06路基支挡结构设计.ppt

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1、1,路基工程,沈宇鹏 办公地点：综合实验楼804房间 办公电话：51683954 Email：,2,学习要求：理解朗肯和库伦土压力理论；掌握各种边界条件下库伦土压力计算；了解其他类型的土压力计算；重点掌握重力式、悬臂式、加筋土挡土墙等的设计理论与方法 ；了解轻型支挡结构的发展状况及特点；了解浸水、地震条件下路基支挡结构的设计特点。,3,参考资料,1、宫全美，铁路路基工程，中国铁道出版社，2007； 2、铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2006） 3、铁路工务技术手册，路基，中国铁道出版社，1993,4,路基支挡结构包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构，是用来支撑、加固填土或

2、山坡土体，防止其坍滑以保持稳定的一种建筑物。 路基支挡建筑物可用来平衡路基及路基面以上荷载形成的土压力，也可用来承受滑动土体的下滑推力（抗滑建筑物）。,06 路基支挡结构设计,第一节 概述,5,一、挡土墙结构的分类,石砌体,片石混凝土,1. 根据所用材料分类,素混凝土,钢筋混凝土,6.1 概述,6,2. 根据挡土墙的位置分类,路堑墙,路肩墙,路堤墙,6.1 概述,7,一般地区,浸水地区,3. 根据所处环境分类,地震地区,6.1 概述,8,重力式挡土墙,轻型挡土墙,4. 根据结构形式分类,6.1 概述,9,重力式挡土墙的四种主要形式,（1） 仰斜墙背式,（2） 俯斜墙背式,6.1 概述,10,特

3、点,适用范围,依靠墙身自重抵御土压力 型式简单，取材容易，施工简便,产石料地区 地基良好，非地震和沿河受水冲刷地区，墙高6m以下可采用干砌； 其它情况宜采用浆砌,6.1 概述,11,（3） 衡重式,特点,适用范围,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，节约断面尺寸； 墙面陡直，下墙墙背仰斜，可降低墙高，减少基础开挖,山区、地面陡峻的路肩墙 路堑墙（兼有拦挡坠石作用）或路堤墙,6.1 概述,12,（4）折线墙背式,由仰斜墙背演变而成，上部俯斜，下部仰斜，可以减小上部的断面尺寸,6.1 概述,13,几种常见的轻型挡土墙,（1）锚杆挡土墙,（2）锚定板挡土墙,在平衡土压力方面，

4、锚杆挡土墙的特点是在填土内埋入锚固件，或在稳定土层中插入锚杆利用锚固件的抗拔力，将挡土板拉紧,6.1 概述,14,（3）桩板挡土墙,在平衡土压力方面，柱板式或桩板式挡土墙的特点是把柱（桩）部分埋入地基内，用柱、板结构挡土，以地基抗力保持柱板稳定,6.1 概述,15,（4）加筋土挡土墙,在平衡土压力方面，加筋土挡土墙的特点则是利用拉筋与土之间的摩擦力抵抗土压力，并以拉筋与墙面板连接挡土,6.1 概述,16,6.1 概述,17,6.1 概述,18,6.1 概述,19,（5）薄壁挡土墙,在平衡土压力方面，薄壁挡土墙的特点是依靠墙身自重和墙底板以上土体的重力维持挡土墙的稳定,20,二、挡土墙的主要作用

5、,稳定边坡 减少土方 防止冲刷 拦挡落石 整治滑坡等,6.1 概述,21,三、挡土墙的设置,陡坡路堑边坡薄层开挖、路堤边坡薄层填方地段或为加强路堤本体稳定地段； 避免大量挖方及降低高边坡和加强边坡稳定性的路堑地段； 不良地质条件下，为加固地基、边坡、山体、危岩或拦挡落石地段； 水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河、滨海路堤地段； 为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段； 为保护重要的既有建筑物、生态环境或其他特殊的地段。,6.1 概述,22,第二节 挡土墙土压力计算,23,土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力。 设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。 土压

6、力的计算是个比较复杂的问题。它随挡土墙可能位移的方向分为主动土压力、被动土压力和静止土压力。 土压力的大小还与墙后填土的性质、墙背倾斜方向等因素有关。,6.2 挡土墙土压力计算,24,一、土压力的种类,6.2 挡土墙土压力计算,25,静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态，土对墙的压力称为静止土压力，一般用E0表示 。 主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一般用Ea表示。 被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Ep表示。,6.2 挡土墙土压力计算,26,二、静

7、止土压力计算,静止土压力：墙体不发生任何位移(即 = 0)相当于天然地基土的应力状态（侧限状态或K0应力状态)。,6.2 挡土墙土压力计算,27,静止土压力计算,总静止土压力,K0为静止土压力系数； 对于侧限应力状态，理论上：K0=/(1-)； 由于土的 很难确定，K0 常用经验公式计算， 对于砂土、正常固结粘土：,28,土力学,热力学,英国科学家,三、朗肯(Rankine)土压力理论(1857),6.2 挡土墙土压力计算,29,（一）基本原理,6.2 挡土墙土压力计算,30,（二）朗肯基本假定,假定： 1.墙背垂直 2.墙背光滑 3.填土表面水平,图中: v、 h为主应力，且v=z,土压力强

8、度计算公式：,6.2 挡土墙土压力计算,31,1、朗肯主动土压力计算 1）无粘性土,总主动土压力,（三）土压力计算,其中：a为朗肯主动土压力系数,6.2 挡土墙土压力计算,32,2）粘性土,主动土压力强度,式中：,如右图：,6.2 挡土墙土压力计算,33,总主动土压力,6.2 挡土墙土压力计算,34,2、朗肯被动土压力计算 1）无粘性土,被动土压力强度,总被动土压力,式中p为朗肯被动土压力系数：,6.2 挡土墙土压力计算,35,2）粘性土,被动土压力强度,总被动土压力,式中：,6.2 挡土墙土压力计算,36,四、库仑土压力理论,（一） 库仑土压力简介,1776年,法国工程师库伦通过研究挡土墙后

9、土体（滑动楔体）的静力平衡,提出了滑动楔体理论，亦称库伦理论。,6.2 挡土墙土压力计算,37,库伦土压力理论的基本假设： 1、挡土墙是刚性的，墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）； 2、滑动破坏面为一通过墙踵的平面。 3、滑动楔体为刚体。,（二）库伦基本假定,6.2 挡土墙土压力计算,38,库仑理论假设墙后土楔体处于极限平衡状态时滑动面为平面 滑动土楔体为刚体 墙后填土为砂性土 在AB和BC滑动面上抗剪强度均已充分发挥,墙后地面为任意平面时库仑主动土压力计算图,（三）土压力计算,1、库伦主动土压力计算,6.2 挡土墙土压力计算,39,墙后地面为任意平面时库仑主动土压力计算图,6.2 挡土

10、墙土压力计算,40,当挡土墙墙背AB受力向前移动，将出现破坏楔体ABC，当其处于极限平衡时，由力三角形abc据正弦定理可得：,式中 为墙背摩擦角 为墙后土体内摩擦角 为破裂面BC与铅垂线之夹角 为墙背倾角 为墙后土面与水平面之夹角，称土面倾斜角,G,6.2 挡土墙土压力计算,R,41,将G代入得主动土压力,由式可知，当参数、i为定值时，Ea是的函数，可随破裂面不同而变化。因此，假定不同的滑动面可以得出一系列相应的土压力E值。 E 的最大值Emax即为墙背的主动土压力。其所对应的滑动面即是土楔最危险的滑动面。,6.2 挡土墙土压力计算,42,故在式中，将Ea对求导，并令,则可导得,式中 a库仑主

11、动土压力系数,6.2 挡土墙土压力计算,43,墙后地面为任意平面时库仑主动土压力计算图,上述计算是据图示得出的，墙背俯斜时的为正值，如果墙背仰斜，应改为负值进行计算,6.2 挡土墙土压力计算,44,墙背仰斜和俯斜时主动土压力分解,在挡土墙设计中为检算方便，常将Ea分解为水平力和竖直力，则墙背仰斜时,6.2 挡土墙土压力计算,45,为了确定土压力作用点或求挡土墙某一截面所受的土压力，常需做土压应力图，若沿墙高H以变量h代替，则得深度h处的主动土压应力h为：,6.2 挡土墙土压力计算,46,可见， h是h的一次函数，土压应力的方向平行于的方向，土压应力图的面积等于Ea，即,土压应力图的形心位置距墙

12、底距离,即为土压力作用点,土压应力图,6.2 挡土墙土压力计算,47,2、库伦被动土压力计算,其中,式中 p 库伦被动土压力系数,作用点在离墙底H/3处，方向与墙背法线的夹角为 。,土楔ABC 向上滑动，并处于被动极限平衡状态。此时土楔ABC 在其自重W和反力R和E的作用下平衡， R和E的方向都分别在BC 和AB面法线的上方。采用与求主动土压力同样的原理，可求得被动土压力的库伦公式为：,6.2 挡土墙土压力计算,48,五、库伦土压力理论在铁路挡土墙中的应用,在铁路或道路工程中，挡土墙墙后填土表面有时不是平面，而是在路面上作用有列车或汽车荷载，这时可根据库伦理论，建立各种不同情况下的库伦主动土压

13、力公式。,6.2 挡土墙土压力计算,49,图为仰斜的路堤墙，破裂面交于荷载分布范围内。由图可知，破裂楔体ABCGFED的面积为：,路堤墙土压力计算,1. 破裂面交于荷载中,50,令,则,由此，破裂楔体的重量：,G,6.2 挡土墙土压力计算,51,令,得到,求出后，代入式(*)即可得主动土压力,6.2 挡土墙土压力计算,52,2. 破裂面交于荷载内侧,6.2 挡土墙土压力计算,53,3. 破裂面交于荷载外侧,6.2 挡土墙土压力计算,54,Ea可以表示为高度H的函数； 根据Ea和 的物理意义， 可以绘制出土压力强度图形,墙背土压力应力图形,6.2 挡土墙土压力计算,55,Ea的作用点位置，可由墙

14、背上的侧压力应力分布图形的形心来求得。当填土为平面、无荷载时，应力与深度成正比，为线性分布，即应力分布图形为三角形,6.2 挡土墙土压力计算,边界条件复杂时，首先绘制出土压力应力图形，根据土压力应力图形可以很容易的求得该图形的几何形心距墙底的高度，这就是水平土压力作用点的位置 各种边界条件下主动土压力大小、作用点、方向及主动土压力系数、破裂角，铁路工程设计技术手册路基中均制成图表,56,例题：有一路肩挡土墙，墙高H=5m，墙身及路基断面尺寸如图所示，试计算该挡土墙所受主动土压力。墙后填土的容重为 17kN/m3，填土的内摩擦角 35，,6.2 挡土墙土压力计算,57,解： （1）求破裂角,计算

15、结果与原假设不符合。,假定破裂面交于荷载的外侧：,6.2 挡土墙土压力计算,58,校核假定：,假定破裂面交于荷载的分布范围内：,假定破裂面交于荷载的分布范围内：,6.2 挡土墙土压力计算,59,土压力系数、土压力及土压力作用点：,6.2 挡土墙土压力计算,60,注意事项：,1、在试算过程中可能三种情况均不满足，此时应按破裂面交于荷载内缘点或外缘点计算破裂角； 2、如果出现两种边界条件都符合的情况（双解区），此时应分别计算两种情况的土压力，然后按大者进行设计。 3、,适用于填土面水平的情况，当填土表面有局部荷载时也适用，其他情况应参考相关的手册。,6.2 挡土墙土压力计算,61,（二）第二破裂面

16、的土压力计算,出现第二破裂面的条件（俯斜墙背）： 1、墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角。 2、墙背或假想墙背上产生的抗滑力必须大于下滑力。,6.2 挡土墙土压力计算,62,延长墙背法,（三）折线墙背主动土压力,1. 延长墙背法,优缺点： 忽略了延长墙背与实际墙背之间的土楔及荷载重，但考虑了上下墙土压力方向不同 绘制土压应力图形时，假定上墙破裂面与下墙破裂面平行,误差偏于安全，计算简便，至今仍被广泛应用,6.2 挡土墙土压力计算,63,力多边形,2. 力多边形法,6.2 挡土墙土压力计算,64,（四）地震条件下的土压力,6.2 挡土墙土压力计算,65,（五）浸水条件下的土压力,砂性土

17、,粘性土,6.2 挡土墙土压力计算,66,练习题,两挡土墙高均为5m，土的容重17.5kN/m3，内摩擦角30，墙背摩擦角20 ，墙背倾斜度为1:0.2，试用库仑理论计算墙背为仰斜、直立和俯斜时所受的主动土压力大小。,67,(一）墙身,1、墙背构造要求 2、墙面构造要求 3、墙顶构造要求 4、护栏设计,墙顶,墙面,墙背倾角,护栏,一、挡土墙的构造,第三节 重力式挡土墙设计,68,1、墙背构造要求,根据墙背倾斜方向的不同，墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式和衡重式等几种如图所示。 墙背坡度一般为1:0.251:0.4(俯斜式)；仰斜不得缓于1:0.35；衡重式上墙同上，下墙为1:0.

18、25,6.3 重力式挡土墙设计,69,E1E2E3,6.3 重力式挡土墙设计,70,2、墙面构造要求,墙面一般为平面，墙面坡度除应与墙背的坡度相协调外，还应考虑到墙趾处地面的横坡度(影响挡土墙的高度)。当地面横坡度较陡时，墙面可直立或外斜1：0.051：0.20，以减少墙高；当地面横坡平缓时，一般采用1：0.201：0.35较为经济。,6.3 重力式挡土墙设计,71,3、墙顶构造要求,墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于40 cm。浆砌时不小于50cm；干砌时应不小于60cm。 墙顶宽度一般设计为H/12(H为挡土墙的垂直墙高）,6.3 重力式挡土墙设计,72,（二）基础（p127),1、

19、基础一般采用明挖基础。 2、基底埋置深度应符合下列要求： A、 无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1.0m； B、有冲刷时，应在冲刷线下不小于1.0m； C、受冻胀影响时，应在冰冻线以下不小于0.25m。非冻胀土层中的基础，例如岩石、卵石、砾石、中砂或粗砂等，埋置深度可不受冻深的限制。,6.3 重力式挡土墙设计,73,（三）排水设施,挡土墙的排水设施通常由地面排水和墙身排水两部分组成。 A、地面排水可设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。 B、墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水

20、。浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。,6.3 重力式挡土墙设计,74,挡土墙后填土由于雨水入渗，抗剪强度降低，土压力增大，同时产生水压力，对挡土墙稳定不利，因此挡土墙应设置很好的排水措施，增加其稳定性,6.3 重力式挡土墙设计,75,（四）沉降缝和伸缩缝,为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基的地质条件及墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝；为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝，须设置伸缩缝。通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起，统称为沉降伸缩缝或变形缝。宜每隔1015m设置一道沉降伸缩缝；沉降伸缩缝的缝宽般为23cm。,6.3 重力式挡土墙设计,76,二、

21、挡土墙的布置,(一)横向布置 (二)纵向布置 (三)平面布置,6.3 重力式挡土墙设计,77,（一）横向布置,横向布置主要是在路基横断面图上进行。 1挡土墙的位置选择 2确定断面形式，绘制挡土墙横断面图,h,H,6.3 重力式挡土墙设计,78,（二）纵向布置,纵向布置主要在墙趾纵断面图上进行，布置后绘制挡土墙正面图，如图所示。,分段长,分段长,分段长,线路纵向设计线,地面线,H,h,6.3 重力式挡土墙设计,79,(三)平面布置,根据横断面、纵面绘制挡土墙平面设计图,6.3 重力式挡土墙设计,80,（一）作用在挡土墙上的力系,三、重力式挡土墙设计及计算,1、主要力系,2、附加力系,3、特殊力系

22、,d,6.3 重力式挡土墙设计,81,82,1、抗滑稳定验算,抗滑稳定系数,挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动,6.3 重力式挡土墙设计,（二）挡土墙的稳定性检算,83,增加抗滑稳定性的措施,（1）做成向内倾斜的基底,（2）做成凸榫基础,（3）增进基底摩擦系数,6.3 重力式挡土墙设计,84,2、抗倾覆稳定验算,抗倾覆稳定系数,挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆,6.3 重力式挡土墙设计,85,增加抗倾覆稳定性的措施,（1）增加抗倾覆力臂,（2）减小土压力的水平分力,（3）改变墙身截面类型,（4）展宽墙址,6.3 重力式挡土墙设计,86,6.3 重力式挡土墙设计,基底合力偏心距

23、：,1、基底合力偏心距检算,（三）挡土墙的强度检算,土质地基e不应大于B/6；岩石地基e不应大于B/4,87,基底应力验算：,6.3 重力式挡土墙设计,2,2、基底应力检算,88,（1）法向应力检算,根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。,6.3 重力式挡土墙设计,3、墙身截面强度检算,89,（2）剪应力检算,一般情况下，重力式挡土墙墙身截面的剪应力原小于容许值，通常可以不检算，但当出现应力重分布和截面突变及有薄弱面时，应检算。,剪应力检算又分为平剪检算和斜剪检算两种。,平剪检算方法：,6.3 重力式挡土墙设计,90,（四）挡土墙稳定性和强度检算要求,6.

24、3 重力式挡土墙设计,抗滑动Kc不应小于1.3；抗抗倾覆K0不应小于1.6；计入附加力时， Kc不应小于1.2；K0不应小于1.4；架桥机通过时，Kc不应小于1.05；K0不应小于1.1；,91,例题：如上题所示，路肩式挡土墙墙身为M7.5浆砌片石，墙与地基土之间的摩擦系数为0.4，地基土为粘性土，容许承载力为200kN/m2，墙身重度为22kN/m3，墙后填土 17kN/m3。墙身截面容许应力1300kPa，抗剪容许应力为210kPa。,Ea=76.28KN/m,Ex=75.28KN/m,Ey=12.33KN/m,Zx=2.05m,Zy=1.96m,0=9.10kPa,H=13.39kPa,

25、6.3 重力式挡土墙设计,h1=0.30m,h2=H-h1=4.70m,f=0.40,92,解：,先进行抗滑稳定性验算,重新修改挡土墙的尺寸，取墙身顶宽2m，胸坡坡度为1:0.3，墙背坡度为1:0.25，墙高不变。,6.3 重力式挡土墙设计,Zy=B+Zxtan=2.25+2.050.25=2.76m,93,抗倾覆稳定性验算：,6.3 重力式挡土墙设计,94,合力偏心距验算：,6.3 重力式挡土墙设计,95,挡土墙H/2截面验算：,6.3 重力式挡土墙设计,96,6.3 重力式挡土墙设计,97,剪应力检算,6.3 重力式挡土墙设计,从以上验算可知，拟定挡土墙尺寸满足稳定要求。,98,挡土墙的设

26、计步骤： 1根据具体情况，通过技术和经济比较，确定墙趾位置； 2测绘墙趾处的纵向地面线，核对路基横断面图，收集墙趾处的地质和水文等资料； 3选择墙后填料，确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数,6.3 重力式挡土墙设计,99,4进行挡土墙断面形式、构造和材料设计，确定有关计算参数； 5进行挡土墙的纵向布置； 6用计算法或套用标准图确定挡土墙的断面尺寸； 7绘制挡土墙立面、横断面和平面图。,100,四、重力式挡土墙常用设计参数,6.3 重力式挡土墙设计,101,6.3 重力式挡土墙设计,102,6.3 重力式挡土墙设计,103,6.3 重力式挡土墙设计,104,6.3 重力式挡土墙设计,105

27、,6.3 重力式挡土墙设计,106,(一）墙身,1、立臂构造要求 2、墙底板构造要求 3、墙顶构造要求,一、挡土墙的构造,第四节 轻型挡土墙设计（悬臂式）,107,1、立臂构造要求,背坡一般为垂直，胸坡一般为1:0.021:0.05。 立臂较高时，宜在下部加厚。,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,108,2、墙底板构造要求,墙底板一般设置为水平； 墙身受抗滑控制时，多采用凸榫基础； 踵板顶面水平，宽度由全墙的抗滑稳定验算确定，常为墙高的1/121/10，且不小于30cm； 趾板厚度与踵板相同，向前一般设置向下的坡度，最小厚度不小于30cm。 凸榫厚度应满足直剪强度要求，但不小于30cm。,6.

28、4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,109,3、墙顶构造要求,墙顶宽度，悬臂式不应小于20 cm；扶壁式不小于30cm。,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,110,（二）基础,基础的构造要求同重力式挡墙。 基础稳定性和基底应力计算同重力式挡墙计算过程。 包括抗滑稳定性验算、抗覆稳定性验算、偏心距验算和基底压应力验算。,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,111,（三）其他构造要求,伸缩缝的设计间距不应大于20m，沉降缝、泄水孔的设置同重力式挡土墙； 墙身混凝土强度不宜低于C30；受拉钢筋不宜小于12mm；凸榫尺寸及位置不应改变，必须与混凝土同时灌注； 墙面板混凝土保护层厚度应满足现行规范要求，趾板和踵

29、板保护层厚度不宜小于70mm； 裂缝最大宽度验算应满足现行规范要求。,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,112,二、墙背土压力计算,(一)按弹性理论条形匀布荷载计算 (二)第二破裂面计算,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,113,（一）按弹性理论条形匀布荷载计算,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,114,（二）第二破裂面计算,可将墙顶内缘和墙踵下缘的边线视为假想墙背。 土压力按第二破裂面计算，可查铁路工程设计技术手册路基相关章节； 不能形成第二破裂面时，按为库伦土压力进行计算。,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,115,悬臂式挡土墙设计流程图,116,（一）作用在挡土墙上的力系,三、悬臂式挡土

30、墙设计及计算,（二）悬臂式挡墙设计计算,踵板宽度确定：,一般情况下：,底板设凸榫时：,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,117,（一）作用在挡土墙上的力系,三、悬臂式挡土墙设计及计算,（二）扶壁式挡墙设计计算,踵板宽度确定：,一般情况下：,底板设凸榫时：,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,118,三、悬臂式挡土墙设计及计算,（二）悬臂式挡墙设计计算,趾板宽度确定：,抗倾覆稳定系数K01.6，基底合力偏心距|e|B/6，基底应力小于容许应力确定。 当地基承载力很低，致使计算的趾板过宽，适当增加墙踵板宽度，重新进行计算。,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,119,三、悬臂式挡土墙设计及计算,（二）

31、悬臂式挡墙设计计算,凸榫的设计：,先设计凸榫距墙踵距离BT2： 假定一个BT1，按公式计算hT,验算：,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,120,三、悬臂式挡土墙设计及计算,（二）悬臂式挡墙设计计算,凸榫的设计：,BT满足剪应力的要求： BT满足弯矩要求：,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,121,三、悬臂式挡土墙设计及计算,（二）悬臂式挡墙设计计算,挡土墙结构设计：,沿墙的走向取1延米为计算单元； 各部分按悬臂梁进行内力计算和配筋,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,122,四、扶壁式挡土墙设计及计算,土压力计算同悬臂式； 结构设计时，计算单元取一节（两伸缩缝之间的长度）进行设计； 注意区分墙

32、面板上的计算荷载、面板内力、竖向弯矩的区别； 墙踵板、墙趾板及扶壁内力的计算。,6.4 轻型挡土墙设计（悬臂式）,123,一、加筋挡土墙的分类,第四节 轻型挡土墙设计（加筋土）,加筋土可设置于I、II级铁路一般地区、地震地区的路肩地段和路堤地段；单墙不宜超过10m，墙高大于10m时，应进行特殊处理。,按断面轮廓,124,125,宏观角度（摩擦原理）,二、加筋挡土墙的工作原理,第四节 轻型挡土墙设计（加筋土）,(a)筋材间距较小 (b) 筋材间距较大,126,微观角度（准粘聚力原理）,二、加筋挡土墙的工作原理,第四节 轻型挡土墙设计（加筋土）,127,1、墙面板构造要求 2、拉筋构造要求 3、基

33、础和帽石构造要求 4、沉降缝的构造要求 5、排水系统的设置要求 6、填料的要求,三、挡土墙的构造,第四节 轻型挡土墙设计（加筋土）,128,1、墙面板构造要求,面板的材料宜采用钢筋混凝土面板，形状常用为矩形、十字形、六边形等。 墙面板一般设有楔口或连接件与周边墙面板相互密贴而形成整体。 面板与拉筋的连接与选择拉筋的不同而不同，一般需要预埋连接件（预留钢板锚头、钢筋拉环等）；包裹式挡土墙墙面板宜采用在加筋体中预埋构造钢筋与墙面板进行连接，长度不宜小于3.0m； 沿墙长方向每20-30m设置沉降缝。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,墙面板的作用是阻挡拉筋间的填料侧向挤出，并保证拉筋、填料、墙面板

34、构成一个整体。,129,1、墙面板构造要求,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,130,2、拉筋构造要求,拉筋应具有以下特性： 足够的抗拉强度、拉伸变形和蠕变量小，不易脆性破坏 能提供足够的摩擦力 有一定的柔性 良好的耐腐蚀性和耐久性。 材料宜选用钢筋混凝土板条、复合土工带或土工格栅； 筋材之间连接或筋材与面板连接时，连接强度不得低于设计强度；面板与土工格栅及复合土工带拉筋相连时，采用连接棒或其他连接方式，面板与板条连接时，采用电焊连接。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,131,2、拉筋构造要求,拉筋竖向间距不宜大于1.0m； 采用复合土工带或钢筋混凝土拉筋时，水平间距不宜大于1.0m; 拉筋

35、长度在满足稳定性条件下，尚应按下列原则进行： 土工格栅的拉筋长度不应小于0.6倍墙高，且不小于4.0m; 钢筋混凝土板条长度不应小于0.8倍墙高，且不小于5.0m; 墙高小于3.0m时，拉筋长度不应小于4.0m，且应采用等长拉筋；当采用不等长的拉筋时，同长度拉筋的墙段不应小于3.0m，且同长度拉筋的截面也应相同；相邻不等长的拉筋长度不宜小于1.0m. 采用钢筋混凝土板条时，每段板长不宜大于2m。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,132,3、基础及帽石,墙面板下应设置厚度不小于0.4m的C15混凝土条形基础；对于土质地基和风化层较厚难以全部清除的岩石地基，基础的埋置深度不应小于0.6m； 帽石

36、应采用C15混凝土现场灌筑，分段长度可取24块墙面板宽度，且不应大于4.0m，厚度不应小于0.5m；当设置栏杆时，应在帽石内预埋U形螺栓。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,133,4、沉降缝的构造要求,沿墙每隔2030m或基底地层变化处应设置2cm宽的沉降缝，并在面板内侧沿整个墙高设置20cm反滤层。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,134,5、排水系统的设置要求,墙前应设置4%的横向排水坡，在无法横向排水的地段应设纵向排水沟，基础底面应设置于外侧排水沟底以下； 加筋区填砂粘土、砂粉土时，路基顶面应设置柔性封闭层，墙面板内侧应设置30cm厚的砂卵石反滤层。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）

37、,135,6、填料选择要求,加筋土挡土墙的填料应采用砂类土（粉砂、粘砂土除外）、砾石类土、碎石类土，也可选用C组细粒土填料，不得采用块石土； 填料的物理力学指标，宜采用试验取得，当缺少试验数据时，可规范推荐数据； 填料与筋带直接接触部分不应有尖锐棱角的块体，填料最大粒径不应大于10cm，且不宜大于单层填料压实厚度的1/3； 填料须分层碾压，压实标准必须符合现行规范要求。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,136,四、加筋土挡土墙的设计计算,(一)墙面板的设计、拉筋的长度和截面尺寸及布置间隔等设计； (二)内部稳定性检算 加筋材料的抗拉强度检算 抗拔稳定性检算 (三)外部稳定性检算 抗倾覆验算

38、抗滑动验算 基底合力偏心距及地基承载力验算,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,137,四、加筋土挡土墙的设计计算,基本假设 墙面板后的填土分为非锚固（滑动）区与锚固（稳定）区，且近似采用0.3H折线法确定。 墙面板承受填料的主动土压力，每块面板所承受的土压力将由稳定区拉筋与填料的摩阻力（抗拔力）平衡。 只考虑有效段产生的摩阻力，而不考虑无效段的摩阻力。 拉筋与填料之间的摩擦系数，在拉筋全长范围内相同。,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,138,四、加筋土挡土墙的设计计算,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,*内部稳定性计算时路肩墙加筋体上填土厚度应计入墙高内。,139,四、加筋土挡土墙的设计计算

39、,拉筋长度,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,无效拉筋长度,有效拉筋长度按抗拔计算求得。,140,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,四、加筋土挡土墙的设计计算,作用在墙背的水平土压力,包括两部分：填料自重和上部荷载两部分产生。,141,142,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,四、加筋土挡土墙的设计计算,（一）墙面板与拉筋结构设计,1、墙面板设计,作用在板上水平土压力视为均匀分布； 配筋应根据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范按双向悬臂梁进行单面配筋设计，并且墙面板与拉筋连接部分的配筋应加强； 包裹式加筋土，只满足构造配筋即可。,143,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,四、加筋土挡

40、土墙的设计计算,（一）墙面板与拉筋结构设计,2、拉筋设计,拉筋的选择,拉筋拉力：,采用土工合成材料时：,采用钢砼板条时：,拉筋容许拉力：,144,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,四、加筋土挡土墙的设计计算,（二）内部稳定性验算,内部稳定性计算时，应将路堤墙加筋体上的填土换算成均布填土荷载，换算土柱高度hz：,145,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,四、加筋土挡土墙的设计计算,（二）内部稳定性验算,2、整体抗拔稳定性,计算时，应按有无上部荷载，并验算全墙抗拔稳定：,全墙抗拔验算：,单板抗拔验算：,146,6.4 轻型挡土墙设计（加筋土）,四、加筋土挡土墙的设计计算,（三）外部稳定性验算,1、抗滑稳定性,2、抗倾覆稳定性,3、合力偏心距,4、基底压应力,151,本章小结,理解朗肯和库伦土压力理论；掌握各种边界条件下库伦土压力计算；了解其他类型的土压力计算；了解浸水、地震条件下路基支挡结构土压力计算；重点掌握重力式、悬臂式、加筋土挡土墙等的设计理论与方法 ；了解其他轻型支挡结构的发展状况及特点。,