土力学土压力与挡土结构任务6挡土墙设计.pptx

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,2019/12/28,#,#,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,第七章,任务,6,：,挡土墙设计,挡土墙就其,结构型式,可分为以下主要类型：,(,一,),重力式挡土墙,重力式挡土墙是靠,墙体自身重量,来,维持平衡,，常用材料为,块石,或,素砼,，宜用于,高度小于,6m,，地层,稳定,、开挖土石方时,不会,危及,相邻建筑物,安全的地段。,优点是,结构简单,、,施工方便,、,就地取材,等。工程上应用广泛,。,任务,6,：,挡土墙设计,（续）,(,二,),悬臂式,挡土墙,悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝土,建造，它由,三个悬臂板,组成，即,立壁,，,墙趾悬臂,和,墙踵悬臂,，如右图所示。,墙的稳定主要靠,墙踵底板,上的,土重,，而墙体内的拉应力则由,钢筋,承担，因此能充分利用钢筋砼的受力特点，在,市政工程,及,厂矿贮存库,中经常使用。,（续）,(,三,),扶壁式,挡土墙,当墙后,填土比较高,时，为了,增强,悬臂式挡土墙,立壁的,抗弯,性能，常沿墙的纵向每隔（,0.8,1.0,）,h(h,为墙高,),设一道,扶壁,，如右图，故称为扶壁式挡土墙。,扶壁间的填土可增加,抗滑,抗倾覆,能力。,常用于,重要的大型,土建工程。,（续）,(,四,),锚定板,及,锚杆式,挡土墙,锚定板,挡土墙的结构，一般由,预制的,钢筋砼立柱、墙面、钢拉杆和,埋在填土中,的,锚定板,组成。,锚杆式,挡土墙是利用,嵌入坚实岩层,的,灌浆锚杆,作为拉杆的一种挡土墙结构。,常用于,铁路路基、护坡、桥台及基坑支护,等。,柱板式锚杆挡土墙,锚定板挡土墙,挡土墙的各部分名称,：如右下图所示,墙面,：暴露于,外,的,正面,。有垂直和向后倾斜两种。,墙背：与填土接触的背面。可做成倾斜和垂直的。,墙基,：挡土墙,全部埋在地下的部分,，与持力层接触。,墙趾,：墙基的,前缘,。,墙踵：墙基的后缘。,墙顶：挡土墙的顶面。,墙背的主要形式,墙背的,主动,土压力：,仰斜式垂直式俯斜式,。,如为,挖方,边坡，采用,仰斜式,与边坡紧密结合；如为,填方,边坡，采用,垂直式,或,俯斜式,，利于墙背填土夯实。,挡土墙的设计一般采用,试算法,，即先根据挡土墙所处的条件和构造要求（工程性质、墙后土体性质、荷载情况、建筑材料、施工条件），凭,经验,初步拟定,墙型,和,截面尺寸,，然后进行挡土墙的,验算,，如不满足要求，则改变截面尺寸或采取其他措施。,挡土墙的设计的基本步骤,：,（,1,）选择,墙型,，确定挡土墙的,截面尺寸,；,（,2,）,稳定性,验算，包括,抗倾覆,和,抗滑移,稳定验算；,（,3,）地基的,承载力,验算；,（,4,）墙身,强度,验算；,（,5,）,抗震,计算。,任务,6,：,挡土墙设计,一、选择,倾斜形式,根据边坡实际情况，选择挡土墙的倾斜形式：,仰斜式、垂直式、俯斜式,。,挖方段,采用,仰斜式,；,填方段,采用,垂直式,或,俯斜式,。,（,以重力式挡土墙为例,）,任务,6,：,挡土墙设计,二、确定截面尺寸,1,、确定墙后,填土形式,：水平还是斜坡？,2,、确定,高度,：墙顶高程。,3,、确定墙顶,宽度,：砌石和素砼,0.5m,，钢筋砼,0.3m,。,4,、确定墙底,宽度,：底宽,b=(0.5,0.7)h,，,(h,为墙高,),；持力层为卵石、碎石时取小值，为黏性土时取大值。,经挡墙,抗滑移,稳定与,抗倾覆,稳定验算，如安全系数,过大,，,适当减小,墙底宽度；反之，安全系数过小，适当加大底宽或采取其它措施。,三、选择墙面坡度和墙背坡度,当选择,仰斜式,时：,1,、,墙面坡度：,墙前坡度较陡，可取,1,：,0.05,1,：,0.2,或直立；,墙前坡度较平坦，,中、高挡土墙,1,：,0.4,。,愈缓墙身越长、开挖愈多。,2,、墙背坡度：,1,：,0.25,愈缓主动土压力愈小，但施工愈困难。,面坡,应尽量与,背坡,平行,。,1,0.2,四、设置墙基底逆坡,逆坡度,（,n,：,1,）,：,土质地基,0.1,：,1,岩石地基,0.2,：,1,作用：,增加,基底,抗滑稳定性,但由于基底,倾斜,，,减少了承载力,，因此，地基承载力,需折减,：,基底,逆坡,0.1,：,1,时，折减系数,0.9,；,基底,逆坡,0.2,：,1,时，折减系数,0.8,。,1,n,五、设置墙趾台阶,1,、,台阶高宽比,：,h,：,a (a20cm),2,、夹角,：应为直角或钝角。,3,、基底法向反力的偏心距满足：,e,0.25b(1/4b),(b,为无台阶时的基底宽度,),作用：,扩大,基底,面积,，,减小,基底,压应力,，,增大,持力层,受力面积,。,a,h,墙趾,e,b,六、采取适当排水措施,1,、,排水不良,：水渗入墙后，,降低挡土墙稳定性,。,墙后填土抗剪强度,降低,，土压力,增大,；若积水，产生,水压力,，静、动水压力让挡墙形成了拦水坝，,更加危险,。,墙前排水沟,六、采取适当排水措施,2,、设置：,1,）纵横,两向设,泄水孔,：间距,2,3m,，外斜,5%,，孔眼直径,100mm,。,2,）墙后设,滤水层,（碎石宽,500mm,）和,排水暗沟,，墙顶背后设防水层。,3),墙后有,斜坡,时，坡下设,截水沟,，纵向排水。,3,、作用：,尽快,把水,排出,挡土墙外。,墙前排水沟,七、填土质量要求,填料,：,首选,砂土、砾石、碎石,，,抗剪强度稳定,，易于,排水,；,次选,黏性土,分层,夯实,（密实度,85%,）。,冻土地区：选择,非冻胀性,填料（炉渣、碎石、粗砂）,不应采用,：淤泥、耕植土（未固结、抗剪强度低）和膨胀性黏土（遇水膨胀增加土压力）。,不含杂物,：冻结土块、木块（树根、树枝）、建筑垃圾挡土墙的验算,1,、挡土墙的,稳定性,验算：,包括：,1,）、,抗滑移,稳定性验算；,2,）、,抗倾覆,稳定性验算；,2,、地基,承载力,验算；,3,、墙身,强度,验算。,挡土墙的验算,1,、挡土墙的,稳定性,验算：,抗滑移,稳定,挡土墙在,墙背土压力,作用下可能,沿着墙底,发生,滑动破坏,，要保证挡土墙的,抗滑移,稳定性，必须要求,抗滑力,和,滑动力,之比,不小于1.3,，该比值称为,抗滑安全系数,，即,挡土墙的验算,1,、挡土墙的,稳定性,验算：,抗倾覆,稳定,挡土墙在,墙背土压力,作用下可能,绕墙趾,向前发生,转动而倾覆,，要保证挡土墙的,抗倾覆,稳定性，必须要求,抗倾覆力矩,和,倾覆力矩,之比,不小于1.6,，该比值称为,抗倾覆安全系数,，即,1、抗滑移稳定性验算,验算沿基底向外滑移的可能性。,分解挡土墙自重,G,和主动土压力,E,a,为垂直和平行于基底的两个分力。,G,n,、,E,an,为垂直墙底分量，,G,t,、,E,at,为平行墙底分量。,那么，抗滑移力为,(G,n,+E,an,),，滑移力为,(E,a t,-G,t,),，则,抗滑移安全系数,为：,（有关符号的意义见,P152,）,土对挡土墙基底的摩擦系数，见,“,表,7-2,”,。,G,G,t,G,n,0,0,E,a,E,at,E,an,基底,1、抗滑移稳定性验算,当墙背直立,(,=90),，基底水平,(,0,0),时：,当,Ks,不满足要求时，可修改挡土墙的断面尺寸加大自重，或在基底铺砂石垫层提高摩擦系数等，提高挡土墙的抗滑稳定性。,G,G,t,G,n,0,0,E,a,E,at,E,an,基底,2、抗倾覆稳定性验算,验算沿墙趾,O,点向外倾覆的可能性。,分解主动土压力,E,a,为水平分力,E,ax,和垂直分力,E,az,。,对,O,点倾覆力矩为,E,ax,Z,f,，抗倾覆力矩为,G,x,0,+E,az,x,f,，则,抗倾覆安全系数,为：,（有关符号的意义见,P153,）,0,E,a,E,ax,E,az,基底,教材未标注,Z,、,Z,f,2、抗倾覆稳定性验算,当墙背直立,(,=90),，基底水平,0,=0),时：,当,Kt,不满足要求时，可采取修改挡土墙的断面尺寸加大自重，伸长墙址增加力臂长度、将墙背做成仰斜式减小土压力等措施，增加挡土墙的抗倾覆稳定性。,0,E,a,E,ax,E,az,基底,教材未标注,Z,、,Z,f,3、地基承载力的验算,1,）求合力,N,作用点对,O,点的距离,C,及形心的偏心距,e,：,分解主动土压力,E,a,为垂直分力,E,az,和水平分力,E,ax,。,合力,N,：,合力距等于各分力矩之和：,N,c=Gx,0,+E,az,x,f,-E,ax,z,f,则：,0,G,N,E,ax,E,az,z,f,x,f,x,0,b,O,c,e,b/2,b/2,3c,p,max,p,max,p,min,3、地基承载力的验算,2),挡土墙基底压力按下式计算：,地基承载力，,KPa,。,当,e,b/6,时，基底压力呈梯形或三角形分布；,当,e,b/6,时，基底压力呈三角形分布：,地基承载力的验算要求同时满足：,0,G,N,E,ax,E,az,z,f,x,f,x,0,b,O,c,e,b/2,b/2,3c,p,max,p,max,p,min,4、墙身强度验算和抗震计算,应根据墙身材料分别按,混凝土结构设计规范,(GB 50010-2010),、,砌体结构设计规范,(GB 50003-2001),、,建筑抗震设计规范,(GB 50011-2010),的有关计算方法进行。,7.7.3 重力式挡土墙的设计,重力式挡土墙的稳定性验算需要重复多次，因此手工计算是比较繁琐的。现在均利用电脑进行验算，方法有：,1,）设计软件，如：,2,）使用,Excel,电子表格。,谢 谢！,