基礎(chǔ)工程擋土墻設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)工程

第7章?lián)跬翂υO(shè)計(jì)安徽理工大學(xué)·土木建筑學(xué)院2024/1/301.土木建筑學(xué)院0內(nèi)容提要概述擋土墻類型及

作用荷載重力式擋土墻設(shè)計(jì)薄壁式擋土墻設(shè)計(jì)加筋土擋土墻設(shè)計(jì)2024/1/302.土木建筑學(xué)院7.1概述擋土墻是用來維護(hù)土體穩(wěn)定、防止土體坍塌的支擋結(jié)構(gòu)物。2024/1/303.土木建筑學(xué)院7.1概述擋土墻的使用功能能承受正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種荷載；在正常使用時(shí)具有良好的工作性能；足夠的耐久性及穩(wěn)定性。2024/1/304.土木建筑學(xué)院7.1概述擋土墻設(shè)計(jì)的內(nèi)容擋土墻的縱橫向布置擋土墻的類型確定擬定擋土墻各部分尺寸荷載計(jì)算穩(wěn)定性驗(yàn)算墻身及地基強(qiáng)度驗(yàn)算2024/1/305.土木建筑學(xué)院7.2擋土墻類型及作用荷載

7.2.1擋土墻的分類按所用材料分：石砌擋土墻、磚砌擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻和土工合成材料擋土墻等。按結(jié)構(gòu)形式分：重力式、懸臂式、錨定式、板樁墻、加筋擋土墻等。2024/1/306.土木建筑學(xué)院7.2.1擋土墻的分類重力式擋土墻塊石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力維持穩(wěn)定。特點(diǎn)：墻身截面尺寸大，墻身斷面簡單，施工方便，適應(yīng)性強(qiáng)；墻體抗拉、抗剪強(qiáng)度都較低。適用性：一般用于低擋土墻。墻頂墻基墻趾墻面墻背2024/1/307.土木建筑學(xué)院7.2.1擋土墻的分類薄壁式擋土墻鋼筋混凝土建造，有懸臂式和扶壁式兩種，靠墻踵上的土重維持穩(wěn)定，墻體內(nèi)拉應(yīng)力由鋼筋承擔(dān)。特點(diǎn)：墻身截面尺寸小，充分利用材料特性。適用性：懸臂式一般適用于墻高大于5m、地基土質(zhì)較差、當(dāng)?shù)厝鄙偈系那闆r；墻高大于10m時(shí)用扶壁式，市政工程中常用。墻趾墻踵立壁鋼筋墻趾墻踵扶壁2024/1/308.土木建筑學(xué)院7.2.1擋土墻的分類加筋擋土墻利用加筋土計(jì)算修建的支擋結(jié)構(gòu)物。特點(diǎn)：屬于柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基變形適應(yīng)性大、建筑高度大。適用性：缺乏石料的地基及填方路基在較軟弱地基上修筑的路肩墻與路堤墻。2024/1/309.土木建筑學(xué)院7.2.1擋土墻的分類錨定式擋土墻預(yù)制鋼筋混凝土面板、立柱、鋼拉桿和埋在土中錨定板組成，穩(wěn)定由拉桿和錨定板來維持。特點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)輕，柔性大。

2.工程量少，造價(jià)低。

3.施工工藝較復(fù)雜。適用性：適用于地基承載力較低的重要工程，墻高大于12m?；鶐r錨桿2024/1/3010.土木建筑學(xué)院7.2.1擋土墻的分類其他形式的擋土墻柱板式擋土墻地下連續(xù)墻樁板式擋土墻垛式（框架式）擋土墻E地下室地下室側(cè)墻2024/1/3011.土木建筑學(xué)院7.2.2作用于擋土墻上的荷載擋土墻的自重G、土壓力Ea、基底反力N、基底面摩擦力F、靜水壓力、浮力和滲透力。庫侖土壓力理論求解。2024/1/3012.土木建筑學(xué)院7.3重力式擋土墻設(shè)計(jì)

7.3.1擋土墻的構(gòu)造墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和伸縮縫的構(gòu)造。墻面在墻前地面坡度較陡處，墻面坡可取1：0.05-1：0.2，也可采用直立的截面。當(dāng)場前地形較平坦時(shí)，對(duì)于中、高檔土墻，場面坡可用較緩坡度，宜為1：0.20-1：0.35，但不宜緩于1：0.4，以免增高墻身或增加開挖寬度。2024/1/3013.土木建筑學(xué)院7.3.1擋土墻的構(gòu)造墻背直線型（三種）、折線式墻背、衡重式擋土墻（圖7-11）。為了避免施工因難，墻背仰斜時(shí)其傾斜度一般不宜緩于1：0.25。面坡應(yīng)盡量與背坡平行。2024/1/3014.土木建筑學(xué)院7.3.1擋土墻的構(gòu)造墻頂與墻底墻頂：石砌≥50cm，干砌≥60cm，混凝土0.20-0.4m。墻底一般為水平的，有時(shí)也做成傾斜（逆坡）基底，為了滿足擋土墻抗滑穩(wěn)定性。2024/1/3015.土木建筑學(xué)院7.3.1擋土墻的構(gòu)造基礎(chǔ)及埋深一般采用淺基礎(chǔ)，大多擋土墻基礎(chǔ)設(shè)置在天然地基上。擋土墻的埋置深度，應(yīng)根據(jù)持力層地基土的承載力、凍結(jié)因素確定。土質(zhì)地基一般不小于0.5m。道路工程，不小于1.0m。2024/1/3016.土木建筑學(xué)院7.3.1擋土墻的構(gòu)造沉降縫與伸縮縫防止地基不均勻沉降而引起擋土墻開裂，需設(shè)置沉降縫；減小墻身砌體硬化或溫度變化所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力或因土壓力作用產(chǎn)生裂縫，需設(shè)置伸縮縫?？p距：10-15m，縫寬：2-3cm。2024/1/3017.土木建筑學(xué)院7.3.1擋土墻的構(gòu)造排水措施墻后積水十分有害，土變軟、抗剪強(qiáng)度降低，擋土墻穩(wěn)定性下降。設(shè)置泄水孔，≥φ100mm；墻前設(shè)置散水或排水溝。泄水孔粘土夯實(shí)粘土夯實(shí)截水溝2024/1/3018.土木建筑學(xué)院7.3.1擋土墻的構(gòu)造填土質(zhì)量要求應(yīng)該選擇抗剪強(qiáng)度高、性質(zhì)穩(wěn)定、透水性好的粗顆粒材料作填料，例如卵石、礫石、粗砂、中砂等，并要求這些材料含泥量小。不宜用粘性土作為填料。用粘性土做填料時(shí)，宜摻入適量的碎石、塊石。2024/1/3019.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算計(jì)算方法：容許應(yīng)力法極限狀態(tài)法計(jì)算內(nèi)容：穩(wěn)定性驗(yàn)算：抗傾覆和抗滑地基承載力驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算2024/1/3020.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算一、容許應(yīng)力法抗傾覆驗(yàn)算zayEaEayEaxGaa0dOZGZaxBz2024/1/3021.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算抗滑驗(yàn)算EaEanEatdGGnGtaa0O2024/1/3022.土木建筑學(xué)院例題重力式擋土墻如圖1所示，擋土墻底面與土的摩擦系數(shù)等于0.4，墻背與土的摩擦角等于15度，則該擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性安全系數(shù)？2024/1/3023.土木建筑學(xué)院例題解：(1)求重力垂直于墻底

面和平行于墻底面分力：2024/1/3024.土木建筑學(xué)院例題解：(2)求主動(dòng)土壓力沿墻

底面與垂直于墻底面分力：2024/1/3025.土木建筑學(xué)院例題解：(3)求安全系數(shù)：2024/1/3026.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算地基承載力及墻身強(qiáng)度驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算方法與一般偏心受壓基礎(chǔ)的地基承載力計(jì)算方法相同；墻身強(qiáng)度驗(yàn)算按照有關(guān)規(guī)范要求驗(yàn)算。（《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》）2024/1/3027.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算二、極限狀態(tài)法（一）擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算抗滑驗(yàn)算2024/1/3028.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算二、極限狀態(tài)法（一）擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算2024/1/3029.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算二、極限狀態(tài)法（二）基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算擋土墻基底壓力：假設(shè)其直線分布（1）軸心荷載作用時(shí)2024/1/3030.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算二、極限狀態(tài)法（二）基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算擋土墻基底壓力：假設(shè)其直線分布（2）偏心荷載作用時(shí)

2024/1/3031.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算二、極限狀態(tài)法（二）基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算擋土墻基底壓力：假設(shè)其直線分布（2）偏心荷載作用時(shí)

2024/1/3032.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算二、極限狀態(tài)法（二）基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算（1）軸心荷載作用時(shí)（2）偏心荷載（3）地基承載力

2024/1/3033.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算二、極限狀態(tài)法（二）基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算偏心距驗(yàn)算偏心距滿足表7-52024/1/3034.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算三、墻身強(qiáng)度驗(yàn)算：選擇1-2個(gè)控制截面進(jìn)行驗(yàn)算強(qiáng)度驗(yàn)算穩(wěn)定計(jì)算2024/1/3035.土木建筑學(xué)院7.3.2擋土墻計(jì)算三、墻身強(qiáng)度驗(yàn)算：選擇1-2個(gè)控制截面進(jìn)行驗(yàn)算彎曲抗拉極限強(qiáng)度驗(yàn)算正截面直接受剪時(shí)驗(yàn)算2024/1/3036.土木建筑學(xué)院7.3.3增加擋土墻穩(wěn)定性的措施一、增加抗滑穩(wěn)定的方法1.設(shè)置傾斜基底設(shè)置向內(nèi)傾斜的基底，可以增加抗滑力和減小滑動(dòng)力，從而增加了擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。2024/1/3037.土木建筑學(xué)院7.3.3增加擋土墻穩(wěn)定性的措施一、增加抗滑穩(wěn)定的方法2.采用凸榫（sun）基礎(chǔ)凸榫基礎(chǔ)與基礎(chǔ)連成整體，榫前土體產(chǎn)生被動(dòng)土壓力，增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。2024/1/3038.土木建筑學(xué)院7.3.3增加擋土墻穩(wěn)定性的措施一、增加傾覆穩(wěn)定的方法1.展寬墻趾2.改變墻面及墻背坡度3.改變墻身斷面形式Ea1仰斜Ea2直立Ea3俯斜Ea1＜Ea2＜Ea32024/1/3039.土木建筑學(xué)院7.4薄壁式擋土墻設(shè)計(jì)

7.4.1薄壁式擋土墻構(gòu)造墻趾墻踵立壁鋼筋墻趾墻踵扶壁2024/1/3040.土木建筑學(xué)院7.4.1薄壁式擋土墻構(gòu)造一、立壁立壁頂?shù)淖钚『穸?0-25cm坡率1：0.02-1：0.05二、底板墻鍾板的厚度由擋土墻抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算確定，墻高的1/12-1/10墻趾板的厚度由抗傾覆穩(wěn)定和偏心距條件確定，0.15-0.3B墻趾墻踵立壁鋼筋2024/1/3041.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)分為：墻身截面尺寸擬定墻后壓力計(jì)算擋土墻穩(wěn)定驗(yàn)算鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2024/1/3042.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算一、內(nèi)力與配筋計(jì)算1.土壓力計(jì)算：朗金理論2024/1/3043.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算一、內(nèi)力與配筋計(jì)算2.墻身內(nèi)力：按下端嵌固在基礎(chǔ)板中的懸臂梁進(jìn)行計(jì)算2024/1/3044.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算一、內(nèi)力與配筋計(jì)算3.墻底板內(nèi)力：（1）墻趾板的彎矩和剪力2024/1/3045.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算一、內(nèi)力與配筋計(jì)算3.墻底板內(nèi)力：（2）墻鍾板的彎矩和剪力2024/1/3046.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算一、內(nèi)力與配筋計(jì)算4.配筋計(jì)算：（1）受力鋼筋的數(shù)量確定（2）立壁鋼筋設(shè)計(jì)：內(nèi)側(cè)豎直放置，d≥12cm，間距100-150mm；（3）墻底板鋼筋設(shè)計(jì)：設(shè)置在墻鍾板或墻趾板的底面。2024/1/3047.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算二、墻身穩(wěn)定及基底應(yīng)力驗(yàn)算1.抗滑驗(yàn)算：2.抗傾覆驗(yàn)算：2024/1/3048.土木建筑學(xué)院7.4.2懸臂式擋土墻計(jì)算二、墻身穩(wěn)定及基底應(yīng)力驗(yàn)算3.偏心距驗(yàn)算：2.抗傾覆驗(yàn)算：2024/1/3049.土木建筑學(xué)院7.4.3扶壁式擋土墻一、構(gòu)造通常底板設(shè)凸榫；扶壁間距：1/3-1/2墻高；立板頂端厚度≥20cm，下端由計(jì)算確定；底寬B與墻高之比：0.6-0.8.墻趾墻踵扶壁2024/1/3050.土木建筑學(xué)院7.4.3扶壁式擋土墻二、扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)與懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)相近.墻趾墻踵扶壁2024/1/3051.土木建筑學(xué)院7.5加筋擋土墻設(shè)計(jì)

7.5.1概述加筋擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的支擋結(jié)構(gòu)物。加筋土是一種在土中加入拉筋的復(fù)合土，它利用拉筋與土之間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力削減到土體中，改善土體的變形條件和提高土體的工程性能，從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻由填料、拉筋和墻面板三部分組成。2024/1/3052.土木建筑學(xué)院7.5.2加筋土的基本原理加筋土是通過土中加入拉筋而形成復(fù)合土，加筋和土體的共同作用，通常用摩擦加筋原理或準(zhǔn)粘聚力原理加以解釋。摩擦加筋原理認(rèn)為：加筋土墻面板由拉筋拉住，墻面板承受的土壓力企圖將筋帶拉出，而筋帶又被填土壓住，土與筋帶之間的摩擦力阻止筋帶拉出。因此，只要筋帶有足夠的強(qiáng)度并與土產(chǎn)生足夠的摩擦力，加筋土就不會(huì)失去穩(wěn)定。2024/1/3053.土木建筑學(xué)院7.5.2加筋土的基本原理準(zhǔn)粘聚力原理認(rèn)為：加筋土結(jié)構(gòu)可以看做是各項(xiàng)異性的復(fù)合材料，拉筋的彈模遠(yuǎn)大于填土的彈模，兩者共同作用。由于填土的抗剪力、填土與拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力的存在，使得加筋土的整體強(qiáng)度明顯提高。2024/1/3054.土木建筑學(xué)院7.5.3加筋土擋土墻的構(gòu)造一、加筋土擋土墻的類型及斷面形式斷面形式：矩形、倒梯形和正梯形。二、面板要有一定的強(qiáng)度和足夠的剛度，金屬面板、混凝土面板和鋼筋混凝土面板，類型：十字形、L型、槽形、六角形和矩形。2024/1/3055.土木建筑學(xué)院7.5.3加筋土擋土墻的構(gòu)造三、筋帶很大程度上決定加筋土復(fù)合材料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。應(yīng)滿足：抗拉強(qiáng)度高與填土之間有足夠的摩擦力耐久性好具有一定的柔性使用壽命長，價(jià)廉，施工方便。2024/1/3056.土木建筑學(xué)院7.5.3加筋土擋土墻的構(gòu)造四、填料多采用砂礫類土和粘土。要求：易于填筑和壓實(shí)，能與筋帶產(chǎn)生足夠的摩擦力，水穩(wěn)定性好，不含有損筋帶的尖銳顆粒。五、基礎(chǔ)：矩形基礎(chǔ)，寬0.3-0.5m，厚度0.25-0.4m。六、沉降縫與伸縮縫：間距10-20m，縫寬2-3cm。2024/1/3057.土木建筑學(xué)院7.5.4加筋土擋土墻設(shè)計(jì)一、加筋體分區(qū)加筋土復(fù)合體在土壓力作用下，處于極限狀態(tài)時(shí)，在復(fù)合體內(nèi)會(huì)形成一潛在的破裂面。2024/1/3058.土木建筑學(xué)院7.5.4加筋土擋土墻設(shè)計(jì)二、加筋擋土墻的內(nèi)部穩(wěn)定性分析1.土層中的水平力2024/1/3059.土木建筑學(xué)院7.5.4加筋土擋土墻設(shè)計(jì)二、加筋擋土墻的內(nèi)部穩(wěn)定性分析2.筋帶拉力計(jì)算3.筋帶設(shè)計(jì)斷面計(jì)算（1）容許應(yīng)力法（2）極限狀態(tài)法2024/1/3060.土木建筑學(xué)院7.5.4加筋土擋土墻設(shè)計(jì)二、加筋擋土墻的內(nèi)部穩(wěn)定性分析4.抗拔及筋帶長度計(jì)算2024/1/3061.土木建筑學(xué)院7.5.4加筋土擋土墻設(shè)計(jì)三、加筋土整體穩(wěn)定性驗(yàn)算1.抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算2.抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算3.地基穩(wěn)定性驗(yàn)算4.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算2024/1/3062.土木建筑學(xué)院考試相關(guān)一、名詞解釋(每題4分，共計(jì)20分)二、填空題(每題2分，共計(jì)10分)三、選擇題，將正確答案選在題后括號(hào)內(nèi)(每題2分，共計(jì)10分)四、論述題(每題15分，共計(jì)45分)五、案例分析題（每題5分，共計(jì)15分）2024/1/3063.土木建筑學(xué)院試題舉例一、名詞解釋(每題4分，共計(jì)20分)Winkler地基模型CDM法（地基處理）：水泥土攪拌法（樁）負(fù)摩阻力相互作用（地基與基礎(chǔ)）2024/1/3064.土木建筑學(xué)院試題舉例二、填空題(每題2分，共計(jì)10分)深基工程坑穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容主要包括：邊坡整體穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性和抗?jié)B流穩(wěn)定性等三個(gè)方面。影響基礎(chǔ)埋置深度的因素有：建筑物的條件、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地基凍融條件和場地環(huán)境條件等有關(guān)。2024/1/3065.土木建筑學(xué)院試題舉例三、選擇題，將正確答案選在題后括號(hào)內(nèi)(每題2分，共計(jì)10分)假定某工程，經(jīng)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)得三根試樁的單樁豎向極限承載力分別為830kN、865kN、880kN，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，所采用的單樁豎向承載力特征值R，應(yīng)最接近下列何項(xiàng)數(shù)值？（B）(A)515kN；(B)429kN；(C)498kN；(D)618kN。2024/1/3066.土木建筑學(xué)院試題舉例三、選擇題，將正確答案選在題后括號(hào)內(nèi)(每題2分，共計(jì)10分)樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力時(shí)，中性點(diǎn)的位置具有的以下特性：（A）(A)樁端持力層越硬，截面剛度越大，中性點(diǎn)位置越低；(B)樁端持力層越硬，截面剛度越大，中性點(diǎn)位置越高；(C)樁端持力層越硬，截面剛度越小，中性點(diǎn)位置越低；(D)樁端持力層越軟，截面剛度越大，中性點(diǎn)位置越低。2024/1/3067.土木建筑學(xué)院試題舉例三、選擇題，將正確答案選在題后括號(hào)內(nèi)(每題2分，共計(jì)10分)換填法中粉質(zhì)粘土墊層和灰土墊層土料的施工含水量宜控制在：（C）(A)最優(yōu)含水量4%；(B)最優(yōu)含水量；(C)最優(yōu)含水量2%；(D)最優(yōu)含水量10%。2024/1/3068.土木建筑學(xué)院試題舉例四、論述題(每題15分，共計(jì)45分)論述砂土地層中深基坑圍護(hù)采用懸臂式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算步驟，計(jì)算簡圖如圖1所示（內(nèi)