路基的防護(hù)與加固-擋土墻B-1.ppt

第6章路基的防護(hù)與加固 擋土墻 B 6 1擋土墻的分類6 2重力式擋土墻的構(gòu)造6 3土壓力計算6 4重力式擋墻的設(shè)計計算 作用 1 防止路基填方或挖方邊坡變形失穩(wěn) 2 克服地形限制或地物干擾 3 減少土方量或拆遷 減少占地面積 避免填方侵占河床 4 防止水流沖刷岸坡 5 整治滑坡病害 6 1擋土墻的類型按位置分 路肩墻路堤墻路塹墻 按結(jié)構(gòu)形式分 重力式擋墻輕型擋墻重力式擋墻 重力式衡重式半重力式 墻趾 跺式輕型擋墻 薄壁式 懸臂式扶壁式柱板式錨固式 錨桿式錨定板式樁板式加筋土擋墻 6 1 1重力擋土墻適用 地基良好 非地震和沿河受水沖刷地區(qū) 利用衡重臺上部填土的下壓作用和全墻重心的后移 增加墻身穩(wěn)定 減小斷面尺寸 適合于山區(qū) 地面橫坡陡峭的路肩墻 路堤墻 路塹墻 6 1 2薄壁式擋土墻1 懸臂式 立壁 底板 2 扶壁式 主要依靠腹板上的填土量來保證 特點(diǎn) 自重輕 做工省 適用于墻高較大 地質(zhì)條件一般 需用一定量的鋼材 經(jīng)濟(jì)效果好 壓重 3 柱板式 6 1 3錨定式擋土墻 錨桿 2 錨定板式 墻后土壓力由擋土板傳至立柱 鋼錨桿 構(gòu)件斷面小 工程量省 特別適用于地質(zhì)不良 石料缺乏 挖基困難 有錨固條件的路基擋土墻 提供反力 3 樁板式 6 3 1 4垛式擋土墻 6 1 5加筋式擋土墻 填土 填土中布置拉筋條 墻面板受力 放置拉筋材料 填土壓實 通過填土與拉筋間的摩擦作用 把土的側(cè)壓力傳給拉筋 特點(diǎn) 柔性結(jié)構(gòu) 對地基變形隨意性大 建筑高度大 適用于填土路基 節(jié)約投資30 70 經(jīng)濟(jì)效益大 6 2重力式擋土墻的構(gòu)造擋土墻的構(gòu)造應(yīng)滿足 強(qiáng)度 穩(wěn)定性 就地取材 結(jié)構(gòu)合理 斷面經(jīng)濟(jì) 施工養(yǎng)護(hù)方便 安全 常用重力式擋土墻組成 墻身 基礎(chǔ) 排水設(shè)施 伸縮縫 直接影響穩(wěn)定性 一 墻身1 墻背 仰斜 垂直 俯斜 凸形折線式 衡重式 2 墻面 坡度1 0 05到1 0 20地面較陡 坡度1 0 20到1 0 35地面平緩墻面坡度應(yīng)與墻背坡度相互協(xié)調(diào) 墻面坡度應(yīng)結(jié)合墻前地面橫坡合理選擇 3 墻頂 最小寬度 漿砌擋土墻不小于50cm 干砌不小于60cm 4 護(hù)欄 地形險峻地段 過高過長路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄 二 基礎(chǔ)基礎(chǔ)形式 一般擴(kuò)大基礎(chǔ) 地基承載力不足 鋼筋混凝土底板擴(kuò)大基礎(chǔ) 地基承載力過小 換填地基 軟弱土層 臺階基礎(chǔ) 擋土墻修筑在陡坡上 地基穩(wěn)固 拱形基礎(chǔ) 地基有長短缺口或挖基困難時 基礎(chǔ)埋深 對于土質(zhì)地基 基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)符合下列要求 1 無沖刷時 應(yīng)在天然地面以下至少1m 2 有沖刷時 應(yīng)在沖刷線以下至少1m 3 受凍脹影響時 應(yīng)在凍結(jié)線以下不少于0 25m 當(dāng)凍深超過1m時 采用1 25m 但基底應(yīng)夯填一定厚度的砂礫或碎石墊層 墊層底面亦應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于0 25m 碎石 礫石和砂類地基 不考慮凍脹影響 但基礎(chǔ)埋深不宜小于1m 巖石地基 基礎(chǔ)嵌入巖層的深度 可查規(guī)范確定 墻趾前地面橫坡較大時 應(yīng)留出足夠的襟邊寬度 趾前至地面橫坡的水平距離 以防止地基剪切破壞 三 排水設(shè)施 目的 疏干墻后土體 防止地面水下滲 防止墻后積水形成靜水壓力等 1 地面排水措施 墻后地面排水溝夯實地表土或加設(shè)鋪砌加固墻趾前邊溝2 墻身排水措施 設(shè)一排或數(shù)排泄水孔 干砌擋土墻不設(shè) 四 沉降縫與伸縮縫地基不均勻沉陷引起墻身開裂 沉降縫 墻體伸縮產(chǎn)生裂縫 伸縮縫 溫度縫 根據(jù)地形及地質(zhì)情況 每隔10 15米設(shè)一道沉降伸縮縫 兼作伸縮縫 填料 膠泥填塞 瀝青麻筋或涂以瀝青的木板 滲水量大 凍寒嚴(yán)重地區(qū) 當(dāng)墻背為填石或凍寒不嚴(yán)重時 可僅留空縫 不嵌填料 6 3土壓力計算6 3 1 作用在擋土墻上的力系1 一般地區(qū)擋土墻受到的主要力系1 擋土墻自重G及位于墻上的恒載2 作用于墻背上的主動土壓力Ea3 基底的法向反力N及摩擦力T4 墻面下部的被動土壓力2 浸水地區(qū)還包括擋土墻及墻后填料的水浮力 靜水壓力 動水壓力 滲水性土作填料時 動水壓力不予考慮 3 附加力 季節(jié)性作用于擋土墻上的各種力如 洪水時的靜水壓力和浮力 動水壓力 波浪沖擊力 凍脹壓力 冰壓力等 4 特殊力 偶然出現(xiàn)的力如 地震力 施工荷載 水流漂浮物的撞擊力 考慮原則 根據(jù)擋土墻所處的具體工作條件 最不利組合一般地區(qū) 僅考慮主要力系浸水地區(qū) 考慮附加力地震地區(qū) 考慮地震力主動土壓力 當(dāng)擋土墻向外移動 土壓力隨之減少 直到墻后土體沿破裂下滑而處于平衡狀態(tài)時 作用于墻背的土壓力 設(shè)計中考慮主動土壓力 6 3 2一般條件下庫倫主動土壓力計算一 庫侖理論的要點(diǎn)1 假設(shè)墻背填料為均質(zhì)散粒體 僅有內(nèi)摩擦力 而無粘聚力 2 當(dāng)墻背向外移動或饒墻趾轉(zhuǎn)動 墻背填料會出現(xiàn)既一通過墻踵的破裂面 滑動面為平面 3 破裂面上的土楔 為剛性體 根據(jù)靜力平衡條件 確定土楔處于極限平衡狀態(tài)時給予墻背的主動土壓力 二 庫倫主動土壓力計算 最危險破裂面 各種邊界條件下的主動土壓力計算 求極值 三 庫侖理論適用范圍 1 概念簡單明了 適用范圍廣 可以解算各種墻背情況 可求解不同墻后填料表面形狀和荷載作用情況下的主動土壓力 2 適用于砂性土 計算主動土壓力與實際情況較接近 對于粘性土 采用平面代替圓弧面 誤差不大 影響因素多 缺乏實踐經(jīng)驗 3 庫侖理論適用于剛性擋土墻 柱板式 錨桿式和錨定板式柔性擋土墻需作假設(shè) 四 折線形墻背的土壓力計算總體思路 以墻背轉(zhuǎn)折點(diǎn)或衡重臺為界分為上墻 下墻 分別計算取兩者矢量和 計算上墻土壓力 不考慮下墻影響 衡重式考慮是否出現(xiàn)第二破裂面 下墻土壓力計算 一 延長墻背法 畫出全墻應(yīng)力分布圖 截取下墻部分 即為下墻土壓力 二 力多邊形法 墻背土體 處于極限平衡條件下 作用于破裂棱體上的各力 構(gòu)成力多邊形 求得上墻土壓力后可繪出下墻破裂面力多邊形 五 粘性土土壓力計算1 等效內(nèi)摩擦角法 通常將內(nèi)摩擦角與單位粘聚力換成為比實際摩擦角值大的 等效內(nèi)摩擦角 按砂性土公式來計算 換算原則 抗剪強(qiáng)度相等或土壓力相等 2 力多邊形法 六 不同土層的土壓力計算首先求得上一土層的土壓力及作用點(diǎn) 并近似假定 上下兩土層層面平行 計算下一土層時 將上一土層視為均布荷載 按地面為平面時的庫侖公式計算 七 有限范圍填土的土壓力計算墻后填土按照已知滑動面滑動 并非計算的破裂面 力多邊形法 車輛荷載換算 h0 換算土層厚度 m q 車輛荷載附加荷載強(qiáng)度 KN m2 r 墻背填土的重度 KN m3 G 布置在L B 面積內(nèi)的輪載或履帶荷載 kN B 破壞棱體范圍內(nèi)路基頂面部分的寬度 m L 擋土墻的計算長度 m 但不應(yīng)超過擋土墻分段長度 當(dāng)擋土墻分段長度小于13m時 取分段長度 并在該長度內(nèi)按不利情況布置輪重 6 4重力式擋墻的設(shè)計計算設(shè)計內(nèi)容 擋土墻的選型斷面尺寸選定擋土墻的驗算驗算內(nèi)容 抗滑穩(wěn)定性驗算抗傾覆穩(wěn)定驗算地基承載力及偏心距驗算墻身強(qiáng)度驗算 6 3 4 1抗滑穩(wěn)定驗算基底摩擦阻力抵抗擋土墻滑移的能力 措施 設(shè)傾斜基底 設(shè)置榫形基礎(chǔ) 其它措施 如改善地基 改變墻身斷面尺寸 等 當(dāng)墻底設(shè)有逆坡時 6 3 4 2抗傾覆穩(wěn)定驗算為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性 應(yīng)驗算他抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能力 措施 增大穩(wěn)定力矩 減小傾覆力矩 1 拓寬墻趾 增加穩(wěn)定力臂 2 改變墻面及墻背坡度 改緩墻面坡度 增加穩(wěn)定力臂改陡俯斜墻背 改緩仰斜墻背 減少土壓力3 改變墻身斷面類型改為衡重式或墻后設(shè)卸荷平臺 6 3 4 3擋土墻的地基承載力及基底偏心距驗算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力 基底應(yīng)力驗算 為避免擋土墻不均勻沉陷 控制基底合力偏心矩 當(dāng)e B