加筋土擋土墻PPt.ppt

1、1.*加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)與基本原理 2.*加筋土擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定性分析方法 3.加筋土擋土墻外部穩(wěn)定性分析方法 4.加筋材料與加筋土擋土墻的構(gòu)造設(shè)計方法,加筋土擋土墻,第一節(jié) 概 述,加筋土是在土中加入加筋材料（或稱筋帶）的一種復(fù)合土。在土中加入加筋材料可以提高土體的抗剪強度，增加土體工程的穩(wěn)定性。 1965年法國普拉聶爾斯（Prageres）首次成功地修建了一座公路加筋擋墻。我國于1979年首次在云南建成加筋土擋墻試驗工程。,最長加筋土擋墻工程：5.5km，重慶市區(qū)長江濱江公路駁岸墻 最高高速公路加筋土擋墻：43.75m，云南楚大高速公路1號墻 最高城市道路加筋土擋墻：60m，重慶巫山縣集仙路

2、擋墻,第一節(jié) 概述,一、結(jié)構(gòu)與擋土原理,擋 土 原 理 內(nèi)部穩(wěn)定：墻面所承受的水平土壓力依靠填料與拉筋的摩擦力平衡,缺乏石料地區(qū)及大型填方工程； 用于一般地區(qū)的路肩式和路堤式擋土墻，但不應(yīng)修建在滑坡、水流沖刷和崩塌等不良地質(zhì)地段。,外部穩(wěn)定：復(fù)合結(jié)構(gòu)形成的土墻抵抗拉筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力,適用條件,第一節(jié) 概述,二、加筋土擋土墻類型及其特點,類型 1、單面式加筋土擋土墻 雙面式加筋土擋土墻 2、有臺階式加筋土擋土墻 無臺階式加筋土擋土墻 3、有面板加筋土擋土墻 無面板加筋土擋土墻,第一節(jié) 概述,特點 1、可裝配式施工，施工簡便、快速、節(jié)省勞力和縮短工期； 2、具有一定柔性，能夠適應(yīng)地基輕微變

3、形，且抗振性強； 3、可做成很高的垂直擋土墻，對地基承載力要求較低； 4、節(jié)約占地、造型美觀； 5、造價低。,第一節(jié) 概述,三、加筋土加固機理,基本原理：在土中沿應(yīng)變方向埋置具有撓性的拉筋材料，土與拉筋材料產(chǎn)生摩擦，使加筋土猶如具有某種程度的粘聚性，從而改良了土的力學(xué)特性。 解釋和分析加筋土強度的兩種觀點,第一節(jié) 概述,摩擦加筋原理：加筋土視為組合材料，認(rèn)為加筋土是 復(fù)合體結(jié)構(gòu)（或稱錨定式結(jié)構(gòu)）,莫爾庫侖理論：加筋土視為均質(zhì)各向異性材料，認(rèn) 為加筋土是復(fù)合材料結(jié)構(gòu),第一節(jié) 概述,摩擦加筋原理,填土自重和外力產(chǎn)生的土壓力作用于墻面板，通過墻面板的拉筋連接件將此土壓力傳遞給拉筋，而拉筋又被土壓住，

4、于是填土與拉筋之間的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，拉筋只要材料有足夠的強度，并與土產(chǎn)生足夠的摩阻力，則加筋的土體就可保持穩(wěn)定。,第一節(jié) 概述,莫爾庫侖理論（準(zhǔn)粘聚力理論）,加筋土結(jié)構(gòu)可以看作是各向異性的復(fù)合材料，通常采用的拉筋，其彈性模量遠(yuǎn)大于填土，拉筋與填土共同作用，包括填土的抗剪力、填土與拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力，使得加筋土的強度明顯提高。,第一節(jié) 概述,第一節(jié) 概述,極限平衡條件,（筋帶產(chǎn)生“約束應(yīng)力”）,（筋帶增加強度以“內(nèi)聚力”表示）,拉筋斷裂造成擋土墻破壞,拉筋強度不足,拉筋與面板連接能力不足,超載,拉筋腐蝕,拉筋與土間結(jié)合力不足造成擋土墻破壞,因外部不穩(wěn)定造成擋土墻破壞,地基承

5、載力低,沿基底抗滑穩(wěn)定性不足,抗傾覆能力不夠,內(nèi)部穩(wěn)定性計算,外部穩(wěn)定性分析,三、加筋土擋土墻的破壞形式,第一節(jié) 概述,內(nèi)部穩(wěn)定性分析包括,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,常用計算方法,加筋土看成由土與筋材兩種不同性質(zhì)的材料組成，設(shè)計時把筋、土分開計算。,加筋土看成宏觀各向異性復(fù)合材料，建立一個剛塑性加筋土復(fù)合材料模型。,學(xué)習(xí)主要內(nèi)容,拉筋拉力計算,拉筋強度驗算,拉筋長度計算,拉筋間距的確定,破裂面的形狀和位置,土壓力計算,拉筋拉力計算,拉筋強度驗算,拉筋長度計算,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,破裂面的形狀及位置 筋土分開的計算方法中，加筋土擋土墻面板后填料中的破裂面的形狀和位置是確定筋條尺寸的重要依據(jù)。,

6、第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,筋條縱向拉應(yīng)力分布特征,拉筋拉力的最大值在墻的內(nèi)部，T面/Tmax 0.75。 加筋土體中，最大拉力線通過墻面角，在擋土墻上部，最大拉力線與墻面的距離不大于0.3H。 加筋土體中，最大拉力線就是可能的破裂面。,最大拉力線的位置隨加筋土工程的幾何形狀、荷載情況、基礎(chǔ)形式、土與拉筋間的摩擦力等因素而變化。,一、土壓力計算,基本假定 1、墻面板承受填料產(chǎn)生的主動土壓力，每塊面板承受其相應(yīng)范圍內(nèi)的土壓力，將由墻面板上拉筋有效摩阻力抗拔力來平衡。,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,2、按折線滑面假定，擋土墻內(nèi)部加筋體分為滑動區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，兩區(qū)分界面為土體破裂面。作用于面板上的土壓力由穩(wěn)定區(qū)的

7、拉筋與填料之間的摩阻力平衡。,無效長度,有效長度,3、拉筋與填料之間的摩擦系數(shù)在拉筋的全長范圍相同。 4、壓在拉筋有效長度上的填料自重及荷載對拉筋產(chǎn)生有效摩阻力，且拉筋上受到的豎直荷載沿拉筋長度均勻分布。,土壓力計算,1、作用在墻面板上的水平土壓應(yīng)力,（1）墻后加筋土填料產(chǎn)生的水平土壓應(yīng)力,靜止土壓力系數(shù),主動土壓力系數(shù),第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,（2）路堤填土重力等代均布土層厚度換算,根據(jù)公路加筋土工程設(shè)計規(guī)范，換算方法為：,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,h1H,h1H,加筋體上路堤填土重力對第i層拉筋產(chǎn)生的拉力：,（3）墻頂面活荷載產(chǎn)生的水平土壓應(yīng)力,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,2、作用于拉筋位置的豎

8、向土壓應(yīng)力,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,墻頂面活荷載產(chǎn)生的水平土壓應(yīng)力（鐵路工程）,方法一：按應(yīng)力擴展線計算,交點D不在破裂區(qū)，荷載產(chǎn)生的土壓力不對墻面板產(chǎn)生影響。,一般取30,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,方法二：按彈性理論的條形荷載下土中壓力公式計算,荷載在擋土墻上產(chǎn)生的側(cè)向土壓力,荷載在土體內(nèi)產(chǎn)生的豎向土壓力,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,2、作用于拉筋位置的豎向土壓應(yīng)力等于填料自重應(yīng)力和墻頂面活荷載產(chǎn)生的豎向土壓應(yīng)力之和。,（1）墻后填料產(chǎn)生的豎向土壓應(yīng)力,（2）墻頂面活荷載產(chǎn)生的豎向土壓應(yīng)力,或：,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,路堤式加筋擋土墻的破裂面和土壓力計算,方法一：,將路堤式部分的填土，換算成均勻

9、分布在路基寬度范圍內(nèi)的土柱,把下部實際擋土墻墻高加上換算土柱作為虛擬的路肩式擋土墻,頂部車輛荷載的換算土柱按30擴散至虛擬墻頂面，重新?lián)Q算成相應(yīng)的土柱,墻后破裂面按虛擬墻高的0.3H方法確定,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,方法二：按實際墻高的路肩式擋土墻計算，將墻頂?shù)奶菪翁钔良败囕v荷載均作為超載考慮。,將路堤式部分的填土，換算成均勻分布在路基寬度范圍內(nèi)的均布荷載,頂部車輛荷載的換算土柱按30擴散至墻頂面，重新?lián)Q算成相應(yīng)的土柱,墻后破裂面按實際墻高的0.3H方法確定,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,方法三：以路堤頂面作為虛擬路肩擋土墻墻頂，按虛擬路肩式加筋土擋土墻計算為超載考慮。,墻后破裂面按實際墻高的0.3

10、H方法確定,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,二、拉筋設(shè)計,1、拉筋拉力計算 第i層單根拉筋的拉力Ti按下式計算： 路堤式加筋土擋土墻：,水平間距和垂直間距,路肩式加筋土擋土墻：,路肩式擋土墻，不考慮車輛荷載的擴散作用。,可近似取墻面板中心深度的總側(cè)壓應(yīng)力計算。,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,2、拉筋截面面積計算與抗拉強度驗算 （1）抗拉強度驗算,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,2、拉筋截面面積計算與抗拉強度驗算 （1）抗拉強度驗算,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,水平拉力設(shè)計值,2、拉筋截面面積計算與抗拉強度驗算 （1）抗拉強度驗算,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,水平拉力設(shè)計值,筋帶材料抗拉性能的分項系數(shù)，取1.25,筋帶有效凈

11、截面積,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,（2）筋帶有效凈截面面積規(guī)定 扁鋼帶：設(shè)計厚度為扣除預(yù)留腐蝕厚度并扣除螺栓孔后的計算凈截面積； 鋼筋混凝土帶：鋼筋有效凈面積為扣除鋼筋直徑預(yù)留腐蝕量后的主鋼筋截面面積總和； 鋼塑復(fù)合帶、土工格柵、聚丙烯土工帶：按統(tǒng)計原理確定其設(shè)計截面積和極限強度，保證率為98%； 采用土工合成帶作拉筋時，需換算為筋帶條數(shù)，最后取偶數(shù)條。,3、拉筋長度的確定和單筋抗拔穩(wěn)定性驗算,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,3、拉筋長度的確定和單筋抗拔穩(wěn)定性驗算,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,3、拉筋長度的確定和單筋抗拔穩(wěn)定性驗算,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,拉筋長度：,拉筋長度的實際設(shè)計采用值，可按下列原則并

12、滿足擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定的要求統(tǒng)一、協(xié)調(diào)考慮采用。 1、墻高小于3m時，采用等長拉筋，拉筋長度3.0m； 2、墻高大于3m時，拉筋最小長度 0.8H，且5.0m； 3、墻高大于3m時，可以考慮變換拉筋長度，但采用不等長拉筋時，同等長度拉筋的墻段高度3.0； 4、一處擋土墻拉筋不宜多于3種長度，相鄰不等長拉筋的長度差 1.0m； 5、采用鋼筋混凝土板條作為拉筋材料時，每節(jié)長度不宜大于2.0m。,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,第二節(jié) 內(nèi)部穩(wěn)定性分析,全墻抗拔穩(wěn)定驗算公式：,三、全墻抗拔穩(wěn)定驗算,第三節(jié) 外部穩(wěn)定性分析,加筋土擋土墻,土墻,重力式擋土墻,地基承載力,抗滑移,整體滑動,抗傾覆,驗算內(nèi)容,1、土壓力

13、計算,第三節(jié) 外部穩(wěn)定性分析,采用庫侖理論計算,墻背摩擦角,加筋體填土內(nèi)摩擦角,墻后填土內(nèi)摩擦角,2、抗滑移穩(wěn)定性分析,抗滑移穩(wěn)定系數(shù),3、抗傾覆穩(wěn)定性分析,抗傾覆穩(wěn)定系數(shù),第三節(jié) 外部穩(wěn)定性分析,地基承載力驗算,4、地基承載力分析,第三節(jié) 外部穩(wěn)定性分析,5、整體抗滑承載力分析,分析方法 1、條塊法 2、整體法,第三節(jié) 外部穩(wěn)定性分析,一、填 料,填料特點：易于填筑與壓實、與拉筋之間有可靠的摩阻力、不應(yīng)對拉筋有腐蝕性、水穩(wěn)定性好。,填料選擇 1、通常選擇有一定級配滲水的砂類土、礫石類土。 2、采用粘性土和其他土作填料時，必須有相應(yīng)的防水、壓實等工程措施。 3、填料中不應(yīng)含有大量的有機物。 4

14、、泥炭、淤泥、凍結(jié)土、鹽漬土、垃圾、白堊土、中強膨脹土及硅藻土，禁止使用。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,5、采用聚丙烯土工帶為拉筋時，填料中不宜含有兩價以上銅、鎂、鉄離子及氧化鈣、碳酸鈉、硫化物等化學(xué)物質(zhì)。 6、采用鋼帶作拉筋，填料應(yīng)滿足下表中化學(xué)和電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。,填料的設(shè)計參數(shù)應(yīng)由試驗和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定，無條件時，可參考填土設(shè)計參數(shù)表。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,二、拉筋,拉筋材料必須具有以下特性： 1、具有較高的抗拉強度，延伸率小，蠕變小，不易產(chǎn)生脆性破壞； 2、與填料之間具有足夠的摩擦力； 3、耐腐蝕和耐久性能好； 4、具有一定的柔性，加工容易，接長及與墻面板連接簡單； 5、使用壽命長，施工

15、簡單。,作用：承受垂直荷載和水平荷載，并與填料產(chǎn)生摩擦力。 從材質(zhì)上可分為金屬、鋼筋混凝土、CAT鋼塑復(fù)合材料、竹片、聚丙烯土工帶、土工格柵等。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,鋼帶：一般用軟鋼軋制，分光面帶和有肋帶兩種。,表面鍍鋅或采取其它防銹措施,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,鋼筋混凝土帶 混凝土標(biāo)號不應(yīng)低于C20，主筋為3號鋼，直徑8mm，為防止或減少混凝土被壓裂，混凝土內(nèi)常布設(shè)鋼絲網(wǎng)； 筋帶連接多用焊接，也可用螺栓連接，外露鋼筋表面采用瀝青纖維布處理。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,聚丙烯土工帶 聚丙烯土工帶具有造價低，抗拉強度好，不易脆斷，使用方便，施工簡便等優(yōu)點；其缺點是低模量、高蠕變，其

16、抗拉強度受蠕變控制，使得墻面位移大或墻面平整性差，影響美觀。 技術(shù)指標(biāo) 容許應(yīng)力： 斷裂強度的1/51/7 延伸率： 45 斷裂強度： 220kPa 斷裂延伸率：10 厚度： 0.8mm 表面應(yīng)有粗糙花紋,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,土工格柵：土工網(wǎng)格具有良好的技術(shù)特性，已經(jīng)作為拉筋材料推廣使用。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,拉筋一般應(yīng)水平放置，并垂直于墻面板。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,拉筋一般應(yīng)水平放置，并垂直于墻面板。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,拉筋一般應(yīng)水平放置，并垂直于墻面板。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,三、墻面板,作用：

17、防止拉筋間填土從側(cè)向擠出，并保證拉筋、填料、墻面板構(gòu)成有一定形狀的整體。,類型,金屬面板：常用鋼板、鍍鋅鋼板、不銹鋼板等,混凝土面板,鋼筋混凝土面板,國內(nèi)一般采用,板邊一般有楔口和小孔，安裝時使楔口相互銜接，并用短鋼筋插入小孔，將墻面板從上、下、左右串成整體墻面。 墻面板后填筑細(xì)粒土?xí)r，應(yīng)設(shè)置反濾層。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,墻面板設(shè)計應(yīng)滿足下列規(guī)定 1、作用于單板的水平土壓力，應(yīng)按均勻分布； 2、單板可沿垂直方向和水平方向分別計算內(nèi)力； 3、墻面板與拉筋連接部分的配筋應(yīng)加強； 4、墻面板采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，按雙向懸臂梁進行單面配筋設(shè)計。 面板周邊設(shè)計成突緣錯臺楔口，使面板之間能相互嵌

18、接，插銷鋼筋連接時，鋼筋直徑不能小于10mm； 面板上的拉筋結(jié)點，可采用預(yù)埋鋼拉環(huán)、鋼板錨頭或預(yù)留穿孔等形式，露于混凝土外部的鋼拉環(huán)、鋼板錨頭應(yīng)作防銹處理，聚丙烯土工帶與鋼拉環(huán)的接觸面應(yīng)作隔離處理。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,國內(nèi)一般采用混凝土或鋼筋混凝土預(yù)制件 1、混凝土強度等級C20，面板厚度不小于8cm。 2、強度可按均布荷載作用下兩端懸臂的簡支梁檢算，對于同一水平線上拉筋連接點超過3個的面板，應(yīng)按超靜定連續(xù)梁進行設(shè)計；能滿足強度要求的素混凝土，按最小配筋率0.2配筋；墻高較大的加筋混凝土擋墻，除進行抗彎強度驗算外，還應(yīng)驗算面板的抗剪強度和抗裂性。 3、墻面板設(shè)計一般只需確定墻面板厚度

19、，可根據(jù)墻面板的外力與所受最大彎矩進行估算，墻高小于6m時，面板厚度可不分段設(shè)計，而采用同一厚度。 4、面板外形主意有十字形、槽形和六角形等；為適應(yīng)頂部和角隅處的構(gòu)造要求，需設(shè)計異型面板和角隅面板。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,四、拉筋與面板的連接,面板與拉筋連接必須堅固可靠，耐腐蝕性能應(yīng)與拉筋相同。 鋼筋混凝土拉筋與面板之間，串聯(lián)式鋼筋混凝土拉筋節(jié)與節(jié)之間的連接，一般采用焊接。 金屬薄板拉筋與墻面板之間的連接一般采用圓孔內(nèi)插入螺栓連接。 聚丙烯拉筋與面板的連接，可用拉環(huán)，也可直接穿在面板的預(yù)留孔中。 埋入土中

20、的接頭拉環(huán)，以浸透瀝青的玻璃絲布繞裹兩層防護。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,拉筋的連接和防腐,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,五、墻面板基礎(chǔ),混凝土澆注或漿砌片石砌筑。一般為矩形，高為0.250.4m，寬0.30.5m。頂面可作一凹槽，以利于安裝底層面板。 土質(zhì)地基基礎(chǔ)埋深不小于0.5m，還應(yīng)考慮凍結(jié)深度，沖刷深度等。 對于軟弱地基，除作必要處理外，尚應(yīng)考慮加大基礎(chǔ)尺寸。,土質(zhì)斜坡地區(qū)，基礎(chǔ)不能外露，其它要求如圖。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,加筋擋土墻高度大于12m時，墻高的中部宜設(shè)寬度不小于2.0m的錯臺。錯臺頂部應(yīng)設(shè)不小于20%的排水橫坡，并用混凝土板防護；當(dāng)采用細(xì)粒填料時，上級墻的面板基礎(chǔ)

21、下應(yīng)設(shè)置寬不小于1.0m，高不小于0.5m的砂礫或灰墊層。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,六、沉降縫與伸縮縫,在地基情況變化處及墻高變化處，通常每隔1020m設(shè)置沉降縫。伸縮縫與沉降縫統(tǒng)一考慮。 面板在設(shè)縫處應(yīng)設(shè)通縫，縫寬23cm，縫內(nèi)宜用瀝青麻布或瀝青木板填塞，縫的兩端常設(shè)置對稱的半塊墻面板。,七、帽石與欄桿,加筋擋土墻頂面，一般設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土帽石。帽石突出墻面35cm，其作用是約束墻面板。 欄桿高1.01.5m，欄桿柱埋于帽石中，以保證欄桿堅固穩(wěn)定。,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,八、加筋體的橫斷面形式,第四節(jié) 加筋土擋土墻的構(gòu)造,加筋土的斷面尺寸由內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性的計算確定。一般情況下，上部筋帶長度由抗拔穩(wěn)定性所決定，而下部筋帶長度則取決于加筋體的抗滑移穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、地基承載力以及加筋體的整體抗滑移穩(wěn)定性等中的一種或若干中因素。,基坑施工 1、開挖基坑，并予以夯實。如地基土質(zhì)松軟，應(yīng)進行處理，然后現(xiàn)澆或鋪設(shè)預(yù)制的混凝土基礎(chǔ)。 2、多雨地區(qū)，基礎(chǔ)和加筋土體后面應(yīng)設(shè)置排水層，土體后側(cè)面修筑排水溝。 面板制作及安裝 1、混凝土或鋼筋混凝土可在工廠或工地預(yù)制。 2、面板安裝必須掛線施工，保證墻面板的豎直、水平安放，最下一層面板與基礎(chǔ)連接處宜