G7擋土墻的設(shè)計.pptx

1、第 七 章?lián)跬翂υO(shè)計1一、設(shè)置擋土墻情形：1.節(jié)約用地（限制）或減小土方量。2.抗滑保護措施（穩(wěn)定）。3.防水流沖淘岸坡。二、設(shè)計內(nèi)容：1.類型選擇：原則：穩(wěn)定、經(jīng)濟、可靠、耐久、美觀。2.構(gòu)造設(shè)計；3.材料選??；4.土壓力計算；5.穩(wěn)定性分析。7.1 擋土墻的類型、構(gòu)造和布置一、類型：按結(jié)構(gòu)形式和特點分有：重力式、薄壁式、錨固式、垛式、加筋土式等按位置分有：路肩墻、路堤墻、路塹墻。1.重力式：依靠墻身自重抵抗側(cè)土壓力（墻后土體的），斷面尺寸較大。又分為直線式（仰斜、俯斜和垂直墻背）和折線式（凸式和衡重式）。2. 薄壁式：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，墻身斷面較薄，靠土重來平衡側(cè)向壓力。有懸臂式、扶壁式和柱

2、板式（路塹高邊坡）23.錨固式：錨桿式、錨定板式、樁板式。4.垛式：鋼筋混凝土構(gòu)件縱橫交錯拼裝成框架。5.加筋土式：面板、拉筋、填土三者的結(jié)合體。填土與拉筋間的摩擦力改善了土的性質(zhì)，使得填土與拉筋結(jié)合成為一體。面板的作用是阻擋填土塌落擠出，迫使土與拉筋結(jié)合為整體。二、構(gòu)造：包括墻身、基礎(chǔ)、填料、排水設(shè)施和沉降伸縮縫等。1.墻身：根據(jù)墻的用途、高度及墻址處的地形、性質(zhì)、水文等條件定，考慮材料強度和整體穩(wěn)定。1）石砌擋土墻：仰斜墻背：1：0.151：0.25，不能緩于1：0.30俯斜墻背：1：0.151：0.4，低墻H0.5m，干砌時0.6m，干砌擋土墻頂部0.5m內(nèi)用砂漿砌筑，以利穩(wěn)定。32）懸

3、臂式擋土墻：面坡常用1：0.021：0.05，背坡可直立。 頂寬0.15m，路肩墻0.2m，踵板采用等厚,趾板端部厚度可減薄,但不小于0.30m。扶壁式擋土墻的立壁,常為等厚,間距常取墻高的1/31/2,厚度約為間距的1/81/6,但不小于0.3m 。踵板趾板立壁3）錨桿式擋土墻：為便于立柱和擋板安裝，大多采用豎直墻面。立柱間距2.53.5m，每根立柱視其高布置23根錨桿，錨桿的位置應(yīng)盡量使立柱受彎分布均勻。錨桿一般水平向下傾斜1045，并使錨桿長度盡可能短。錨桿的有效錨固長度在巖層中一般不小于4 m,在穩(wěn)定土層內(nèi)，應(yīng)有910m。錨孔內(nèi)灌以膨脹水泥砂漿；錨孔口與墻面間一段錨桿采用瀝青包扎防銹。

4、擋墻分級設(shè)置時，每級高度不大于6m,兩級之間留有12m的平臺，以利施工操作和安全。4）加筋土擋墻：面板應(yīng)堅固、美觀、便于運輸與安裝。預(yù)制的面板有十字形、六角形、長條形等；拉筋用抗拉強度高、蠕變量小、柔韌性和耐久性好的材料：如鋼帶（厚不小于3mm，寬不小于30mm）、鋼筋混凝土帶（厚610 cm,寬1025cm ）、聚丙烯土工帶（厚大于0.8mm，寬大于18mm）。拉筋長一般為(0.81.0)H,但底部不小于3m，同時不小于0.4H。拉筋與面板結(jié)點的間距橫向常為0.51.0m，豎向為0.250.75m，面板與拉筋連接可用螺栓或焊接。相鄰面板間的連接常用企口和插銷。墻高超過12m時，中部應(yīng)設(shè)錯臺，

5、即有利于調(diào)整墻面水平位移，減少面板對地基的壓力并便于施工操作。另外，加筋體頂部的面板上應(yīng)設(shè)置路檐板，以固定和約束面板，并可安裝欄桿。42.基礎(chǔ)：通常擋土墻可直接建造在天然基礎(chǔ)上。加筋擋土墻的面板，除平整的堅硬地基外，其底部應(yīng)設(shè)置寬不小于0.3m、厚不小于0.2m的條形混凝土基礎(chǔ)。當(dāng)基礎(chǔ)較軟弱時，采用擴大基礎(chǔ)。墻趾臺階的寬度不小于0.2 m，高度按材料的剛性角確定。墻趾處地面陡坡而地基較完整堅硬的巖層時，可將基礎(chǔ)做成臺階形。臺階的高寬比不宜小于2：1，寬度不宜小于0.5 m。 擋土墻的基礎(chǔ)應(yīng)埋置足夠的深度，以保證其穩(wěn)定性。土質(zhì)地基，基底埋深一般應(yīng)在地表下不少于1m（加筋土擋墻的面板基礎(chǔ)底面不應(yīng)小

6、于0.6m）；受水流沖刷時，應(yīng)在沖刷線下至少1 m；有凍脹影響時，應(yīng)在凍脹線以下不少于0.25 m，但非凍脹土地基可不受此限制。巖石地基，應(yīng)清除表面風(fēng)化層，基礎(chǔ)嵌入巖層的深度不少于0.150.6m；當(dāng)風(fēng)化層較厚而難于清除時，可將基底埋在風(fēng)化層中。對加筋土擋墻，應(yīng)設(shè)寬度不小于1m的護腳。當(dāng)擋土墻位于地質(zhì)不良地段，基底土內(nèi)可能出現(xiàn)滑動面時，應(yīng)將基底埋置在滑動面以下一定深度（穩(wěn)定巖層中不小于0.5m，穩(wěn)定土中不小于2.0m），或采取其他措施，以防墻隨土體一起滑動。3.填料：擋土墻的背后，一般采用當(dāng)?shù)氐耐粱靥畈簩?，有條件時，應(yīng)盡量選用有意斷級配、內(nèi)摩擦角大、透水性好、遇水后不易膨脹和非凍脹性的材料，

7、如砂礫、碎石等。加筋土內(nèi)的填料，應(yīng)能與拉筋產(chǎn)生足夠的摩阻力，易于壓實，并具有良好的水溫穩(wěn)定性。加筋體填料的壓實度，在距面板1m以內(nèi)，全部墻高不低于90%；1m以外，則與路基壓實度要求相同。54.排水設(shè)施：擋土墻要采用適當(dāng)?shù)呐潘O(shè)施，以免墻身承受額外的側(cè)壓力（水壓、凍脹壓力）。墻后坡面和加筋體頂面應(yīng)做好排水處理。如設(shè)排水溝。路塹墻墻趾前的邊溝應(yīng)予于鋪砌加固；非浸水的加筋土擋墻，當(dāng)面板埋深小于1米時，宜在墻面地表處設(shè)置寬為1米的混凝土或漿砌片石散水。漿砌擋土墻，因自身不透水，為防墻后積水，應(yīng)根據(jù)滲水量在墻身的適當(dāng)高度設(shè)置泄水孔。泄水孔常為510cm的圓孔，或5cm10cm、10cm10cm、15c

8、m20cm的方孔；其間距一般為23m，最下排的出水口底部應(yīng)高出地面0.3m。在泄水孔的進水口周圍，應(yīng)采用具有反濾作用的粗顆粒材料覆蓋，以免填料流失而阻塞孔道。5.沉降伸縮縫：為避免地基不均勻沉降而引起墻身開裂，須按墻高和地基性質(zhì)的變異，設(shè)置沉降縫。同時，為防止圬工砌體因結(jié)硬收縮和溫度變化而產(chǎn)生裂縫，須設(shè)置伸縮縫。這兩種縫一般都合并設(shè)置，統(tǒng)稱沉降伸縮縫。此縫自墻頂做到基底，縫寬23cm，土質(zhì)地基，每隔1015m設(shè)一道；巖石地基間距可適當(dāng)增大。漿砌擋土墻的沉降伸縮縫內(nèi)可用膠泥填塞；但在滲水量大的而填料容易流失，或凍害嚴重地區(qū)，則宜用瀝青麻筋或瀝青木板等具有彈性的材料，沿擋土墻內(nèi)、外、頂三方填塞，深

9、度不宜小于15cm；當(dāng)墻后填石且凍害不嚴重時，可不嵌填材料，僅設(shè)空縫。加筋土擋墻的沉降縫處，應(yīng)采用異形面板，形成直縫，寬12cm。鋼筋混凝土懸臂式和扶壁式擋土墻的伸縮縫，可采用企口縫，間距不超過30m。三、布置：橫向布置、縱向布置和平面布置67.2 土壓力計算土壓力類別：有主動土壓力、被動土壓力和靜止土壓力。 擋土墻承受的土壓力，涉及到填料、墻和地基三者之間的相互作用，是一個非常復(fù)雜的問題。目前應(yīng)用最廣的土壓力理論是以土體的極限平衡條件為基礎(chǔ)的朗金和庫倫理論。路基擋土墻是一種條形結(jié)構(gòu)物，可沿縱向取單位長度的擋土墻進行研究。擋土墻往往受到墻后主動土壓力的作用。一、計算理論和公式：1.朗金理論：又

10、稱極限應(yīng)力法對一具有傾斜表面的無粘性半無限土體，當(dāng)土體側(cè)向伸張而達到極限平衡狀態(tài)時，將出現(xiàn)兩組剪切面（破裂面）。為土體表與水平面的夾角；90-HH/3 zEaz=zkaBV7此時，上、下側(cè)剪切面所夾的鍥體內(nèi)，處于朗金主動應(yīng)力狀態(tài)，作用于豎直面BV上人任一深度處的主動土壓力z(kPa)為: 土壓應(yīng)力沿深度呈三角形分布，作用方向與土體表面平行，其合力Ea作用于BV面高度H的下三分點處，大小為： 因此，朗金理論僅適用于墻后填料內(nèi)存在朗金主動應(yīng)力狀態(tài)的情況。即必須符合下列條件：1.擋土墻不妨礙第二破裂面的形成，即墻背（或假想墻背）傾斜角應(yīng)大于外破裂角；2.位于第二破裂與墻背之間的土楔不沿墻背下滑，而隨

11、墻一起移動，即作用在墻背上的總壓力與墻背法線的夾角小于墻背摩擦角；3.墻后填料表面必須為平面，其上無荷載或有連續(xù)均布荷載作用；8 若墻后填料表面上作用連續(xù)均布荷載，則可將此荷載換算成等代土層厚度，此時，土壓應(yīng)力沿深度呈梯形分布，由土壓應(yīng)力圖形的面積和形心的主動土壓力為：其作用點位置為：h0HZa第二破裂面假想墻背又朗金主動土壓力是作用于過墻踵（或衡重臺后緣）的豎直面上，與水平面成角。2.庫倫理論：又稱滑楔平衡法 它假設(shè)墻后填料為均質(zhì)散粒體（無粘聚力），當(dāng)墻向外移動或傾覆時，會出現(xiàn)一通過墻踵的破裂面，此破裂面與墻背這兩個平面所夾的填料，即滑動土楔，視作剛性體，根據(jù)靜力平衡條件，可確定土楔處于極限

12、平衡狀態(tài)時給予墻背的主動土壓力：RGHH/3G9適用范圍：1）較廣，可計算各種墻背情況（須為平面或近似平面）、不同墻后填料表面形狀和荷載作用情況；2）砂性土；應(yīng)用于粘性土?xí)r誤差較大。3）僅適用于剛性擋土墻。柱板式、錨板式、錨定板式等柔性擋土墻，目前尚無成熟的理論和方法，常用近似方法計算（如忽略墻身柔性和錨桿的存在對Ea的影響）對路堤墻：如破裂面變化于堤頂范圍內(nèi)如破裂面交于內(nèi)邊坡可按=90- ，tg=如破裂面交于外邊坡時，也可根據(jù)上述原理求得h0aH10 在計算擋土墻土壓力時，破裂面交于路基的位置，事先并不知道，須試算后確定。先定一破裂面，看是否與假設(shè)相符，如不符，重新假設(shè)破裂角再算；如出現(xiàn)驗證

13、與假設(shè)不符，改變圖式后仍不符，則按破裂面交于兩種邊界條件的分界點來計算破裂角。ph0aH3.計算理論的選用： 重力式擋土墻，常用庫倫理論算土壓力Ea，直線形墻背的坡度一般均較陡，可直接按庫倫公式計算。當(dāng)墻背為折線形時，常分別計算上、下墻的土壓力，而后取其矢量和作為全墻的土壓力。 計算上墻時可不考慮下墻的影響，計算下墻時，對上墻部分作近似處理，一般采用延長墻背法或均布超載法。見P113圖7-15。 懸臂式和扶壁式擋土墻，如符合朗金理論的使用條件，就按朗金公式計算作用在墻踵豎直面上的土壓力Ea，并分別算出立壁和踵板的E1、E2，而G作用在踵板上。若填料表面為折面或有局部荷載作用，又出現(xiàn)第二破裂面時

14、，則按庫倫公式計算第二破裂面上的土壓力Ea，并假設(shè)Ea的水平分力Ex由立壁來承受，而踵板承受豎直分力Ey以及第二破裂面與墻之間的土重。當(dāng)踵板較窄而立壁妨礙第二破裂面形成時，可將墻頂內(nèi)緣與墻踵連線視為假想墻背，也用庫倫土壓力公式計算。11二、不同情況下的土壓力計算：1、粘性土的土壓力： 前述的朗金、庫倫土壓力公式在理論上只適用于無粘性土填料情況，但也可用于砂性土，其計算的結(jié)果較接近。若墻后土為粘性土，則需考慮粘聚力C對主動土壓力的影響。 當(dāng)墻身向外有足夠位移時，粘性土土層的頂部會出現(xiàn)拉應(yīng)力，并進而產(chǎn)生裂縫。在拉應(yīng)力消失處裂縫區(qū)的深度范圍內(nèi)，土的側(cè)壓力等于零。裂縫區(qū)以下，當(dāng)填料頂面為水平時，破裂面

15、為平面，與水平面的夾角為2、有限范圍填土的土壓力：若墻后土體內(nèi)存在已知的陡坡面或潛在的滑動面，而且陡于計算求得的破裂面時，則墻后填料將沿陡坡面（或滑動面）下滑。此時，作用在墻背的主動土壓力可直接按庫倫公式計算（式中，為已知的陡坡面與豎直面的夾角。123、成層土的土壓力： 墻后填料為不同性質(zhì)的土層時，可先求得上層土壓力E 1，再近似地假設(shè)上下兩土層層面平行，并將上層土重作為均布荷載，求算下層土壓力E 2，全墻的土壓力為二者矢量和。4、車輛荷載引起的土壓力：將車輛荷載按均布荷載來考慮，換算成等代均布土層厚度：5、浸水條件下的土壓力： 墻后土體浸水后，一方面受浮力影響，另一方面抗剪能力下降，所以須考

16、慮土體浸水的影響。 1）填料為砂性土?xí)r： 2）填料為粘土?xí)r：將浸水部分和未浸水部分視為不同性質(zhì)的土層計算。 見P116圖7-21136、地震作用下的土壓力：三、土工參數(shù)的選?。?47.3 擋土墻驗算 擋土墻必須有足夠的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度，以保證在各種組合荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動、傾覆、過大的沉降及墻身的斷裂等破壞。一、作用力系： 有自重、墻后土體的主動土壓力Ea、墻前土體的被動土壓力Ep。浸水地區(qū)的浮力、水平地震力，作用在墻身重心處。如H12m，考慮乘以水平地震力沿墻高分布系數(shù)i。 荷載組合為三種：主要組合、附加組合和地震組合，與路基穩(wěn)定性驗算一樣，取最不利組合作為設(shè)計依據(jù)。二、滑動穩(wěn)定驗算：

17、擋土墻抵抗沿基底滑移的能力主要組合、附加組合時Kc1.3、地震組合時Kc 1.1。N、T為擋土墻基底面上承受的法向力、切向力。EPExEyEaZyGNT如抗滑能力不足，可采用:1)改善地基或填料，提高f ; 2)采用斜底面；3)采用凸榫底面。15四、基底應(yīng)力驗算：三、傾覆穩(wěn)定驗算：擋土墻抵抗繞墻趾向外轉(zhuǎn)動而傾覆的能力。主要組合K01.5、附加組合時K01.3、地震組合時K01.1。如抗傾覆能力不足，改善措施為：1）擴大基底寬度；2)改變墻背或墻面坡度（改陡府斜墻背，改緩仰斜墻背；改緩墻面坡度）；3)改變墻身斷面形式。如：改為衡重式 擋土墻的基底應(yīng)力和偏心距應(yīng)加以限制，以免引起過大和明顯不均勻的

18、沉降?；讘?yīng)力計算采用偏心受壓公式，見P122圖7-27。16五、墻身截面強度驗算：1. 驗算偏心受壓時抗壓強度：基底、基礎(chǔ)頂面、墻高一半處、上墻底面等處。2. 驗算抗剪強度：墻身斷面突變處。 當(dāng)eB/6時，基底一側(cè)將出現(xiàn)拉應(yīng)力考慮到基底與基礎(chǔ)不能承受拉應(yīng)力2）改變墻背坡度或斷面型式；K、e、0 值見P123表7-5。 如基底應(yīng)力或偏心距過大，改善措施為： 1）加寬基底；3）改善地基（如換填材料）。見P123-124例題7.2112233177.4 加筋土結(jié)構(gòu)計算一、加筋土基本原理：1. 視加筋土為復(fù)合材料：當(dāng)豎向壓力增大時，拉筋的側(cè)向約束力隨之增大；加筋土強度提高，主要靠筋土間的摩阻力，但受材料抗拉強度的限制。2. 視加筋土結(jié)構(gòu)為錨定結(jié)構(gòu)：在加筋土中，由填土自重和外力產(chǎn)生的側(cè)壓力作用于面板，通過面板上的拉筋連接件將此側(cè)壓力傳遞給拉筋，依靠筋土摩阻力取得平衡，以保持加筋體穩(wěn)定。試驗表明：拉筋承受的拉力T沿長度L方向呈弓形分布。各層加筋最大拉力Tmax作用點連線接近對數(shù)螺旋線。最大拉力跡線與極限