工格栅等。第四节加筋土挡土墙的构造岩土锚固及支挡工程钢带：一般用软钢轧制，分光面带和有肋带两种。表面镀锌或采取其它防