扶壁式挡土墙(最终版)

扶壁式挡土墙——岩土工程小组扶壁式挡土墙1、概述2、挡土墙的构造3、挡土墙的设计4、挡土墙的制作与施工5、计算案例1、扶壁式挡土墙概述扶壁式支挡结构是悬臂式支挡结构的改进，属于新型的支挡结构。当悬臂式挡土墙墙高大于6m时，立臂下部弯矩增大，耗用钢筋较多，且变形不易控制。因此，沿墙长方向，每隔一定距离加设扶臂，使立臂与墙踵板相互连接起来，这种结构形式则称之为扶壁式挡土墙。扶壁式挡土墙的优点扶壁式挡土墙与其它形式挡土墙比较的优点1.挡土高度大，适用范围广2.经济效果良好3.施工速度快，大大缩短建设工期4.可靠度较高，质量容易控制主要结构：（1）立臂（2）踵板（3）趾板（4）扶肋（5）凸榫2、扶壁式挡土墙的组成及构造.扶壁式挡土墙墙高不宜超过19m，一般为9-15m，分段长度不应大于20m。2.扶肋间距应根据经济性要求确定，一般为1/4-1/2墙高；每段中宜设置3个或3个以上的扶肋，扶肋厚度一般为扶肋间距的1/10-1/14,但不应小与0.3m。采用随高度逐渐向下加厚的变截面，也可采用等厚式以利施工。3.立板宽度和墙底板厚度与扶肋间距成正比，墙面板顶宽不得小于0.2m，可采用等厚的垂直面板。墙踵板宽一般为墙高的1/4-1/2，且不小于0.5m。墙趾板宽度宜为墙高的1/20-1/5，墙底板板端厚度不小于0.3m。构造要求立板和底板的墙踵板均以扶壁为支座而成为多跨连续板。4.扶壁两端立板外伸长度，根据外伸悬臂的固端弯矩与中间跨固端弯矩相等的原则来确定，通常选用两扶壁净间距的0.41倍。5.扶壁式支挡结构的底宽与墙高之比，可取0.6-0.8。有地下水或地基承载力较低时要加大。6.为提高扶壁式挡土墙的抗滑能力，箱底板常设置凸榫。其要求同悬臂式支挡结构。设计流程图扶壁式挡墙计算模型一、墙面板（立壁）设计计算1、计算模型和计算荷载墙面板计算通常取扶肋中或跨中的一段为计算单元，视为固支于扶肋及墙底板的三向固支板，属超静定结构，一般作简化近似计算。计算时将其沿墙高或墙长划分若干单位宽度的水平条板与竖向条板，假定每一单元条上作用均布荷载，其大小为该条单元位置处的平均值，近似按固支于墙底板上的钢架梁来计算竖向墙面板的弯矩。墙面板的荷载仅考虑墙后主动土压力的水平分力，而墙自重、土压力竖向分力及被动土压力等均不考虑。𝜎𝐻1——踵板顶面的主动土压力𝜎𝑃𝑗——近似代替后的主动土压力𝜎𝑃𝑗=12𝜎𝐻1（地面无荷载）𝜎𝑃𝑗=𝜎ℎ0+12𝜎𝐻1(地面有荷载)土压力的近似代替：近似用梯形ABCDE来代替2水平内力由于墙面板竖直，水平内力可按超静定梁受竖向均布荷载来计算。各内力分别为：支点负弯矩支点剪力跨中正弯矩（理论上是1/24，设计时采用1/20）边跨自由端弯矩式中：𝑙——扶肋净间距（m）21112piMl2piQl22120piMl30M3竖直弯矩墙面板还会产生沿墙高方向的竖直弯矩。其扶肋跨中的竖直弯矩沿墙高的分布如图所示：负弯矩出现在墙背一侧底部H1/4范围内；正弯矩出现在墙面一侧，其最大值在第三个H1/4段内。最大值可按下列公式计算：竖直负弯矩：竖直正弯矩：1010.03()DHMHl1010.03()4HMHl图a——垂直弯矩沿墙高分布图图b——垂直弯矩沿墙纵向分布图说明：纵向分布弯矩图本来是曲线，为方便计算简化为台阶型。𝑙——肋间间距4扶肋外悬臂长度扶肋外悬臂节长，可按悬臂梁的固端弯矩与设计弯矩相等求得，即于是得2221121llMpipill41.0二、墙踵板结构计算1）计算模型和计算荷载墙踵板可视为支撑于扶肋上的连续板，不计算墙面对其的约束，而视其为铰支。内力计算时，可将墙踵板顺墙长方向划分为若干单位长度的水平板条，根据作用墙踵板上的荷载，对每一连续板条进行弯矩、剪力计算，并假定竖向荷载在每一连续板条上的最大值均匀作用于板条上。为简化计算，假设W3为中心荷载，如图（b）所示;w4是端荷载Ety所引起的，如图（c）所示，实际应力呈虚线表示的二次抛物线分布，简化为实线表示的三角形分布。M1(趾板固着端处的计算弯矩)引起的等代荷载的竖直应力近似的假设呈抛物线，如图（d），其重心位于距固支端5𝐵3/8处，以其对固支端的弯矩与M1平衡，可得墙踵处的应力25132.4WMB将上述荷载在墙踵板上引起的竖向应力叠加，即可得到墙踵板的计算荷载。由于墙面板对墙踵板的支撑约束作用，在墙踵板与墙面板衔接处，墙踵板沿墙长方向板条的弯曲变形为零，并向墙踵方向变形逐渐增大。故可近似假设墙踵板的计算荷载为三角形分布，最大值在踵点处，如图（e）所示：w于是得：即12345231130322333sin2sin=tg2.4（H+B）[phone]sin=tg(2)2.4WhBtMhtEEBB（H+B）+kNm𝐸𝑡——为作用在BC面的土压力；𝐸𝐵3——为作用在CD面的土压力；𝑀1——为墙趾板固端处的计算弯矩；𝛾、𝛾ℎ——为墙后填土和钢筋混凝土的容重𝑡3——为墙踵板厚度𝜎3——为墙踵板端处的地基反力𝜎𝑊1——计算墙背和实际墙间的土重和活载𝜎𝑊2——墙踵板自重𝜎𝑊3——作用在墙踵板顶面上的土压力竖向分力𝜎𝑊4——作用在墙踵板端部的土压力计算分力𝜎𝑊5——墙踵板固端弯矩M1作用下在墙踵板上引起的等代荷载2）纵向内力墙踵板顺墙长方向（纵向）板条的弯矩和剪力计算与墙面板相同，各内力分别为：支点负弯矩支点剪力跨中正弯矩边跨自由端弯矩21112WMl2WQl22120WMl30M三、扶肋设计计算1）计算模型和计算荷载扶肋可视为锚固在墙踵板上的“T”形变截面悬臂梁，墙面板则作为该“T”形梁的翼缘板，如图(a)所示。翼缘板的有效计算宽度由墙顶向下逐渐加宽，如图(b)所示。为简化计算，只考虑墙背主动土压力的水平分力，而扶肋和墙面板的自重以及土压力的竖向分力忽略不计。2）剪力和弯矩悬臂梁承受两相邻扶肋的跨中至跨中长度与墙面高度范围内的土压力。在土压力如图(a)中，作用在AB面上的土压力的水平分力作用下，产生的剪力和弯矩：式中：——为高度为（从墙顶算起）截面处的剪力（KN）和弯矩为跨中至跨中的计算弯矩（m）。0(0.5)coshiiWiaQhLhhK201(3)cos6hiiWiaMhLhhKhihiMQ,ih()KNm如图（c）所示计算长度，按下式计算，且（中跨）（悬臂跨）212WLbBWLlb0.91WLlb3）翼缘宽度扶肋的受压区有效翼缘高度，墙顶部，墙底部（或）中间为直线变化，可知：2112iiBhbbH1iihlbbH四、配筋设计扶壁式挡土墙的墙面板、墙趾板、墙踵板按矩形截面受弯构件配筋，而扶肋按变截面“T”形梁配筋。1.墙面板（1）水平受拉钢筋墙面板的水平受拉钢筋分为内、外侧钢筋两种。内侧水平受拉钢筋布置在墙面板靠填土一侧，承受水平负弯矩。外侧水平受拉钢筋布置在中间跨墙面板临空一侧，承受水平正弯矩，该钢筋沿墙长方向通长布置。（2）竖向受力钢筋墙面板的竖向受力钢筋也分内、外两侧。内侧竖向受力钢筋布置在靠填土一侧，承受墙面板的竖直负弯矩。外侧竖向受力钢筋从布置在墙面板临空一侧，承受墙面板的竖直正弯矩。该钢筋通长布置，兼作墙面板的分布钢筋之用。（3）墙面板与扶肋间的U形拉筋连接墙面板与扶肋的U形拉筋，其开口向扶肋的背侧，在扶肋水平方向通长布置。2.墙踵板(1)横向水平钢筋墙踵板顶面布置横向水平钢筋，是为了墙面板承受竖直负弯矩的钢筋得以发挥作用而设置的。该筋位于墙踵板顶面，垂直于墙面板方向。（2）纵向水平受拉筋墙踵板顶面和底面纵向水平受拉筋，承受墙踵板在扶肋两端的负弯矩和跨中正弯矩。（3）连接墙踵板与扶肋之间的U形钢筋连接墙踵板与扶肋之间的U形钢筋其开口向上。在垂直于墙面板方向的钢筋分布与墙踵板顶面纵向水平钢筋相同。3.墙趾板同悬臂式挡土墙墙趾板的配筋设计。4.扶肋背侧的受拉钢筋扶肋背侧的受拉钢筋，应根据扶肋的弯矩图，选择2~3个截面，分别计算所需的拉筋根数。1、现浇式支挡结构制作与施工扶壁式挡墙采用C25混凝土浇筑，受力钢筋用螺纹钢筋，分布钢筋采用光面钢筋，沿挡土墙纵向每10m设一道伸缩缝，挡土墙在地面以上0.2m处每隔2-3m上下左右交错设置泄水孔。基底浇筑之前，做好排水工作，且往往需要先铺筑一层厚20cm的碎石垫层，并夯入地基中，然后安装基底钢筋，浇筑基底混凝土。挡土墙墙身与基底结合处按施工缝处理，即先进行凿毛，清楚松散混凝土及浮浆。底板浇筑时，宽度方向不得间断，必须一次浇筑完成，立臂在高度方向不宜间断，若有间断，第二次浇筑时必须保证混凝土之间的牢固粘结。2、预制拼装支挡结构制作与施工首先根据墙体设计高度，预制L形挡墙。各个单元的长度尺寸根据运载能力进行调整,但在地质不良地段和地震烈度大于等于8度的地区不宜使用拼装式挡土墙。具体制作过程如下：1）L形挡墙的预制：（1）钢筋骨架制作；（2）模版制作与安装；（3）水泥混凝土配合比设计；（4）混凝土浇筑；（5）拆模养生。2）基槽开挖：（1）基槽开挖；（2）地基处理；（3）防排水处理。3)拼装4）墙背回填5）整坡和景观恢复悬臂式挡墙施工工艺流程图