挡土墙设计答辩

挡土墙设计1.概述2.挡土墙的布置3.挡土墙设计原则4.重力式挡土墙设计5.轻型挡土墙6.加筋土挡土墙1.概述挡土墙：是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力防止边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于支撑路基边坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。常用的挡土墙一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝组成挡土墙的组成按照位置：路堑挡土墙、路堤挡土墙、路肩挡土墙、山坡挡土墙。按照结构形式：重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、拱式、锚定板式、桩板式、垛式。挡土墙的类型路堑挡土墙：用于陡峭山坡的路堑底部，降低边坡高度、减少开挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡。挡土墙按位置分类路堤挡土墙：在陡山坡上填筑路堤时、用以支挡路堤下滑；收缩坡脚，减少填方量；保证沿河路堤不受水流冲刷。路肩挡土墙：支挡陡坡路堤下滑，抬高公路，收缩坡脚、减少占地，减少填方量。山坡挡土墙：用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层（需要时可分设数道）。重力式挡土墙：重力式挡土地依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。—般多用片(块)石砌筑，在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。工量较大、型式简单、施工方便，可就地取材，适应性较强，故被广泛采用。A竖直式B俯斜式C仰斜式D折线式A、B多用于路肩墙、路堤墙；C、D多用于路堑墙挡土墙按结构形式分类衡重式挡土墙：带衡重台的挡土墙，称为衡重式挡土墙，其主要稳定条件仍凭借于墙身自重，但由于衡重台上填土的重量使全墙重心后移，增加了墙身的稳定。衡重式其墙面胸坡很陡，下墙墙背仰斜，所以可以减小墙的高度，减少开挖工作量，避免过份牵动山体的稳定，有时还可以利用台后净率拦截落石。衡重式挡土墙适多用于路肩墙、路堤墙。悬臂式和扶壁式统称为薄壁式悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，具有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。当墙身较高时，沿墙长每隔一定距离设置一道扶壁连接墙面板及踵板，称为扶壁式挡土墙。它们的共同特点是：墙身断面较小，结构的稳定性主要依靠踵板上的填土重量来保证。它们自重轻，圬工省。适用于墙高较大的情况，但需使用一定数量的钢材，经济效果较好。适用于缺乏石料地区和挡土墙高度不超过7m的情况。加筋土式挡土墙组成：填土、拉筋条以及墙面板。垂直于墙面的方向，按一定间隔和高度水平地放置拉筋材料，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，从而稳定土体。拉筋材料通常为镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。墙面板一般用混凝土预制，也可采用半圆形铝板；加筋土挡土墙属柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，通用于填土路基。它结构简单，圬工量少，经济效益大。锚杆式挡土墙：轻型挡土墙，由立柱、挡土板、钢锚杆联合组成。锚杆联接立柱和岩层（土层）。墙后侧压力由挡土板传给立柱，锚杆的抗拔力，使墙稳定。它适用于墙高较大、石料缺乏或挖基困难地区，具有锚固条件的路基挡土墙，一般多用于路堑挡土墙。锚定板式挡土墙：锚定板式挡土墙的结构形式与锚杆式基本相同，只是锚杆的固定端改用锚定板，埋入墙后填料内部的稳定层中，依靠锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力，保持墙的稳定。它主要适用于缺乏石料的地区，一般用于路堤墙。桩板式挡土墙：由桩柱和挡板组成，利用深埋的桩柱前土层的被动土压力来平衡墙后主动土压力，适用于土压力大、要求基础埋深地段，可用于路堑墙、路肩墙。垛式挡土墙：用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力，适用于缺乏石料地区的路肩墙和路堤墙。土钉式挡土墙：由土体、土钉和护面板三部分组成，利用土钉对天然土体实施加固，并与喷射混凝土护面板相结合，形成类似重力式挡土墙的加强体。适用性强、工艺简单、材料用量与工程量较少，常用于稳定挖方边坡或临时支护。2.挡土墙的布置挡土墙位置的选定：1）路堑挡土墙大多数设在边沟旁；2）山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处；3）当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙；4）若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙；5）沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。挡土墙的横向布置：即确定挡土墙的断面形式在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。挡土墙的纵向布置：挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择挡土墙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；4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；沉降伸缩缝基地线泄水孔路线纵坡锥坡挡土墙正面图挡土墙的平面布置：个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况，特别是与挡土墙有干扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。3.挡土墙设计原则原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合决定设计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挡土墙设计原则挡土墙按“极限状态分项系数法”进行设计，挡土墙设计极限状态分构件承载力极限状态和正常使用极限状态。承载力极限状态是当挡土墙出现以下任何一种状态，即认为超过了承载力极限状态：1）整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡；2）挡土墙构件或连接部件因材料强度超过而破坏，或因过度塑性变形而不适于继续承载；3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。正常使用极限状态是挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1）影响正常使用或外观变形；2）影响正常使用或耐久性的局部破坏（包括裂缝）；3）影响正常使用的其它特定状态。4.重力式挡土墙设计挡土墙稳定性验算1.抗滑稳定性分析2.抗倾覆稳定性分析在验算挡土墙的稳定性时，一般不计趾前土层产生的被动土压力。验算结果如不满足以上要求，则表明抗滑稳定性或抗倾覆稳定性不够，应改变墙身断面尺寸重新核算。基底应力及合力偏心矩验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力．应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距B/6B/6e0B/212B/6墙身截面强度验算1.强度计算sa—与材料有关的系数；砌体沙浆标号M5M2.5M1混凝土s值0．0020.00250.0040.0022.稳定计算土质地基，不陡1:5；岩石地基，不陡于1:3设置倾斜基底增加挡土墙稳定性的措施1.增加抗滑稳定性凸榫的高度按照抗滑稳定性要求设计，高宽比满足污工刚性角要求采用凸榫基底展宽墙址2.增加抗倾覆稳定性改变墙面及墙背坡度改变墙身断面类型5.轻型挡土墙1.悬臂式挡土墙适用条件钢筋混凝土悬臂式挡土墙是由立壁和底板组成，具有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板，墙的稳定性依靠墙身自重和踵板上的填土重量来保证。悬臂式挡土墙构造简单，施工方便，能适应较松软的地基，墙高一般在6-9m之间。当墙高较大时，立壁下部的弯矩大，钢筋与混凝土用量剧增，影响这种结构型式的经济效果，此时可采用扶壁式挡土墙。悬臂式挡土墙2悬臂式挡土墙设计1）土压力计算对于悬臂式挡土墙，通常采用朗金理论计算通过墙踵的竖直面上的土压力Ea，然后结合位于该竖直面与墙背间的土重，得到墙上的总压力。2）底板宽度=夹板宽+踵板宽+趾板宽+胸坡修正宽度A、踵板宽度受滑动稳定控制，要求路肩墙：路堑或路堤墙：B、趾板宽度一般由地基应力或偏心距e来决定，要求墙踵不出现拉应力，即有：路肩墙：路堑或路堤墙：3）底板厚度计算主要取决于结构要求和截面强度要求。结构要求：趾板与踵板同厚(指与中间夹块连接处，趾板端部不宜小于30cm，因板顶面要求水平)。A根据配筋率确定截面厚度（一般配筋率0.3%-0.8%）B防止斜裂缝开展过大确定的厚度4）立臂厚度计算主要取决于结构要求和强度要求。结构要求：立壁顶部最小厚度采用15~25cm，路肩墙不宜小于20m。胸墙一般不做垂直坡面，以免因挡墙变形、地基不均匀沉陷及施工误差等因素的影响，造成立壁前倾。通常采用的坡率是1：0.02~1：0.05力臂弯矩计算：剪力计算：A根据配筋率确定截面厚度B防止斜裂缝开展控制1．锚杆挡土墙的构造与布置锚杆挡土墙是由混凝土墙面和锚杆组成，靠锚固在稳定地层内的锚杆对墙面的水平拉力以保持墙身的稳定。墙面为板柱式墙或板壁式墙。使用的锚杆主要有楔缝式锚杆和灌浆锚杆两种。楔缝式锚杆俗称小锚杆，是对锚杆施加一定压力后，使杆端楔缝的楔子张开，从而将锚杆卡紧在岩石中。锚孔一级直径38.50mm，深度3~5m，用普通风钻即可施工。孔内压注水泥砂浆，用来防锈和提高锚杆抗拔力。楔缝式锚杆多用于岩石边坡防护及加固工程。锚杆挡土墙灌浆锚杆又称大锚杆，要用钻机钻孔，锚孔直径一般为100~150mm，锚杆插入锚孔后再灌注水泥砂浆。当用于土层时，由于土层与锚杆间的锚固能力较差，尚需采用加压灌浆或内部扩孔的方法来提高其抗拔力，称为颈压锚杆或扩孔锚杆。国外还采用化学液体灌浆，利用化学液体的膨胀性来提高锚杆的抗拉能力。灌浆锚杆一般多用于路堑挡土墙。2．锚杆挡土墙设计1）土压力计算：同一般挡土墙2）档土板内力计算：3）力柱内力计算：根据其受力特性按照简支梁或连续梁计算4）锚杆设计锚杆为轴心受拉构件，按容许应力法设计截面。按单锚理论来设计锚杆长度，即个考虑锚杆与锚固层岩体的整体稳定性问题。A锚杆截面设计：由立柱计算中得到的反力Rn求锚杆的轴向力Nn：得到钢筋截面面积：B锚杆长度设计：锚杆长度包括非锚固长度（由墙面与稳定地层之间的实际距离决定）和锚固长度（由地层情况和抗拔力计算）对于岩质边坡，岩层与砂浆间的粘结强度大，锚固长度取决于砂浆对钢筋的锚固力。为了提高锚固力，水泥砂浆不得低于30号。要求锚固力大于钢筋的抗拉强度，即如为半岩质或土质边坡．锚固长度取决于砂浆与围岩接触面上的抗剪强度，即C锚杆与立柱的连接主要有三种形式：(1)焊短钢筋锚固；(2)弯钩锚固；(3)螺母锚固。弯钩锚固适用于就地浇筑，其余两种适用于预制构件。1．锚定板挡土墙的构造锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、锚定板以及其间的填土共同形成的一种组合挡土结构，它借助于埋在填土内的锚定板的抗拔力，平衡挡土墙墙背水平土压力，从而改变挡土墙的受力状态，达到轻型的目的。它具有省料省工、能适应承载力较低地区的特点，在我国铁路与公路工程中，已开始应用于路肩或路堤挡土墙和桥台。锚定板挡土墙2．锚定板挡土墙设计1）锚定板设计锚定板尺寸由铺定板的容许抗拔力确定，极限抗拔力与锚定板面积近似地成正比例关系，极限抗拔力除以一定的安全系数，便是所采用的容许抗拔力。单块锚定板的抗拔力与锚定板的埋设位置、板的尺寸和填料的物理力学性质有关。铁道科学研究院等单位根据现场抗拔试验的结果，提出容许抗拔力的建议值如下：对于埋置深度为3~5m的锚定板，其容许抗拔力为100~120kpa；埋置深度为6~10m的锚定板，其容许抗拔力为130~150kPa。锚定板尺寸由拉杆拉力及容许抗拔力计算确定。2）锚定板挡土墙的整体稳定性锚定板挡土墙的整体稳定性与拉杆的长度有关，拉杆愈长，其稳定性愈大。要根据整体稳定性的要求来确定各层拉杆的长度，使选用的拉杆较短而又能确保安全。锚定板挡土墙的整体稳定性主要由抗滑稳定性控制。6.加筋土挡土墙设计加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的挡土墙，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能达到稳定土体的作用。概述Tmax活动区稳定区1．横断面加筋土挡土墙的构造2．加筋方式3．填料加筋土填料应使用渗水性的砂类或砾碎石类，压实度要达到高标准4．基础加筋体面板基础底面的基础形式宜采用普通混凝土或钢筋混凝土扩大基础。加筋体面板基础底面的埋置深度，对于一般土质地基不小于0.6m，当设置在岩石上时应清除表面风化层，当风化居较厚难以全