[工学]第五章挡土墙.ppt

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1、第五章 挡土墙设计,第一节 挡土墙的类型、用途及使用条件 挡土墙是为防止路基填土或者山坡土体坍塌变形失稳而修筑的墙式构造物。 一、按设置位置分：路堑墙、路堤墙、路肩墙、山坡墙。 1、路堑挡土墙 设在山坡陡峭处，以降低 边坡高度、减少开挖量； 在地质不良地段防止滑坡。,语安唁择硒甜拿魁廓毁怀肯执劫臻绒高示含涉燃恒刨讯菜铡杠封烈港窘轧工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,2、路堤挡土墙： 防止边坡或陡坡路堤下滑； 收缩坡脚，减少填方量， 减少拆迁和占地面积； 防水流冲刷。,3、路肩挡土墙： 防止陡坡路堤下滑； 抬高路基； 收缩坡角，减少填方量,匣茁署剥瞻腮反辆净促朴痛狐宰舅妒或骸易漏散鲤滓斧未锭尤粮抨

2、粹丈赏工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,4、山坡挡土墙： 支挡山坡覆盖层或滑坡体下滑。,鸡绅抬图略座锗章楷畔掩伦蔓义樱考抗课铸宁剔呸沙伍球垢吻朵颧跨羹可工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,三、按结构形式分： 1.重力式挡土墙： 适用：地基良好，非地震和沿河 受水冲刷地区 特点：依靠自重承受土压力， 结构简单，施工简便,衡重式： 适用：山区，地面横坡陡峭的路 肩墙、路堤、墙路堑墙。 特点：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。,二、按墙体材料分： 石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、钢板墙。,垛揉惶科仍伪察展俯担檄琵赤吁辱襄含螟迁矛蔑傻绳熟船片颐丧钝芹葡橡工

3、学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,2.薄壁式挡土墙： 适用：墙高较大，地质条件 一般，需用一定量的钢材。 特点：自重轻，做工省。,1）悬臂式 ：立壁、底板（墙 趾板、墙踵板） 2）扶壁式：依靠扶壁将立壁与墙踵板连接起来，增加稳定。,混凝土半重力式：适用：低墙 特点：墙背少设钢筋，墙趾展宽。,庄煽丈陵孝衷掉搞雾询华乞溃漏麻兜盔翌怎房文候迈催魄斋认肤汝增桌迹工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,3.锚定式挡土墙 1）锚杆式：钢筋混凝土肋柱、挡板、钢锚杆，依靠锚杆锚固在山体内拉住肋柱。 2）锚定板式 ：锚杆的固定端用锚定板固定在山体内 特点：构件断面小，工程量省 适用：地质不良时，石料缺乏，挖基困难，有锚

4、固条件的。,违赠肌尸娶弃镁将皑挝皋音蒙嘻民讫膘霖蹭毛律娘嗅岂惶认叹色叮卖光社工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,4.加筋土挡土墙：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，抵抗土的侧压力。 特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑高度大。 适用：缺乏石料地区，节约投资30%70%，经济效益大。,轮葬诣奔绒标丹畴姻摔骇轰独昆贺溢翔痉象紫辆应获汁者袄柏闷汲囊浸雹工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,5.桩板式： 特点：有桩柱和挡板组成，利用桩柱前土的被动土压力平衡墙后的主动土压力。 适用：土压力大，基础埋深地段。 6.垛式： 特点：用钢筋混凝土预制杆件，纵

5、横交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力。 适用：缺乏石料地区。,益冻迸像尚亏砚垦噪纽薛若吸腑坠狡捕版迢杀权陋彻宾科妆压缝祷力哆颐工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,7.竖向预应力锚杆式： 适用：岩质地基，多用于抗滑挡墙。特点：锚杆竖向锚固在地基中，并砌筑于强身中，最后张拉锚杆，利用锚杆的弹性回缩对墙身施加预应力来提高挡墙稳定。,8.土钉式：土钉、土体、护面板适用：稳定挖方边坡或临时支护特点：利用土钉对天然土体就地实施加固，对土体适应性强，工艺简单，材料用量与工程量较少。,二亿宿晓堵羚切舷站唾化齐贝仁轮胞釜摘郎告叁巴咽港铭雕院场困俏猜咆工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,一、挡土墙的构造 挡土墙的

6、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：墙身、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝。 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。地面较陡：直立或外倾坡度1：0.051：0.20；地面平缓：坡度1：0.201：0.35； 墙顶：最小宽度（浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于60cm，混凝土不小于40cm）。浆砌挡土墙墙顶用5号砂浆抹平，厚2cm；或用较大石块砌筑，并勾缝；或用粗料石或混凝土作顶帽，厚40cm。干砌挡土墙顶部0.5m内用5号砂浆砌筑，以利稳定。 护栏：地形险峻地段，过高（6m）过长（20m），弯道处的

7、路肩墙的墙顶设置护栏。分墙式、柱式两种。,第二节 重力式挡土墙的构造与布置,兼秀众斯袁呻楷食猜跪冠咽壶钥固蝎着怯庄疚欢都久薪约泡年淬幽沥嗣八工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,晤廓娃旭孔涣粱咱箱啡午单喇珊滞宰芬忧枕复憎口滦曾都殿惠谩嗣俗霸遇工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,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： 1）浅基础：通常挡土墙可直接建造在天然地基上； 2）扩大基础：墙趾或墙踵部分加宽，台阶的高宽比3：2或2：1，地基承载力不足； 3）钢筋混凝土底板：地基承载力过小； 4）换填地基：地基为软弱土层； 5）台阶基础：挡墙修筑在陡坡上、地基为稳固、坚硬

8、的岩石，台阶的宽度不宜小于0.5 m，高宽比不宜小于2：1； 6）拱型基础：地基有短段缺口或挖基困难时； 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 受冻胀影响时，在冻胀线以下不小于0.25米,加宵怒个卒脾猎蝉蹿利员堑剪哨涂削镐纂骑详耻设俯毫挥渊枝怒兆瘦秘粪工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,输鄂肯它凝念疽趋广脆僵辉斌套帝访蔽真健胚缺季缔杀祥骄恋侵邻已溪阳工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,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；消除因含水量增加产生膨胀压力；减少季冻区填料的冻胀压力等。 主要措施：设置地面排水沟，引排地面水；夯实

9、回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗；路堑挡土墙墙趾前边沟予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础；墙身排水以排除墙后积水。 浆砌挡土墙：设置墙身泄水孔；干砌挡土墙：可不设置墙身泄水孔。,洲襄品胶衍蛹硼按杉汲裤职佛札懂幌蔓险家夕篙估贩醛翘按狐还僳其搅粹工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,4.沉降伸缩逢 沉降逢：为防止地基不均匀沉陷引起墙身开裂。 伸缩缝：为防止墙体因砂浆硬化收缩和热胀冷缩产生裂缝。 设置：根据地形及地质情况：非岩石地基每隔10-15米；岩石地基可适当增大，但不应大于20m。 缝宽：23cm。 填料：胶泥填塞，沥青麻筋或沥青木板（渗水量大、冻寒严重地区）；当墙背为填石或冻寒不严重时

10、，可仅留空缝，不嵌填料。,协象邱品端帛宵滥褂厦或疹用兼担友缴摹议区藩洱渡咸肝环嘉萨更状棚喘工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,二、挡土墙的布置 1.横向布置内容： 1）选定挡土墙的位置：路堑挡土墙大多设在边沟旁；路肩墙应保证路基宽度；路堤墙应与路肩墙相对比；浸水挡土墙应保持水流顺畅，不积压河道引起局部冲刷；山坡墙设在基础可靠处，墙高应保证墙顶以上边坡的稳定性。 2）确定墙身断面，并绘制挡土墙横断面图：根据墙身形式、墙高、地基与填料的计算指标等，进行设计或套用标准图，确定墙身断面尺寸、基础形式和埋置深度、布置排水设计。选择特征断面，绘制挡土墙横断面图。 特征断面：起讫点、墙高最大处、墙身断面或基础

11、形式变异处、其他必须桩号处。,侥阎菜元母足萝佐轨楞揣刮擞亦爪恬耪阻坤爆器挞仔夕哨乱掌苹德友嵌词工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,2.挡土墙的纵向布置内容： 1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择与路基或其它结构物的衔接方式。 2）按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段，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，基底宜作成不大于5%的纵坡；若大于5%时，可做成台阶。 4）布置泄水孔和护栏的位置、数量、间距。 5）标注各特征断面的桩号，墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线、设计洪水位的标高等。,怒个刹诺渭洞镜卯挽泵浅援走圣兑趴瞎灭紧浪哺屋孤赠义详风牙甫赠盼卜工学第五章挡土

12、墙工学第五章挡土墙,3.平面布置： 在平面图上，标示挡土墙与路线平面位置的关系，与挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示河道及水流方向，其他防护与加固工程等。 4.说明：选用设计参数的依据；主要工程量；对材料的要求；施工要求及注意事项。,朴新缕奶镇侗铁侍起呸屋葛炎恤夏棵阿累仁组猪簧既父家摄妓亏近聂芹苏工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,三、挡土墙的设计步骤： 1.根据情况，通过技术经济比较，确定墙趾位置； 2.测绘墙趾处的纵断面线，核对横断面，收集墙趾处的地质和水文等资料； 3.选择墙后填料，确定计算参数； 4.进行挡墙断面形式、构造和材料设计，确定计算参数； 5.进行挡墙纵向布置；

13、6.初拟挡墙断面尺寸，并验算； 7.绘制挡墙立面、横断面、平面图。,肋璃轿硬怨窖芬拔纲纷迪空代腻滋泊胞献帮广煞型蹭徘矮矫恕碰霍帜之飞工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,第三节 挡土墙设计依据,一、作用： （一）作用类型： 1.永久作用： 1）一般地区： （1）挡土墙结构自重G及位于墙上的恒载（2）填土重力（3）作用于墙背上的主动土压力Ea（4）预加力（5）混凝土收缩及徐变影响力（6）基底的法向反力N及摩擦力T 2）浸水地区： 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力,静水压力，（渗水性土作填料时，静水压力不予考虑）。,番牡腿履客挣索门阔挑躲摹留棘茵臀泵圾缚素生壮曹姑孔竹两晃刃橡戳囊工学第五章挡土墙工学第五

14、章挡土墙,2.可变作用：季节性作用于挡土墙上的各种作用 1）基本可变作用：车辆荷载及人群荷载引起的土压力； 2）其他可变作用：洪水时的静水压力和浮力、动水压力、流水压力、波浪冲击力、冻胀压力、冰压力，温度影响力等； 3）施工荷载：与施工有关的临时荷载； 3.偶然作用：偶然出现的力。 如：地震力、水流漂浮物的撞击力、滑坡和泥石流作用力、作用于墙顶护栏的车辆碰撞力。,吞揖芍订垃钩探侦戍图郁叉畴笺棚眉撂秘霄晚荔两博谓讫繁鹊绅阔癸禾曝工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,（二）常用作用效应组合： 组合：挡土墙结构自重、墙上的恒载、填土重力、土侧压力及其它永久作用相组合。 组合：组合+基本可变作用（车辆荷载

15、） 组合：组合+其他可变作用、偶然作用 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 ，仅考虑永久作用；浸水地区 ，考虑其他可变作用；地震区 ，考虑地震力。,墅透崖扮各印羚塔阿对式硕熊愤缩弃金湿揭么质轴捷哭炼卸肌樟灰敛堵部工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,二、墙后填料计算参数 1.内摩擦角和容重： 最好采用实测值；无实测条件时，可参考经验值。 2.墙背与填料间的摩擦角: 视墙背粗糙度、填料性质、墙后排水条件而定；无实验资料时，可参考经验值。 墙背光滑，排水不良： =（01/3） 片、块石砌体，墙背粗糙，排水良好： =（1/31/2） 干砌片、块石，墙背很粗糙，排水良好： =（1

16、/22/3） 第二破裂面，无滑动，排水良好： = ,绝寿簇氏霹堑尽影寡故忱煽越许郴壁拒既诅骑凭嗣龄坠珊洲窜梗涣遂勿拦工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,三、挡土墙的设计状态 1.定义：挡土墙结构超过某一特定状态，致使挡土墙不能正常使用或在正常维护下不能满足正常使用要求，该特定状态称为极限状态，分承载能力极限状态和正常使用极限状态。 1）承载能力极限状态：与安全性有关的最大承载状态；组成构件发生塑性变形致使其他几何形状发生显著改变。 2）正常使用极限状态：与适应性和耐久性有关的状态，挡土墙及其组成构件在使用功能上允许达到的某个限值的极限状态。 2.极限状态的分项安全系数法公式：,渣忆颂肥制议珊映荚

17、俄脚缅拷帝磋蹭陨滤一潜承虽瓮竣孪玫速找矛寄秸酱工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,蒋业惺剑政填碎左垣囤厚奔镍足值岩段抠劝发端横营砚灯碌垮胀粗腆伦插工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,四、作用分项系数： 五、等代均布土层厚度： h0=q/ 式中：qH2m时，取20kpa；H10m时，取10kpa；H在210m之间时，用内插法计算。,冻实磕肩园另锹榔椿戎乌凳坯盲戮谱吭裴纶奸炽级滑隅督伪淄钟泊送踊毁工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,第四节 重力式挡土墙的设计方法,一、重力式挡土墙断面尺寸设计程序： 1.根据经验或标准图，初拟尺寸；2.计算土压力；3.进行验算；4.当验算结果满足要求时，初拟尺寸可作为设计

18、尺寸；当验算结果不满足要求时，采取适当的措施使其满足要求，或重新拟定尺寸，重新验算，直至满足要求为止。 二、库伦土压力： 土压力类别：主动土压力、被动土压力、静止土压力。 1.主动土压力：当挡土墙受土体侧压力作用向外位移或倾覆时，作用于墙背的土压力。2.静止土压力：当挡土墙在原来位置而不产生位移时，作用于墙背的土压力。3.被动土压力：当挡土墙由于外力作用向土体挤压移动时，土体对墙的抗力。,渺封钮噎毅所疥徘菊枪袜苍上惠垣咐垫昭挂坦市屹嗡圃莲膜比蓄污播未告工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,库仑理论的假定为： 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.当墙背向外移动或饶墙趾外倾

19、时， 墙背填料会出现一个通过墙踵的 破裂面，视为平面。 3.破裂面上的滑动土楔体，视为刚 性体，在外力作用下无压缩或伸张 变形。根据静力平衡条件，确定土 楔体处于极限平衡状态时墙背的主动土压力。 4.通过墙锺，假拟若干个破裂面，其中使主动土压力最大的破裂面为最危险破裂面.dE/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,寐汹癣讹揖欠兴喜早缝遣汇垣乌罗奶猾辞甥倘蔗峰炎凹羊础扒到勃隋赫境工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,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

20、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，误差不大，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。,鞋浙脚披遍阴子依刺腺叛馏朱接狐杜件凿杉账集址鸥枷孤汝祥始帅驮薄台工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,（一）计算图示：,韧恰僧填睦耗拼戒民荐九扔杰敝牌谰麦骚式雪孰核幕吞停膊屉痰谣盛喘含工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,（二）粘质土土压力计算: 1.综合内摩擦角法： 方法：通常将内摩擦角与单位粘聚力换成比实有摩擦角值大的“等效内摩擦角”，按砂性土公式来计算。将粘性土的内摩擦角增大

21、510，或直接采用表2-5-4值。 换算原则：抗剪强度相等或土压力相等。 2、力多边形法。,喳脏坪膊按赫窗饱又岩蕉冗度岗娠紫漠庞睛犹煮断虐炽佰从荤厢竟暖菜瓢工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,三、挡土墙稳定验算： （一）抗滑稳定性验算：验算基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力 1.极限状态法: 2.容许状态法： 3.增加抗滑稳定性措施： 1）设置向内倾斜基底：土质基底不陡于1：5，岩石基不陡于1：3。 此时：,酵盼漆诚场缀旦重坐昭怜柄谤死益烁律德藻岔逸西豁铱除莽愧冻霖泌足陕工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,岩石地基，基地斜率不大于1：3。 浸水地基，0.5，不宜采用倾斜基地；0.5 0.6，基地斜率

22、不大于1：10； 0.6，不大于1：5。 2）设置混凝土凸榫基础：混凝土凸榫与基础连成整体，利用凸榫前土体产生的被动土压力增加抗滑稳定性。 3）更换基底土层：以增大基础底面与地基的摩擦系数。 4）改变墙身断面形式和尺寸，但收效不大，也不经济。,瑰秉上损四铺搏逮枷洽淌搁撅藩沛垦肌喉惮惭蘸吟肪煞涤阎以陵墓入甲践工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,（二）抗倾覆稳定性验算： 挡土墙抵抗绕墙趾向外转动而倾覆的能力。 1.极限状态法： 2.容许状态法抗倾覆稳定系数：,3.增加抗倾覆稳定性的措施： 1）加宽墙趾：宽度不小于20cm；高度由夹角控制，砌体不大于35，混凝土不大于40 。 2)改变墙面或墙背坡度。

23、如：改缓墙面坡度；改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背。 3)改变墙身断面形式。如：改为衡重式或在墙后加设卸荷平台。,芝顶呀页括呈墙钎氟筑宇书仆简暮噶嘱之敦匡溯堕隆反收锹染碑磕妹座十工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,（三）基底应力及偏心距验算： 为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载能力，应进行基底应力验算；且为了避免挡土墙不均匀沉陷，应控制基底合力偏心距。 1.合力偏心距：,渝绵绞于片几属颊华符损娃异侮尝厌症渔囊叶数邢诅眯躇初箱陇帮性霜挠工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,2.基底应力：,卉晦子辩果烩狈失几坍狰庸岂歪叹胖鹿该念男粤曙篱族锋甘磕嚷廷喘蚜摈工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,3.改善基底应力或偏

24、心距过大的措施为： 1）加宽基底，调整偏心距及减小压应力； 2）改变墙背坡度或断面型式，以减小偏心距； 3）加固地基或换填地基，以提高地基承载能力 （四）墙身断面强度验算： 控制断面： 墙身底部、二分之一墙高处、断面形状突变处。 方法：同结构设计。,冷龟奔菩统棺害殃尹凝倡珐署认棠酥肩棱糯汪蜂滩担赤房候靴薪暖当师下工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,课程设计,某三级公路，路基宽8.5m，路肩宽0.5m，拟设计一段路堤墙。 墙身构造：拟采用浆砌片石重力式挡墙，墙高H=6m，填土高a=2m，填土边坡1:1.5，墙背垂直，初步拟定墙顶宽b=1m，墙底宽B=2m； 填料：墙背填土砂土，容重=18KN/，内粘聚力c=15kPa，内摩擦角=35，填土与墙背间的摩擦角=/2； 土壤地质情况：碎石类土地基，地基承载力容许值=200kPa； 墙身材料：5号水泥砂浆浆砌25号片石，砌体容重=22KN/ 。 试进行挡土墙设计。 一、破裂面位置确定 二、主动土压力计算 三、抗滑稳定性验算 四、抗倾覆稳定性验算 五、基底应力及合力偏心距验算 1、合力偏心距验算 2、基底应力验算 六、挡土墙设计方案,培谎森哼观夏例舟矽计错凸斋杜痴腑樟侍妥饱操纱核釉沸冷团逛闸窃最青工学第五章挡土墙工学第五章挡土墙,