畢業(yè)設計擋土墻邊坡

1、目錄第一章 概述 1第一節(jié) 擋土墻的結構形式 1一. 重力式擋土墻 1二. 衡重式擋土墻 2三. 半重力式擋土墻 2四. 懸臂式擋土墻 3五. 扶壁式擋土墻 3六. U形槽結構 4七. 空箱式擋土墻 4八. 板樁式擋土墻 4第二節(jié)擋土墻設計基本資料 5一. 建筑物總體設計資料 5二. 地形資料 5三. 地質和水文地質資料 5四. 回填土的物理性質 5第三節(jié)擋土墻設計的基本內容和一般步驟 6一. 擋土墻設計的基本要求 6二. 擋土墻設計的基本內容 6三. 擋土墻設計的一般步驟 7第二章作用在擋土墻上的荷載 8第一節(jié)作用在擋土墻上的荷載組合 8一 作用在擋土墻上的荷載 8二. 荷載組合 8第二節(jié)土

2、壓力 9一. 土壓力的類型及產(chǎn)生條件 9二. 靜止土壓力的計算 11三. 朗肯土壓力理論及其計算 12第三節(jié)作用在擋土墻上的靜水壓力及基地揚壓力 15一. 墻后水位的強度確定 15二. 墻面與墻背靜水壓力計算 15三. 基地揚壓力計算 15第三章?lián)跬翂Φ姆€(wěn)定驗算 16第一節(jié)擋土墻穩(wěn)定破壞形式 16第二節(jié)擋土墻的穩(wěn)定驗算 17一. 擋土墻的穩(wěn)定檢算內容 17二. 擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算 17三. 擋土墻抗傾覆穩(wěn)定驗算 18四. 基地應力驗算 19第四章?lián)跬翂Φ慕Y構檢算與配筋計算 21第一節(jié)結構設計控制計算情況及控制截面的選擇 21一. 控制計算情況的選擇 21二. 控制截面的選擇 21第二節(jié)擋土墻的

3、建筑材料與受力性質 21第三節(jié)鋼筋混凝土擋土墻的配筋計算 22一. 受彎構件的配筋計算 22二. 受拉構件的配筋計算 24第三節(jié)裂縫開展寬度驗算 25一. 最大裂縫寬度的允許值 25二. 裂縫開展寬度的驗算 25第五節(jié)鋼筋混凝土擋土墻的配筋率與截面選擇 26第六節(jié)鋼筋混凝土擋土墻受力筋，分布筋及構造筋的布置 27一. 受力鋼筋的布置 27二. 分布鋼筋的配置 27三. 構造鋼筋的配置 28第五章湘江東岸扶壁式擋土墻的設計算例 29第一節(jié)工程概況 29第二節(jié)工程及水文地質條件 29第三節(jié)計算條件 29一. 已知條件 29二. 計算數(shù)據(jù)的采用 30第四節(jié) 初擬斷面尺寸 30一. 節(jié)跨布置 30二.

4、 初擬斷面尺寸 30第五節(jié)作用在擋土墻荷載的計算 31一. 土壓力的計算 31二. 靜水壓力計算 32三. 揚壓力計算 32四. 墻身自重、踵板上的土重，前趾板上的水重 32第六節(jié)穩(wěn)定檢算 34一. 抗滑穩(wěn)定檢算 34二. 抗傾覆穩(wěn)定檢算 34三. 偏心計算及地基應力檢算 34第六章 結構設計 35第一節(jié)墻面板的結構設計 35一.面板的荷載替代 35二作用在墻面板上的內力計算 37三. 墻面板的強度檢算于配筋計算 40第二節(jié)墻踵板的結構設計 45一. 作用在墻踵板上的荷載計算 45二. 作用在踵板上的內力計算 47三. 踵板的強度檢算與配筋計算 47第三節(jié)前趾板的結構設計 51一. 作用在前趾

5、板上的荷載計算 51二. 前趾板的內力計算 52三. 前趾的強度檢算與配筋計算 53四. 裂縫開展寬度驗算 53第四節(jié)扶壁的結構設計 54一. 作用在結構上的荷載計算 54二. 作用在扶壁上的內力計算 54三. 扶壁強度檢算與配筋計算 55第七章扶壁式擋土墻施工 62一.扶壁式擋土墻施工 62二.扶壁式擋墻的施工工藝及施工注意情況 62結論 63致謝 64參考文獻 65附錄 66第一章 概述第一節(jié)擋土墻的結構形式擋土墻有多種形式其主要和常用的結構形式有重力式、衡重式、半重力式、懸臂式、 扶壁式、U形結構、板樁式和空箱式等。一 重力式擋土墻重力式擋土墻用墻體本身重量平衡外力以滿足穩(wěn)定要求，多采用

6、混和土和漿砌石建 造。重力式擋土墻由于重量和體積較大，在土基上往往受承載力的限制，不能太高；在 基巖上雖然承載力不是控制條件，但高的重力式擋土墻由于斷面大，材料耗費較多，亦 不經(jīng)濟。一般高度在6m以下。由于重力式擋土墻多就地取材，構造簡單，施工方便, 經(jīng)濟效果較好。! |(a)俯斜式(b)仰斜式圖1-1重力式擋土墻(c)直立式重力式擋土墻按其墻背的形式,主要分為俯斜、仰斜、和直立三種，如圖1-1所示俯斜擋土墻墻后填土易壓實，不便施工。當擋墻允許開挖邊坡較陡，或為獲得好的水流 條件，有時候采用俯斜到仰斜過度的扭曲翼墻。仰斜擋土墻有時在渠道滑坡和崩塌防治 工程中采用。二. 衡重式擋土墻衡重式擋土墻

7、由上墻，衡重臺與下墻三部分組成，其形式如圖1-2所示。多采用混凝土和漿砌片石建造。其穩(wěn)定主要是靠墻身自重和衡重臺上的填土來滿足。 墻背開挖, 允許邊坡較陡時，如堅硬巖土，其衡重臺以下可直接在開挖邊坡內澆注混凝土，以節(jié)省 模板費用，由于衡重臺以下墻背為仰斜，其土壓力值也大為減小。墻背靠巖石修建的擋 土墻，也常采用衡重用，衡重臺以下與巖石接觸，此部分不受土壓力作用。由于衡重式 擋土墻衡重臺有減少土壓力的作用，其斷面一般比重力式小。因此其運用高度較重力式 大，特別是修建在巖基上的衡重式擋土墻，由于允許承載力較高，有時擋土墻的高度大 于20m三半重力式擋土墻半重力式擋土墻采用混凝土建造，與重力式擋土墻

8、比較有以下兩個特點：其一是立 墻斷面減少，前后底腳放大，其形式如圖1-3所示。其二是墻身底腳混凝土強度滿足要 就處不配筋或配置少量構造筋，在強度不滿足要就處配有少量受力筋。半重力式擋土墻 可分整體型半重力式和輕型半重力式兩種。半重力式擋土墻斷面一般比重力式擋土墻斷 面小40%-50%因而可充分利用混凝土的抗拉強度，與重力式擋土墻相比，同樣高度的 擋土墻其地基應力小，且分布較均勻。因此在同樣地基條件下其建筑高度可大于重力式 擋土墻?；A前趾板圖1-4懸臂式擋土墻圖1-5扶壁式擋土墻四. 懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻由斷面較小的立墻和底板組成，屬輕型鋼筋混凝土結構，如圖1-4所示。其穩(wěn)定性主要靠底板以

9、上填土重來保證?？梢栽谳^高范圍內運用。這種擋土墻在水 工建筑物中應用廣泛，8m以下高度范圍內應用較多。五. 扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻由墻面板、底板和扶壁三部分組成，屬輕型鋼筋混凝土結構，如圖1-5 所示。其穩(wěn)定性也主要靠底板以上填土重來保證。高度大于 10m的高擋土墻多采用這種 形式。頂板 11”立墻底板111前墻后墻/墻踵底板圖1-6 U形槽結構圖1-7空箱式擋土墻六. U形槽結構在小型函閘等水工建筑出口及閘室部位，常采用U形槽結構，U形槽結構分立墻和底板兩部分，其形式如圖1-6所示。在巖基上U形槽跨度一般在20m以內，在土地基上 可達30m在上述跨度內一般底板與邊墻采用整體式結構較經(jīng)濟，而

10、且整體性強，受力 條件好。七. 空箱式擋土墻空箱式擋土墻由前墻、后墻、隔板、底板和頂板五部分構成，也屬鋼筋混凝土輕型 結構，箱內不填土，但可以進水，如圖1-7所示。這種擋土墻主要靠自重維持穩(wěn)定。其 特點是作用與地基的單位壓力小，且分布不均勻。適于在墻的高度很大且地基承載力較 低的情況下采用?？障涫綋跬翂Y構復雜，材料用量較大。由于墻后填土部位地基承受 壓力遠大于空箱底部地基壓力，常使地基產(chǎn)生不均勻沉降，致使空箱擋土墻向填土方向 傾斜。當水閘岸墻高度較大時，為使岸墻不受土壓力作用，有時在岸墻外側設置空箱式 擋土墻起擋土作用。八. 板樁式擋土墻板樁式擋土墻分無錨式板樁和錨定板樁兩種。 無錨板樁由埋

11、入土中和懸臂兩部分組 成；錨定式板樁由板樁、錨桿和錨定桿組成，其形式如圖1-8所示。板樁一般采用木板、 鋼板或鋼筋混凝土板。在碼頭工程中采用較多。板樁錨桿板樁錨定板（懸臂式）（錨定式）板樁式擋土墻圖1-8第二節(jié) 擋土墻設計基本資料一. 建筑物總體設計資料擋土墻是整個樞紐或單體建筑物的組成部分。為滿足樞紐或單位建筑物與兩岸連 接、擋土、水流、防滲排水等各項要求，需要提供與總體設計有關的下屬資料。（1）建筑物的工程等級及設計標準（2）建筑物總體布置圖，并根據(jù)總體布置要求提出對擋土墻平面和立面的布 置及基本尺寸的要求。（3）設計、校核，建成，正常運用及施工期墻前、墻后各種水位。（4）根據(jù)總體防滲排水

12、要求提出對擋土墻需滿足的側向防滲排水要求。二. 地形資料為進行擋土墻的平面布置和立面設計，需提供1:500-1:1000的大比例地形圖和縱橫剖面圖。三地質和水文地質資料擋土墻設計需提供以下地質和水文地質資料（1）擋土墻地基的巖土層結構及其工程性質如承載力、基地摩擦系數(shù)和強度指標 等。對于大中型及重要工程應通過野外或室內試驗提供，對于小型工程可參照已建工程 或按經(jīng)驗選取。（2）提供天然狀態(tài)下的地下水位資料。四.回填土的物理性質土壓力是作用在擋土墻上的主要荷載?；靥钔恋奈锢砹W為指標如摩擦角、粘聚力、 重度等是決定土壓力的關鍵指標，對于大中型或重要工程應通過室內或室外試驗取得。 對于小型工程可參照

13、已建工程或按經(jīng)驗選取。其他有關資料如下：（1）在凍土地區(qū)要提供凍結深度，地基土及回填土的凍脹性指標，如凍脹量、凍 脹力等。（2）墻前無護砌，有沖刷水流作用時，應提供地基土的抗沖性能，據(jù)以計算沖刷 深度，確定墻基埋置深度（3）建造擋土墻材料的重度及各種強度指標。（4）墻背摩擦角。第三節(jié)擋土墻設計的基本內容和一般步驟一. 擋土墻設計的基本要求為做出合理的擋土墻設計，應滿足以下兩項基本要求：（一）選擇合理的結構形式擋土墻的結構形式應根據(jù)建筑物總體布置要求、墻的高度、地基條件、當?shù)夭牧霞?施工條件等通過經(jīng)濟技術比較確定。（二）合理的斷面設計為做出合理的斷面設計。在擋土墻設計中，應考慮以下各種條件：（1

14、）填土及地基指標的合理選取。（2）根據(jù)擋土墻的結構設計、填土性質、施工開挖邊坡等條件選用合理的土壓力計 算公式。（3）根據(jù)正常運用、設計、校核、施工和建成等情況進行荷載計算和組合，并在穩(wěn) 定和強度檢算中根據(jù)有關規(guī)定要求，確定合理的穩(wěn)定和強度安全系數(shù)。二. 擋土墻設計的基本內容擋土墻設計的基本內容如下：（一）擋土墻的穩(wěn)定檢算擋土墻的穩(wěn)定檢算包括以下內容：（1）抗滑穩(wěn)定驗算；（2）抗傾穩(wěn)定檢算；（3）地基應力檢算和應力大小比或偏心距控制。（二）擋土墻的結構設計對于混凝土、漿砌石擋土墻應進行截面壓應力。拉應力及剪應力驗算，對鋼筋混凝 土擋土墻各部分結構應進行強度檢算和配筋計算。（三）擋土墻的細部構造

15、設計擋土墻的細部構造設計主要包括合理分縫及止水、排水設計等。三. 擋土墻設計的一般步驟擋土墻設計一般按以下步驟設計：（1）收集有關設計必須的資料，如建筑物等級、設計標準、水位、地基及填土物理 力學指標等。（2）根據(jù)總體建筑物對兩岸連接，擋土，水流、防滲排水等要求進行平面和立面布 置。（3）擋土墻結構形式的選擇。根據(jù)擋土墻的運用、布置、墻高、地基巖土層結構、 當?shù)夭牧霞笆┕さ葪l件，通過經(jīng)濟技術比較選擇擋土墻的結構形式。（4）選擇典型部位的設計斷面。水工擋土墻不同部位其墻高、水位等條件不同，設 計中通常在翼墻全長范圍內選用幾個有代表性的斷面進行設計。（5）初擬斷面尺寸為進行擋土墻設計，首先應根據(jù)建

16、筑物總體的要求及水位、填土和地基強度指標等 條件，參考已有工程經(jīng)驗，初擬斷面輪廓尺寸及各部分結構尺寸。（6）根據(jù)正常應用、設計、校核、施工及建成等各種情況分別進行荷載計算，然后 列表計算各種荷載組合情況下的水平力、垂直力及對前趾端點產(chǎn)生的力矩。（7）擋土墻的穩(wěn)定檢算。根據(jù)上述計算結果，對各種設計情況分別進行抗滑、抗傾 覆穩(wěn)定和地基應力檢算，要求穩(wěn)定安全系數(shù)、地基應力等滿足設計要求。如不滿足上述 要求，應改變斷面輪廓尺寸或采用增加穩(wěn)定措施，重新進行穩(wěn)定檢算，直到滿足要求為 止。（8）截面強度檢算和配筋計算選擇最不利的設計和荷載組合情況對各部分截面進行驗算和配筋計算。對混凝土、 砌體結構擋土墻選擇

17、一、二截面進行強度檢算，當不滿足要求時改變初擬尺寸重新進行 穩(wěn)定和強度檢算。對鋼筋混凝土擋土墻應對各部分進行結構內力計算，并選擇控制截面 進行強度檢算和配筋計算，同時還要進行裂縫寬度驗算。如初擬尺寸不滿足要求，應改 變局部結構尺寸，直到滿足要求為止。由于鋼筋混凝土擋土墻局部尺寸改變，對總體穩(wěn) 定性影響不大，故可不必重新進行穩(wěn)定檢算。（9）細部構造設計。細部構造設計包括合理設置溫度和沉陷縫、止水、排水和反濾 等設計。第二章作用在擋土墻上的荷載第一節(jié)作用在擋土墻上的荷載組合一 作用在擋土墻上的荷載為進行擋土墻的整體穩(wěn)定性驗算和墻體各部分的結構設計，首先應計算作用于擋土墻上的各種荷載。在不同應用條件

18、下，作用于擋土墻上的主要荷載如下：(1) 擋土墻自重及填土重；(2) 在破壞體添面上的各種恒載及汽車。人群的臨時活荷載;(3) 土壓力；(4) 靜水壓力；(5) 揚壓力(包括基地的浮托力和滲透壓力)；(6) 浪壓力；(7) 凍土地區(qū)的冰壓力和凍土壓力；(8) 地震力等。.荷載組合擋土墻在施工、建成、檢修和運用時期、上述各種荷載會產(chǎn)生不同組合情況。在設 計中需將可能同時作用的各種荷載進行組合，并將水位作為組合的主要條件來考慮。荷 載組合通常分基本組合和特殊組合兩種，見下表。在不同組合中又分為不同計算情況。表2-1主要荷載組合荷載 計 算計算情況荷載說明自重靜水壓力揚 壓 力土壓力浪壓力泥沙壓力地

19、震荷載其他基本 組 合完建情況VV也可能有靜水壓力和揚壓力正常情況VVVVVVV按正常擋水位組合計算靜水壓力，揚壓力 及浪壓力設計情況VVVVVVV按設計洪水位組合計算靜水壓力，揚壓力 和浪壓力特施工VVV有時需考慮施工期臨時荷載殊情況組檢修VVVVVVV按正常擋水位組合或冬季最低水位條件合情況計算靜水壓力，揚壓力浪壓力，并考慮檢修時期臨時荷載校核VVVVV按校核洪水位組合計算靜水壓力、揚壓力情況及浪壓力地震VVVVVVV按正常擋水位組合計算靜水壓力，揚壓力情況及浪壓力注1.表中的其他荷載，應根據(jù)具體情況來決定。2.對于土基上的大型擋土墻，應考慮排水部分的堵塞情況，作為特殊荷載組合。在擋土墻的

20、整體穩(wěn)定性驗算中，一般選用以下三種計算情況：（1）建完期，作用于擋土墻的荷載，主有擋土墻自重力和土壓力，擋墻后地下水 位高時，墻后收凈水壓力，底部受揚壓力。（2）正常擋水位運用期，上游為正常擋水位，下游為相應的低水位，此時作于擋 土墻上的荷載有自重、土壓力、水重、凈水壓力、揚壓力、浪壓力等。（3）非常擋水期，上游為校核洪水位，下游為相應低水位。作于荷載類別與正常 擋水位運用期相同，只是具體荷載大小不同。第一種情況是必然會出現(xiàn)的；第二種情況是多數(shù)運用情況，在荷載組合中屬基本荷 載組合；第三種情況在偶然情況下出現(xiàn)，相應的荷載組合屬于特殊荷載組合。除上種情況外，在設計地震烈度大于 6度的地震區(qū)，擋土

21、墻還要考慮地震荷載，地 震荷載出現(xiàn)機會少，且歷時短。因此將地震荷載與正常運用荷載一起也作為特殊荷載組 合。第二節(jié)土壓力一. 土壓力的類型及產(chǎn)生條件土壓力是作用在擋土墻上的主要荷載， 土壓力的計算是擋土墻設計的主要內容之，是合理設計擋土墻的關鍵環(huán)節(jié)。作用于擋土墻上土壓力的大小和分布除與填土指標 和墻高等因素有關，還與擋土墻的位移方向和大小密切相關。這一概念對理解各種土壓 力的性質及在設計中的運用十分重要。當擋土墻在巖基上不產(chǎn)生傾斜或位移，而且墻體本身剛度很大，不易變形時，墻后 填土不產(chǎn)生剪切破裂，則處于彈性平衡狀態(tài)，這時作用在擋土墻上的土壓力稱為靜止土 壓力。如圖2-1所示，當擋土墻在墻后填土的

22、側壓力作用下，逐漸向外移動時，墻后填土內將相應的產(chǎn)生剪切力，當墻向前移動或傾斜一定的數(shù)值（一般為墻高的0.1%-0.5%）,墻后土體中的應力處于主動極限平衡狀態(tài)，土體內產(chǎn)生剪切面（又稱破裂面），滑動土體（又稱破壞菱體）也隨之向前或向下移動，如圖2-2所示。此時作用與墻背的土壓力達各種土壓力的最小值，稱為主動土壓力。一般建筑在土基上的擋土墻，在墻后填土的 作用下，地基變形均可使擋土墻產(chǎn)生少量的傾斜或位移，均可滿足產(chǎn)生主動土壓力的條 件。正應為如此，在工程設計中，一般作用于擋土墻背后的土壓力多按主動土壓力計算。圖2-1墻后主動土壓力圖2-2墻前主動土壓力擋土墻的位移對側向土壓力的影響及土壓力的分類

23、，如圖2-3所示EEa主動土壓力y曰靜止土壓力EP被動土壓力墻離填土方向位移（土推墻）墻向填土方向位移（墻推土）（0.001-0-005）H（J,C1-3.O3）H主動極限平衡彈性平衡被動極限平衡匸圖2-3 土壓力分類二. 靜止土壓力的計算Z處土壓（2-1）可近（2-2）靜止土壓力目前尚無精確的計算方法，通常采用下列公式計算，填土深處力強度。p0 k0rz式中 po 靜止土壓力強度；z計算點在填土面以下的深度；填土的重度；ko 靜止土壓力系數(shù)，應通過對填土的試驗測得，在無試驗資料時,似計算ko 1 sin '，'為有效內摩擦角?？傡o止土壓力按下式計算：Eo - H2K02三.

24、朗肯土壓力理論及其計算（一）朗肯理論的要點及基本假定（1）填土為砂性土。（2）假定填土面為一平面，且沿深度和側向均是無限的。（3） 為到達主動應力狀態(tài)，土層必須向兩側伸張，如圖2-4（a）所示；為達到 被動應力狀態(tài)， 土層必須由兩側向內壓縮如圖2-4 （b）所示，當土層伸張或壓縮足夠 的數(shù)量時，填土內產(chǎn)生兩簇直線的剪裂面，兩簇剪裂面所夾的鍥體內填土各點均處于塑 性平衡狀態(tài)，稱為朗肯主動或被動土壓力狀態(tài)。ea1M *屣 V :第二90° -裂面彈性平衡區(qū)彈性平衡區(qū)二破裂面第一塑性平衡區(qū)(a)塑性平衡區(qū)(b)T一 曰B11B VAy HKa(Y;H圖2-4朗肯主動、被動土壓力狀態(tài)（a）朗

25、肯主動應力狀態(tài)（b）朗肯被動應力狀態(tài)（4）土層伸張到足夠數(shù)量產(chǎn)生的兩簇剪切面相交成900-角，并與垂線分別交成:1 45°- arcsi（2-3）22 si n 204521 . sin arcs in2 sin2當填土表面水平0時，10452(2-4)(2-5)上兩式中 稱為第一破裂角，與之對應的破裂面稱為第一破裂面；i稱為第二破裂角，與之對應的破裂面稱為第二破裂面。土層壓縮足夠數(shù)量產(chǎn)生的兩簇面相交成900于角，并與垂直線分別交成:0 1 .sin1' 45arcs in2 2sin20 1 .sin45arcs in2 2sin2(2-6)(2-7)和i'稱被動狀

26、態(tài)下的第一和第二破裂角。理解破裂角和破裂面的概念，對判別不同土壓力理論的適用條件及特殊情況土壓力的計算等都很重要。（5）關于土壓力的作用方向。在圖2-5中土壓力作用在AV垂直面上，作用方向與地面平行，當填土面為水平時（ =0），土壓力方向水平；當填土面有斜坡時（0），土壓力方向與水平方向成 角。（二）朗肯土壓力的計算（主動）下圖中垂直面AV上任意深度Z上主動土壓力強度paz為:/ 22(2-8)COS十 coscos,PazZCOS一2廠Zka/ 22COS coscos當填土表面水平=0時，上式為：1 sinPazZtg2(4502)呎(2-9)M,BXV Ir 視1了字汐帚X X NAr-

27、 -' aaa -x r 竹 /l第二破裂角第一破裂角/Vvvv AA/vvIaAXaIJA X X JV卜!卜、A；七 yy（X/：90°-如心第一破裂面第二破裂面圖2-5朗肯主動土壓力計算AV面上作用的主動土壓力Ea，將由主動土壓力強度按直線分布求出:Paz丄 H2COScos COS22COS-H2ka、COS22 cos2cos2(2-10)當填土面水平=0時,Paz十2*孑iH2ka(2-11)（三）浸水擋土墻的土壓力計算水工建筑物中的擋土墻，多數(shù)在有水情況下運用，填土中的地下水對土壓力的影響 主要反映在以下兩個方面。（1）填料浸水后，因受水浮力作用，土的重度降低，

28、主動和被動土壓力減小。（2）填料浸水后，將對強度指標產(chǎn)生影響，對砂性土影響不大，但將使粘性土的強 度指標（、c ）有較大降低，進而增大土壓力。當墻后填單一的砂性土時，由于地下水對角影響較小，為簡化計算，有時可假定地下水位上、下 角相等。地下水位以上土壓力計算采用天然重度，地下水位以下采用浮重度'。土壓力呈下圖折線分布。總土壓力由上下兩部分組成。在地下水位處土壓力強度:Pa Hitg2(45°-)(2-12)2在墻底處土壓力強度為：Pa ( hi 'h2)tg2(45° )(2-13)2除作用與墻背土壓力外，還應計算？深度內的靜水壓力，底部靜水壓力強度：P2

29、w h2( 2-14)式中w 水的重度。第三節(jié)作用在擋土墻上的靜水壓力及基地揚壓力水工擋土墻多數(shù)情況下在有水情況下運行，墻前常有水，墻后填土有滲流作用，在 這種情況下，前墻墻后不但受浸水壓力作用，其基地還受揚壓力作用。為確定墻后靜水 壓力及基地揚壓力，首先要確定墻后地下水位。一. 墻后水位的強度確定水工建筑物在運用中，水流不僅通過地基向下流滲透，而且還將通過兩岸翼墻和岸 墻向下游滲透，這種滲透稱為繞流滲透。墻后水位即為繞滲的自由水面。當墻后土層滲透系數(shù)小于地基土的滲透系數(shù)時，墻后水位可采用對應部分的基地揚 壓力計算值。基地揚壓力值對小型工程可按直線比例法求得。對大型工程可采用繪制流 網(wǎng)法或按阻

30、力系數(shù)法求得。二. 墻面與墻背靜水壓力計算在水工建筑物中，前墻水位根據(jù)不同設計情況加以確定，凈水壓力垂直與墻面，當 墻面垂直時，靜水壓力方向水平，當墻面后傾時，垂直與墻面的靜水壓力可分解成水平 壓力和垂直向下靜水壓力。墻前后填土地下水位以下墻面或墻背所受靜水壓力的計算方法與墻體完全浸與水 中計算靜水壓力方法相同。三基地揚壓力計算(一)水閘等水工建筑物運用期翼墻或岸墻的揚壓力在運用期，上游翼墻或岸墻基地揚壓力值，即為該點相應基地揚壓力值，揚壓力圖 形為矩形。（二）建成無水或施工期岸墻或翼墻的揚壓力建成無水或施工期墻后地下水位，可根據(jù)地質報告或調查報告確定。墻底揚壓力圖 形一般不是矩形，或呈梯形或

31、三角形。第三章?lián)跬翂Φ姆€(wěn)定驗算第一節(jié)擋土墻穩(wěn)定破壞形式擋土墻穩(wěn)定檢算的目的是保證擋土墻不產(chǎn)生整體穩(wěn)定性破壞。擋土墻的整體穩(wěn)定破壞主要有滑動破壞，傾覆破壞和不均勻下沉破壞三種，如圖3-1、3-2、3-3所示。圖3-1擋土墻沿基底滑動破壞lit HP, n /Illium圖3-3擋土墻地基下沉破壞圖3-2擋土墻傾覆破壞第二節(jié)擋土墻的穩(wěn)定驗算一.擋土墻的穩(wěn)定檢算內容擋土墻設計應保證不產(chǎn)生前述各種穩(wěn)定破壞，為此需進行整體穩(wěn)定驗算。擋土墻整 體驗算主要內容如下：（1）抗滑穩(wěn)定驗算，以保證擋土墻不產(chǎn)生滑動破壞。（2）抗滑穩(wěn)定驗算，以保證擋土墻不產(chǎn)生繞前趾傾覆穩(wěn)定破壞。（3）地基承載力驗算，此項內容一般包括

32、兩項要就： 地基應力不超過容許承載 力，以保證地基不出現(xiàn)較大的沉陷；控制基地應力大小比控制是穩(wěn)定驗算的主要內容， 通?？刹蛔鰞A覆穩(wěn)定驗算。對于巖石地基，抗滑和抗傾覆穩(wěn)定驗算及地基最大應力和偏心距控制是穩(wěn)定計算的 主要內容，而對地基應力大小比不像土基那樣嚴格控制。二.擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算擋土墻的抗滑穩(wěn)定性是指在土壓力及外力荷載作用下，基地摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑穩(wěn)定系數(shù) Kc表示，即作用與擋土墻的最大可能的抗滑力與實際的滑動 力之比。（一）巖基擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算1. 中小型工程的巖基擋土墻在無條件進行試驗時，可按以下公式計算抗滑穩(wěn)定性。kcf2 GHkJ(3-1)式中Kc 按抗剪強度計算

33、的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f2 基地與基巖接觸面的抗剪抗剪摩擦系數(shù)；G 作用于擋土墻基地全部豎向荷載之和；H 作用于擋土墻全部水平向荷載之和；Kc抗剪強度驗算的巖基容許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；（二）外荷載產(chǎn)生的滑動力和抗滑力計算在上式中，抗滑力為豎向力之和乘以基地與基巖接觸面的抗剪磨察系數(shù) f ,滑動力為水平力之和H，計算簡圖如圖3-4所示。對于圖3-4中的L型墻背擋土墻豎向力之和：W2（ 3-2）（3-3）GGiG2G3G4G5EisinE2sinEasinW對于圖37中的L形墻背擋土墻水平力之和：HE1 cosE2 cosE3 cosp1 p2G4EiElyEixG3G1I, G2G5E1yE1111

34、11E1xE1yE1h11E1x(a) 土壓力作用圖(b)靜水壓力與揚壓力作用=r I1!刀G111 R1H1 f刀Qa min1_ 一-一pa max(c)滑動穩(wěn)定計算圖3-4 L形擋土墻的抗滑穩(wěn)定驗算三. 擋土墻抗傾覆穩(wěn)定驗算1.抗傾穩(wěn)定驗算用抗傾覆穩(wěn)定系擋土墻的抗傾穩(wěn)定性是指擋土墻抵抗繞前趾向外轉動傾覆的能力,數(shù)K0表示。K0表示對于前趾穩(wěn)定力矩之和 K0與傾覆力矩之和K0的比值。建在土基上的擋土墻，由于應力大小比受到控制，這就保證了滿足墻身抗傾覆穩(wěn)定性的要求，因此無需進行抗傾覆穩(wěn)定檢算。建在巖基上的擋土墻，在合理偏心距Ko的條件下，一般抗傾覆穩(wěn)定也能滿足要求；當合力偏心距Ko時，需進行

35、抗傾覆穩(wěn)定性驗算。(3-4)抗傾覆穩(wěn)定可按下式計算：式中：M y作用于墻身各力對墻前趾的穩(wěn)定力矩;M0作用于墻身各力對墻前趾的傾覆力矩;K 0抗傾覆穩(wěn)疋安全系數(shù)，K0 1.5KoMoM y2. 增加抗傾穩(wěn)定的措施當抗傾穩(wěn)定不滿足要求時，可采用下列措施：（1）適當增加前趾長度，以增加抗傾覆力臂。（2）對重力式擋土墻可改變墻面或墻背坡度，如改用仰斜，以減少作用于墻后的土 壓力。（3）改變墻身形式，如采用衡重式或在墻后設減荷平臺，以減少作用于墻后的土壓 力。四. 基地應力驗算為了保證擋土墻的基地應力不超過地基的容許承載力，應進行地基應力檢算；同時, 為了避免擋土墻基礎發(fā)生顯著的不均勻沉陷，還要控制作

36、用于擋土墻基地的應力大小比 或合力偏心距。（一）地基應力及偏心矩的計算1. 地基應力的計算地基應力的計算可按照下式進行。man min式中： M 各力對擋土墻基底中心力矩之和,M e? G(3-5)B 2 對擋土墻縱向形心軸的截面矩，當計算取單寬時，W 。6e? G , WB26代入式（3-5）,擋土墻基底應力又可以表示成式max minGB(3-6)2.偏心距的計算在計算擋土墻基底壓力時，常以擋土墻前趾為距心，并計算各荷載對此點的力矩之 和。采用以前趾端為矩心，并計算各荷載力臂簡單、不易出錯。當對前趾端點力矩M 2求的后，便可按式（3-7）計算偏心距。(3-7)BM2e2 G式中：B擋土墻基

37、底寬度；G 作用于擋土墻的全部豎向荷載之和;M2各力對前趾端點力矩。（二）巖基擋土墻的地基應力檢算 地基最大應力不超過地基容許承載力Rmax R(3-8)式中：R對于大型重要的工程的巖基擋土墻，地基容許承載力應通過試驗 確定，對于小型工程可參照表 3-1確定。表3-1巖石容許承載力【R】（kN/ m2）單位：kPa風化程度 巖石類另忙tg 微風化中等風化強風化00.20.4硬質巖石> 30001000 400 3006003000800軟質巖石1000 500200 170 40014030020001000500第四章?lián)跬翂Φ慕Y構檢算與配筋計算擋土墻設計首先應滿足穩(wěn)定性要就，特同時還應

38、保證墻身具有足夠的強度，使選擇 設計斷面滿足經(jīng)濟合理的要就。為此，應進行墻身結構設計。墻身結構設計的主要內容 包括：選取控制計算情況及控制截面，進行荷載和內力計算。對選取的控制截面進行強度驗算和配筋計算。第一節(jié)結構設計控制計算情況及控制截面的選擇一 控制計算情況的選擇水工擋土墻多在不同控制計算情況下運用，不同計算情況下的穩(wěn)定性不同，擋土墻 各部分的構建也不同。對擋土墻整體穩(wěn)定性不利的條件，不一定是各部構件受力最大的 情況。在擋土墻的結構設計中，應選擇對控制截面受內力最大的荷載組合作為計算情況。 然后進行截面應力驗算或配筋計算。二控制截面的選擇對重力式和整體形半重力式擋土墻，通常沿墻高選兩三個截

39、面受內力和強度檢算， 對衡重式擋土墻通常對上墻底面水平截面和斜截面進行內力和強度檢算。對懸臂式和輕型半重力式擋土墻，通常對立墻和踵板選二、三個截面進行內力、強度檢算或配筋計算， 對前趾板的根部截面進行內力計算。對扶壁式擋土墻采用替代荷載條法計算時，立墻取 第三H1段水平截條和跨中取取豎向截條進行內力、強度檢算或配筋計算，對踵板末端4截條進行內力、強度檢算和配筋計算，對前趾板根部截面進行內力、強度檢算或配筋計 算。對扶壁沿墻高選三個截面進行內力、強度檢算和配筋計算。第二節(jié)擋土墻的建筑材料與受力性質擋土墻的建筑材料主要有漿砌石、混凝土、少筋混凝土和鋼筋混凝土四種。漿砌石、 混凝土主要用于建造重力式

40、和橫重式擋土墻，少筋混凝土主要用于建造半重力式擋土 墻，鋼筋混凝土主要用于建造懸臂式，扶壁式等輕型擋土墻。重力式和橫重式擋土墻按偏心受壓構件驗算其截面強度，整體式半重力式擋土墻立墻墻身結構也屬于偏心受壓構件，按偏心受壓構件驗算截面強度，在拉應力超過混凝土 拉應力部位配置少量鋼筋，一般屬于少筋混凝土結構。輕型半重力式擋土墻的立墻，前 趾板、踵板懸臂擋土墻的立墻，前趾板、踵板，扶壁式擋土墻的前趾板、踵板、立墻、T形扶壁梁，半重力式擋土墻的前趾板和后趾板均按受彎構件驗算其截面強度和配筋。 扶壁式擋土墻的扶壁在水平方向和垂直方向分別受墻面板和底板的拉力作用，因此扶壁在這兩個方向屬于受拉構件，按軸心受拉

41、構件驗算其截面強度和配筋。第三節(jié)鋼筋混凝土擋土墻的配筋計算一.受彎構件的配筋計算懸臂式和扶壁式擋土墻的各部構件按鋼筋混凝土受彎構件進行配筋計算1.矩形截面的配筋計算矩形截面的配筋計算按以下步驟進行。(1)按下面的公式計算A0(4-1)式中：M荷載作用下的截面承受的彎矩;K鋼筋混凝土強度安全系數(shù)；Rw 混凝土彎曲抗壓設計強度；KM2bh° Rwb 矩形截面寬度，擋土墻各部分結構通常取單寬進行計算，b=1.0m；ho截面有效高度，即自受拉鋼筋合力點至受壓區(qū)邊緣距離，ho =h-a;h矩形截面高度；a 保護層厚度。(2) 按附錄表1，由Ao查得相應 值(3) 按下公式計算 。Rg式中：Rg

42、受拉鋼筋設計強度。(4)按以下公式計算所需鋼筋截面面積 AgAgbho(4-2)(4-3)(5)按附錄表2選擇適宜的鋼筋直徑和根數(shù)。實際采用的鋼筋面積等于或大于計算所需的鋼筋面積；如若小于計算所需的面積，則相差不超過5%2. T形截面的配筋計算扶壁式擋土墻的扶壁配筋按扶壁與面板的 T形截面懸臂梁進行配筋計算，計算簡圖見圖4-1。T形截面的配筋計算按以下步驟進行。b'i圖4-1 T形截面受彎構件T形梁（如上圖）的配筋計算按中和軸所在位置的不同分為兩種情況。第一種情況：中和軸位于翼緣內【a】，受壓區(qū)高度h，受壓區(qū)為矩形。因中和軸以下的受拉混凝土不起作用，符合此種情況時，應滿足下公式。(4-

43、4)''hiKMbihiRw(h0 J所以此種T形梁截面與寬度為b；的矩形截面完全一樣，這時按翼緣寬度b；的矩形截 面計算，而不按梁肋寬b計算配筋。這種T形梁在驗算配筋率min時，T形截面配筋率應用公式企計算，其中b為肋寬。第一種情況的配筋計算步驟完全與寬度為bi 的矩形截面相同。第二種情況，中和軸位于粱肋內【b】，受壓區(qū)高度x h；。受壓區(qū)為T形。符合此種情況時應滿足公式下。''h iKM bi hi Rw（ho -）（ 4-5）2計算此種T形梁時將彎矩Mp分為兩部分，一為梁肋的受壓混凝土與相應的受拉鋼筋Agi所組成的彎矩M p ,另一為翼緣兩側受壓混凝土與相

44、應的受拉鋼筋Ag2所組成的彎矩M g2，受拉鋼筋總面積Ag Agi Ag2。第二種情況配筋按一下步驟進行：（1）按下式計算翼緣兩側的抵抗彎矩。I''hiMg2 0.8（bi b）hiRw（h。寸）（4-6）（2）按下公式計算Ag2Ag2M g2Rg(h0也）2Mg1KM2M g2KMM g2A02bh°Rw(3)計算AgiRw(4-7)(4-8)(4-9)由Ao查附表1得，計算計算鋼筋面積Agibho（4）計算鋼筋總面積AgAg(4-10)AgiAg2(4-ii)二.受拉構件的配筋計算扶壁式擋土墻扶壁在水平向將受面墻的拉力作用；在豎向將受踵板向下的拉力作 用，其受拉鋼

45、筋可按軸心受拉構件進行配置，所需鋼筋面積 Ag按下式計算。KNRg(4-12)式中：K鋼筋混凝土軸心受拉構件的強度安全系數(shù);AgN縱向拉力；Rg 縱向鋼筋的抗拉設計強度;Ag 全部縱向鋼筋的截面面積。第三節(jié)裂縫開展寬度驗算擋土墻中的鋼筋混凝土受彎構件，一般允許裂縫發(fā)生，但要求限制裂縫開展寬度一.最大裂縫寬度的允許值裂縫開展寬度驗算應符合下式條件式中：f max f max （4-13）f max 在基本荷載組合作用下計算得出的最大裂縫寬度；fmax最大裂縫寬度的允許值；二.裂縫開展寬度的驗算矩形截面受彎構件最大裂縫開展寬度按下式計算g0max 2(eEg0.7 104)lf(4-14)lf (

46、61)(4-15)Rf2g式中：If 平均裂縫間距（以cm計算）(4-16)裂縫間距縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)，當對直接承受重復荷載的構件，取1.01，2 計算系數(shù)，受彎構件：1 0.06，20.25 ；0.3時，取0.3 ；g 適用荷載作用下的縱向受拉鋼筋應力，按式g縱向受拉鋼筋合力點至受壓混凝土合力點間的距離，受彎構件（0.93-5）ho；Z=縱向鋼筋配筋率，對受彎構件A ；bh。；Rf 混凝土抗裂設計強度；與縱向鋼筋表面形狀有關的系數(shù);螺紋鋼筋，07光面鋼筋，1.0冷拔低碳鋼筋， 1250 鋼筋的初始應力。對于長期處于水下的結構，允許采用o 20MPa，對于干燥環(huán)境中的結構，取 00。T

47、形截面受彎構件最大裂縫寬度按下式計算max 2（0.7 104）lf（ 4-17）Egdl f 0.06 （1 2, 0.4 J（4-18）Rf'1 0.25-（1 2 1 0.4 J（ 4-19）g其中，1 （bi b）hi，其中bi，hi分別為受拉區(qū)翼緣寬度及高度；bh1' 邑込，其中b'，hi'分別為受壓區(qū)翼緣寬度及高度；bhA，b為截面肋寬。4AgSbh。式中d為縱向受拉鋼筋直徑（以cm計），當采用不同直徑時，改用換算直徑d（S為縱向受拉鋼筋的總周長）第五節(jié)鋼筋混凝土擋土墻的配筋率與截面選擇對于懸臂式、扶壁式等輕型鋼筋混凝土擋土墻，設計斷面的配筋率不能低

48、于表4-1中的最低配筋率min表4-1筋混凝土構件縱向受力鋼筋最小配筋率（%項次分類混凝土標號< 2002504005006001軸心受壓構件的全部受壓鋼筋0.40.40.42偏心受壓及偏心受拉構件的受壓鋼筋0.20.20.23受彎、偏心受壓及偏心受拉構件的受拉鋼筋0.10.150.2如計算配筋率小于最小配筋率 min，應按最小配筋率計算配筋。鋼筋混凝土擋土墻應 使配筋率滿足以下條件：minman（4-20）大的截面尺寸所需鋼筋數(shù)量小，混凝土量增加；反之所需鋼筋數(shù)量大，混凝土用量 減少。根據(jù)材料的各自價格及施工費用，可算出一個造價最低的配筋率。在設計中為了經(jīng)濟起見，截面尺寸的選擇應使最大

49、彎矩截面算出的配筋率處在經(jīng)濟配筋率范圍之內，或接近經(jīng)濟配筋率。對懸臂式，扶壁式擋土墻的立墻，底板，應按 板和梁結構的經(jīng)濟配筋率控制，板的經(jīng)濟配筋率一般為0.4%0.8%。梁的經(jīng)濟配筋率一般為0.6%1.5%扶壁式擋土墻的扶壁為 T形截面的懸臂梁結構，其經(jīng)濟配筋率可控制 在 0.6%1.5%。擋土墻的斷面選擇，應考慮經(jīng)濟配筋率。但為便于施工，或根據(jù)構造要求，或為滿 足裂縫開展容許寬度要求，事實上不一定都要嚴格滿足經(jīng)濟配筋率的要求。如半重力式 擋土墻或閘室岸墻等結構，由于穩(wěn)定和構造要求斷面尺寸較大，按一般方法進行配筋計 算鋼筋用量很少，這時受力鋼筋可不受最小配筋率的限制?？砂瓷倭炕炷两Y構進行配

50、筋計算。第六節(jié)鋼筋混凝土擋土墻鋼筋的布置一. 受力鋼筋的布置縱向受力筋盡可能排成一排，當根數(shù)較多時，可排成兩排，當兩排布置不開時，也 允許將鋼筋成束布置，在特殊情況下受力鋼筋也可以多于兩排，但第三排及以上各排的 鋼筋水平方向的間距應比下面兩排間距增大一倍。當鋼筋排成兩排或兩排以上時，應避 免上下排互相錯位，以免造成澆注困難。受力筋直徑常用 1225,個別也有用 32、36. 受力筋最小間距為7cm，即每米最多放14根。受力筋最大間距可按構件厚度選?。篽 20cm，間距 25cm；20 h 150cm，間距 33cm；h 150cm，間距 50cm；二. 分布鋼筋的配置在垂直受力鋼筋方向還需要配

51、置分布鋼筋，分布鋼筋的作用是將板面荷載更均勻的傳布給受力鋼筋，同時在施工中用以固定受力鋼筋，并起抵抗混凝土收縮和溫度應力的 作用。每米寬度內分布鋼筋的截面面積不少于受力鋼筋面積的110，且每米長度內不少于三根；分布鋼筋直徑在一般厚度板中多用68mm，在厚板中用 1016mm，間距2040cm;分布鋼筋每米板寬內用24根。分布鋼筋也起構造鋼筋的作用，可采用光面 鋼筋，分布鋼筋應布置在受力鋼筋的內側。三構造鋼筋的配置在懸臂式、扶壁式等鋼筋混凝土擋土墻的不需配置受力筋部位，如懸臂式擋土墻的 迎水面，趾板的上層，踵板的底層，需配置構造鋼筋，構造鋼筋是為混凝土結構適應溫 度，濕度變化條件，特別是嚴寒氣候條件下劇烈的氣候變化。構造鋼筋在其主要受約束 方向的鋼筋數(shù)量可采用構件截面面積的 0.04%，但每米內不多于12cm2,鋼筋以小直徑為 宜，但也要考慮便于施