第六章-挡土墙设计要求.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,1,2,、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,2,4、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,3,二、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。,4,2，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,5,2）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,6,3、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。,7,4，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。,8,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Ea,3）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。,9,3、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,10,二、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,11,4、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.d,E,/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。,12,13,（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。）,14,四、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,15,（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。,16,五、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。,。,17,六、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,18,七、有限范围填土压力计算,19,八、被动土压力计算,20,九、车辆荷载的换算,21,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。,22,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,23,二，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。,24,2、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,25,3，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。,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：,1、挡土墙的荷载,28,2、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,29,3、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。,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。,31,2、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。,32,五、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/A,2）偏心荷载作用时：,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,34,2）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,35,