擋土墻設(shè)計(jì)答辯課件

擋土墻設(shè)計(jì)1.概述2.擋土墻的布置3.擋土墻設(shè)計(jì)原則4.重力式擋土墻設(shè)計(jì)5.輕型擋土墻6.加筋土擋土墻擋土墻設(shè)計(jì)1.概述

1.概述擋土墻：是用于支撐路基填土或者山坡土體側(cè)壓力防止邊坡或山坡變形失穩(wěn)的工程構(gòu)造物。廣泛用于支撐路基邊坡、橋臺(tái)、橋頭引道和隧道洞口等處。1.概述擋土墻：是用于支撐路基填土或者山坡土體側(cè)壓力防止邊常用的擋土墻一般由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施與伸縮縫組成擋土墻的組成常用的擋土墻一般由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施與伸縮縫組成擋土墻的組按照位置：路塹擋土墻、路堤擋土墻、路肩擋土墻、山坡?lián)跬翂Α０凑战Y(jié)構(gòu)形式：重力式、半重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、錨桿式、拱式、錨定板式、樁板式、垛式。擋土墻的類型按照位置：路塹擋土墻、路堤擋土墻、路肩擋土墻、山坡?lián)跬翂?。擋路塹擋土墻：用于陡峭山坡的路塹底部，降低邊坡高度、減少開挖或者邊坡防止地質(zhì)不良地段的滑坡。擋土墻按位置分類路塹擋土墻：用于陡峭山坡的路塹底部，降低邊坡高度、減少開挖或路堤擋土墻：在陡山坡上填筑路堤時(shí)、用以支擋路堤下滑；收縮坡腳，減少填方量；保證沿河路堤不受水流沖刷。路堤擋土墻：在陡山坡上填筑路堤時(shí)、用以支擋路堤下滑；收縮坡腳路肩擋土墻：支擋陡坡路堤下滑，抬高公路，收縮坡腳、減少占地，減少填方量。路肩擋土墻：支擋陡坡路堤下滑，抬高公路，收縮坡腳、減少占地，山坡?lián)跬翂Γ河靡灾跎狡律峡赡芑母采w層土體或破碎巖層（需要時(shí)可分設(shè)數(shù)道）。山坡?lián)跬翂Γ河靡灾跎狡律峡赡芑母采w層土體或破碎巖層（需重力式擋土墻：重力式擋土地依靠墻身自重支撐土壓力來維持其穩(wěn)定。—般多用片(塊)石砌筑，在缺乏石料的地區(qū)有時(shí)也用混凝土修建。工量較大、型式簡單、施工方便，可就地取材，適應(yīng)性較強(qiáng)，故被廣泛采用。A豎直式B俯斜式C仰斜式D折線式A、B多用于路肩墻、路堤墻；C、D多用于路塹墻擋土墻按結(jié)構(gòu)形式分類重力式擋土墻：重力式擋土地依靠墻身自重支撐土壓力來維持其穩(wěn)定衡重式擋土墻：帶衡重臺(tái)的擋土墻，稱為衡重式擋土墻，其主要穩(wěn)定條件仍憑借于墻身自重，但由于衡重臺(tái)上填土的重量使全墻重心后移，增加了墻身的穩(wěn)定。衡重式其墻面胸坡很陡，下墻墻背仰斜，所以可以減小墻的高度，減少開挖工作量，避免過份牽動(dòng)山體的穩(wěn)定，有時(shí)還可以利用臺(tái)后凈率攔截落石。衡重式擋土墻適多用于路肩墻、路堤墻。衡重式擋土墻：帶衡重臺(tái)的擋土墻，稱為衡重式擋土墻，其主要穩(wěn)定懸臂式和扶壁式統(tǒng)稱為薄壁式懸臂式擋土墻由立壁和底板組成，具有三個(gè)懸臂，即立壁、趾板和踵板。當(dāng)墻身較高時(shí)，沿墻長每隔一定距離設(shè)置一道扶壁連接墻面板及踵板，稱為扶壁式擋土墻。它們的共同特點(diǎn)是：墻身斷面較小，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要依靠踵板上的填土重量來保證。它們自重輕，圬工省。適用于墻高較大的情況，但需使用一定數(shù)量的鋼材，經(jīng)濟(jì)效果較好。適用于缺乏石料地區(qū)和擋土墻高度不超過7m的情況。懸臂式和扶壁式統(tǒng)稱為薄壁式加筋土式擋土墻組成：填土、拉筋條以及墻面板。垂直于墻面的方向，按一定間隔和高度水平地放置拉筋材料，填土壓實(shí)，通過填土與拉筋間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土體。拉筋材料通常為鍍鋅薄鋼帶、鋁合金、高強(qiáng)塑料及合成纖維等。墻面板一般用混凝土預(yù)制，也可采用半圓形鋁板；加筋土擋土墻屬柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基變形適應(yīng)性大，建筑高度大，通用于填土路基。它結(jié)構(gòu)簡單，圬工量少，經(jīng)濟(jì)效益大。加筋土式擋土墻拉筋材料通常為鍍鋅薄鋼帶、鋁合金、高強(qiáng)塑料及合錨桿式擋土墻：輕型擋土墻，由立柱、擋土板、鋼錨桿聯(lián)合組成。錨桿聯(lián)接立柱和巖層（土層）。墻后側(cè)壓力由擋土板傳給立柱，錨桿的抗拔力，使墻穩(wěn)定。它適用于墻高較大、石料缺乏或挖基困難地區(qū)，具有錨固條件的路基擋土墻，一般多用于路塹擋土墻。錨桿式擋土墻：輕型擋土墻，由立柱、擋土板、鋼錨桿聯(lián)合組成。錨錨定板式擋土墻：錨定板式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式與錨桿式基本相同，只是錨桿的固定端改用錨定板，埋入墻后填料內(nèi)部的穩(wěn)定層中，依靠錨定板產(chǎn)生的抗拔力抵抗側(cè)壓力，保持墻的穩(wěn)定。它主要適用于缺乏石料的地區(qū)，一般用于路堤墻。錨定板式擋土墻：錨定板式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式與錨桿式基本相同，只樁板式擋土墻：由樁柱和擋板組成，利用深埋的樁柱前土層的被動(dòng)土壓力來平衡墻后主動(dòng)土壓力，適用于土壓力大、要求基礎(chǔ)埋深地段，可用于路塹墻、路肩墻。樁板式擋土墻：由樁柱和擋板組成，利用深埋的樁柱前土層的被動(dòng)土垛式擋土墻：用鋼筋混凝土預(yù)制桿件，縱橫交錯(cuò)裝配成框架，內(nèi)填土石，以抵抗土壓力，適用于缺乏石料地區(qū)的路肩墻和路堤墻。垛式擋土墻：用鋼筋混凝土預(yù)制桿件，縱橫交錯(cuò)裝配成框架，內(nèi)填土土釘式擋土墻：由土體、土釘和護(hù)面板三部分組成，利用土釘對(duì)天然土體實(shí)施加固，并與噴射混凝土護(hù)面板相結(jié)合，形成類似重力式擋土墻的加強(qiáng)體。適用性強(qiáng)、工藝簡單、材料用量與工程量較少，常用于穩(wěn)定挖方邊坡或臨時(shí)支護(hù)。土釘式擋土墻：由土體、土釘和護(hù)面板三部分組成，利用土釘對(duì)天然

2.擋土墻的布置擋土墻位置的選定：1）路塹擋土墻大多數(shù)設(shè)在邊溝旁；2）山坡?lián)跬翂?yīng)考慮設(shè)在基礎(chǔ)可靠處；3）當(dāng)路肩墻與路堤墻的墻高或截面圬工數(shù)量相近、基礎(chǔ)情況相似時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用路肩墻；4）若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低，而且基礎(chǔ)可靠時(shí)，宜選用路堤墻；5）沿河路堤設(shè)置擋土墻時(shí)，應(yīng)結(jié)合河流情況來布置，注意設(shè)墻后仍保持水流順暢，不致擠壓河道而引起局部沖刷。2.擋土墻的布置擋土墻位置的選定：擋土墻的橫向布置：即確定擋土墻的斷面形式在墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處，以及其它必須樁號(hào)處的橫斷面圖上進(jìn)行。根據(jù)墻型、墻高及地基與填料的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)或套用標(biāo)準(zhǔn)圖，確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)施等，并繪制擋土墻橫斷面圖。擋土墻的橫向布置：即確定擋土墻的斷面形式擋土墻的縱向布置：擋土墻縱向布置在墻趾縱斷面圖上進(jìn)行，布置后繪成擋土墻正面圖1）確定擋土墻的起迄點(diǎn)和墻長，選擇擋土墻與路基或其它結(jié)構(gòu)物的銜接方式；2）按地基及地形情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫與沉降縫的位置；3）布置各段擋土墻的基礎(chǔ)；4）布置泄水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等；擋土墻的縱向布置：擋土墻縱向布置在墻趾縱斷面圖上進(jìn)行，布置后沉降伸縮縫基地線泄水孔路線縱坡錐坡?lián)跬翂φ鎴D沉降伸縮縫基地線泄水孔路線縱坡錐坡?lián)跬翂φ鎴D擋土墻的平面布置：個(gè)別復(fù)雜的擋土墻，如高、長的沿河曲線擋土墻，應(yīng)作平面布置，繪制平面圖，標(biāo)明擋土墻與路線的平面位置及附近地貌與地物等情況，特別是與擋土墻有干擾的建筑物的情況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向，防護(hù)與加固工程等。擋土墻的平面布置：

3.擋土墻設(shè)計(jì)原則原則：根據(jù)擋土墻所處的具體工作條件、最不利組合決定設(shè)計(jì)一般地區(qū)僅考慮主要力系浸水地區(qū)考慮附加力地震區(qū)考慮地震力3.擋土墻設(shè)計(jì)原則原則：一般地區(qū)僅考慮主要力系擋土墻設(shè)計(jì)原則擋土墻按“極限狀態(tài)分項(xiàng)系數(shù)法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，擋土墻設(shè)計(jì)極限狀態(tài)分構(gòu)件承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)是當(dāng)擋土墻出現(xiàn)以下任何一種狀態(tài)，即認(rèn)為超過了承載力極限狀態(tài)：1）整個(gè)擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體失去平衡；2）擋土墻構(gòu)件或連接部件因材料強(qiáng)度超過而破壞，或因過度塑性變形而不適于繼續(xù)承載；3）擋土墻結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系或局部失去平衡。正常使用極限狀態(tài)是擋土墻出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：1）影響正常使用或外觀變形；2）影響正常使用或耐久性的局部破壞（包括裂縫）；3）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。擋土墻設(shè)計(jì)原則擋土墻按“極限狀態(tài)分項(xiàng)系數(shù)法”進(jìn)行設(shè)計(jì)，擋土墻

4.重力式擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算1.抗滑穩(wěn)定性分析4.重力式擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算1.抗滑穩(wěn)定性分析2.抗傾覆穩(wěn)定性分析在驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性時(shí)，一般不計(jì)趾前土層產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力。驗(yàn)算結(jié)果如不滿足以上要求，則表明抗滑穩(wěn)定性或抗傾覆穩(wěn)定性不夠，應(yīng)改變墻身斷面尺寸重新核算。2.抗傾覆穩(wěn)定性分析在驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性時(shí)，一般不計(jì)趾前土層基底應(yīng)力及合力偏心矩驗(yàn)算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力．應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時(shí)，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距B/6>B/6e0B/2>B/6基底應(yīng)力及合力偏心矩驗(yàn)算為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算1.強(qiáng)度計(jì)算墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算1.強(qiáng)度計(jì)算—與材料有關(guān)的系數(shù)；砌體沙漿標(biāo)號(hào)M5M2.5M1混凝土s值0．0020.00250.0040.0022.穩(wěn)定計(jì)算—與材料有關(guān)的系數(shù)；砌體沙漿標(biāo)號(hào)M5M2.5M1混凝土s土質(zhì)地基，不陡1:5；巖石地基，不陡于1:3設(shè)置傾斜基底增加擋土墻穩(wěn)定性的措施1.增加抗滑穩(wěn)定性土質(zhì)地基，不陡1:5；巖石地基，不陡于1:3設(shè)置傾斜基底增凸榫的高度按照抗滑穩(wěn)定性要求設(shè)計(jì)，高寬比滿足污工剛性角要求采用凸榫基底凸榫的高度按照抗滑穩(wěn)定性要求設(shè)計(jì)，高寬比滿足污工剛性角要求采展寬墻址2.增加抗傾覆穩(wěn)定性改變墻面及墻背坡度改變墻身斷面類型展寬墻址2.增加抗傾覆穩(wěn)定性改變墻面及墻背坡度改變墻身斷面類

5.輕型擋土墻1.懸臂式擋土墻適用條件鋼筋混凝土懸臂式擋土墻是由立壁和底板組成，具有三個(gè)懸臂，即立壁、趾板和踵板，墻的穩(wěn)定性依靠墻身自重和踵板上的填土重量來保證。懸臂式擋土墻構(gòu)造簡單，施工方便，能適應(yīng)較松軟的地基，墻高一般在6-9m之間。當(dāng)墻高較大時(shí)，立壁下部的彎矩大，鋼筋與混凝土用量劇增，影響這種結(jié)構(gòu)型式的經(jīng)濟(jì)效果，此時(shí)可采用扶壁式擋土墻。懸臂式擋土墻5.輕型擋土墻1.懸臂式擋土墻適用條件懸臂式擋土墻2懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)1）土壓力計(jì)算對(duì)于懸臂式擋土墻，通常采用朗金理論計(jì)算通過墻踵的豎直面上的土壓力Ea，然后結(jié)合位于該豎直面與墻背間的土重，得到墻上的總壓力。2懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)2）底板寬度=夾板寬+踵板寬+趾板寬+胸坡修正寬度A、踵板寬度受滑動(dòng)穩(wěn)定控制，要求路肩墻：路塹或路堤墻：2）底板寬度=夾板寬+踵板寬+趾板寬+胸坡修正寬度路肩墻：路B、趾板寬度一般由地基應(yīng)力或偏心距e來決定，要求墻踵不出現(xiàn)拉應(yīng)力，即有：路肩墻：路塹或路堤墻：B、趾板寬度路肩墻：路塹或路堤墻：3）底板厚度計(jì)算主要取決于結(jié)構(gòu)要求和截面強(qiáng)度要求。結(jié)構(gòu)要求：趾板與踵板同厚(指與中間夾塊連接處，趾板端部不宜小于30cm，因板頂面要求水平)。A根據(jù)配筋率確定截面厚度（一般配筋率0.3%-0.8%）B防止斜裂縫開展過大確定的厚度3）底板厚度計(jì)算4）立臂厚度計(jì)算主要取決于結(jié)構(gòu)要求和強(qiáng)度要求。結(jié)構(gòu)要求：立壁頂部最小厚度采用15~25cm，路肩墻不宜小于20m。胸墻一般不做垂直坡面，以免因擋墻變形、地基不均勻沉陷及施工誤差等因素的影響，造成立壁前傾。通常采用的坡率是1：0.02~1：0.05力臂彎矩計(jì)算：剪力計(jì)算：4）立臂厚度計(jì)算A根據(jù)配筋率確定截面厚度B防止斜裂縫開展控制A根據(jù)配筋率確定截面厚度1．錨桿擋土墻的構(gòu)造與布置錨桿擋土墻是由混凝土墻面和錨桿組成，靠錨固在穩(wěn)定地層內(nèi)的錨桿對(duì)墻面的水平拉力以保持墻身的穩(wěn)定。墻面為板柱式墻或板壁式墻。使用的錨桿主要有楔縫式錨桿和灌漿錨桿兩種。楔縫式錨桿俗稱小錨桿，是對(duì)錨桿施加一定壓力后，使桿端楔縫的楔子張開，從而將錨桿卡緊在巖石中。錨孔一級(jí)直徑38.50mm，深度3~5m，用普通風(fēng)鉆即可施工。孔內(nèi)壓注水泥砂漿，用來防銹和提高錨桿抗拔力。楔縫式錨桿多用于巖石邊坡防護(hù)及加固工程。錨桿擋土墻1．錨桿擋土墻的構(gòu)造與布置錨桿擋土墻灌漿錨桿又稱大錨桿，要用鉆機(jī)鉆孔，錨孔直徑一般為100~150mm，錨桿插入錨孔后再灌注水泥砂漿。當(dāng)用于土層時(shí)，由于土層與錨桿間的錨固能力較差，尚需采用加壓灌漿或內(nèi)部擴(kuò)孔的方法來提高其抗拔力，稱為頸壓錨桿或擴(kuò)孔錨桿。國外還采用化學(xué)液體灌漿，利用化學(xué)液體的膨脹性來提高錨桿的抗拉能力。灌漿錨桿一般多用于路塹擋土墻。灌漿錨桿又稱大錨桿，要用鉆機(jī)鉆孔，錨孔直徑一般為100~152．錨桿擋土墻設(shè)計(jì)1）土壓力計(jì)算：同一般擋土墻2）檔土板內(nèi)力計(jì)算：3）力柱內(nèi)力計(jì)算：根據(jù)其受力特性按照簡支梁或連續(xù)梁計(jì)算2．錨桿擋土墻設(shè)計(jì)3）力柱內(nèi)力計(jì)算：4）錨桿設(shè)計(jì)錨桿為軸心受拉構(gòu)件，按容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)截面。按單錨理論來設(shè)計(jì)錨桿長度，即個(gè)考慮錨桿與錨固層巖體的整體穩(wěn)定性問題。A錨桿截面設(shè)計(jì)：由立柱計(jì)算中得到的反力Rn求錨桿的軸向力Nn：得到鋼筋截面面積：4）錨桿設(shè)計(jì)B錨桿長度設(shè)計(jì)：錨桿長度包括非錨固長度（由墻面與穩(wěn)定地層之間的實(shí)際距離決定）和錨固長度（由地層情況和抗拔力計(jì)算）對(duì)于巖質(zhì)邊坡，巖層與砂漿間的粘結(jié)強(qiáng)度大，錨固長度取決于砂漿對(duì)鋼筋的錨固力。為了提高錨固力，水泥砂漿不得低于30號(hào)。要求錨固力大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度，即如為半巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡．錨固長度取決于砂漿與圍巖接觸面上的抗剪強(qiáng)度，即B錨桿長度設(shè)計(jì)：如為半巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡．錨固長度取決于砂漿與圍C錨桿與立柱的連接主要有三種形式：(1)焊短鋼筋錨固；(2)彎鉤錨固；(3)螺母錨固。彎鉤錨固適用于就地澆筑，其余兩種適用于預(yù)制構(gòu)件。C錨桿與立柱的連接1．錨定板擋土墻的構(gòu)造錨定板擋土墻是由鋼筋混凝土墻面、鋼拉桿、錨定板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結(jié)構(gòu)，它借助于埋在填土內(nèi)的錨定板的抗拔力，平衡擋土墻墻背水平土壓力，從而改變擋土墻的受力狀態(tài)，達(dá)到輕型的目的。它具有省料省工、能適應(yīng)承載力較低地區(qū)的特點(diǎn)，在我國鐵路與公路工程中，已開始應(yīng)用于路肩或路堤擋土墻和橋臺(tái)。錨定板擋土墻1．錨定板擋土墻的構(gòu)造錨定板擋土墻2．錨定板擋土墻設(shè)計(jì)1）錨定板設(shè)計(jì)錨定板尺寸由鋪定板的容許抗拔力確定，極限抗拔力與錨定板面積近似地成正比例關(guān)系，極限抗拔力除以一定的安全系數(shù)，便是所采用的容許抗拔力。單塊錨定板的抗拔力與錨定板的埋設(shè)位置、板的尺寸和填料的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。鐵道科學(xué)研究院等單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)的結(jié)果，提出容許抗拔力的建議值如下：對(duì)于埋置深度為3~5m的錨定板，其容許抗拔力為100~120kpa；埋置深度為6~10m的錨定板，其容許抗拔力為130~150kPa。錨定板尺寸由拉桿拉力及容許抗拔力計(jì)算確定。2．錨定板擋土墻設(shè)計(jì)2）錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性與拉桿的長度有關(guān)，拉桿愈長，其穩(wěn)定性愈大。要根據(jù)整體穩(wěn)定性的要求來確定各層拉桿的長度，使選用的拉桿較短而又能確保安全。錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性主要由抗滑穩(wěn)定性控制。2）錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性

6.加筋土擋土墻設(shè)計(jì)加筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的擋土墻，