56 懸臂式及錨桿擋土墻[]

1、5 懸臂式及扶壁式擋土墻5.1 概述（1）引言：重力式和輕型擋土墻（2）懸臂式擋土墻的結(jié)構(gòu)：立壁、趾板、踵板 （3）扶壁式擋土墻的結(jié)構(gòu) 立壁、趾板、踵板、扶壁 （4）懸臂式和扶壁式擋土墻特點(diǎn) （5）設(shè)計(jì)內(nèi)容 墻身斷面尺寸：試算法鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：內(nèi)力計(jì)算和配筋（6）計(jì)算長(zhǎng)度確定墻身斷面小、能發(fā)揮材料性能構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便自重輕、基底壓力小懸臂式：平面應(yīng)變問(wèn)題扶壁式：取兩施工縫之間為一節(jié)計(jì)算設(shè)計(jì)5.2 懸臂式擋土墻（1）組成及墻高（2）立壁5.2.1 墻身構(gòu)造（5）凸榫 （4）趾板（3）踵板 5.2.2 土壓力計(jì)算 填土表面為折線型或有局部荷載作用 庫(kù)侖理論 填土表面為

2、平面或有均布荷載作用 朗肯理論20a1212hehkha（5-1）22a22coscoscoscoscoscoscosk201a11212hehkhh1（5-2）2201a11212hehhkhhb3（5-3）a0033 2ehhhzhhh10110133 2ehhhzhhb301101323 2ehhhhhzhhh5.2.3 墻身尺寸計(jì)算 踵板和趾板長(zhǎng)度（1）踵板長(zhǎng)度由抗滑穩(wěn)定性確定1）路肩墻、墻頂均布荷載、面坡垂直滑動(dòng)力：xe阻滑力：032hhbbf032cxhhbbfke安全系數(shù)：cx320k ebbf hhxe（1）踵板長(zhǎng)度由抗滑穩(wěn)定性確定2）路塹墻或路堤墻cxy323-

3、0.5tank efebbf hb 332ycx0.5tanhbbbfe fke（1）踵板長(zhǎng)度由抗滑穩(wěn)定性確定3）面坡不垂直112bmh（2）趾板長(zhǎng)度由基底應(yīng)力（偏心矩）控制1）路肩墻h0ff2123022313262hbbbfhbbhfb0c22hffkh由力矩平衡知：由力的平衡知：0h123c0h310.524bfhbbk（2）趾板長(zhǎng)度由基底應(yīng)力（偏心矩）控制2）路塹墻或路堤墻3123c0.5tan14hbfbbbk（3）底板長(zhǎng)度1233bbbbb 立壁和底板厚度（1）按單筋矩形截面受彎承載力確定 對(duì)單筋矩形截面，滿足一定的配筋率要求，截面有效厚度為：jc00amha br（

4、5-11a） 式中：b為截面寬度；mj為彎矩； 砼安全系數(shù)； 為計(jì)算系數(shù)； 相對(duì)界限受壓區(qū)高度； 配筋率； 縱向受拉鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度；ra混凝土抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度。 c01 0.5a garrgr 立壁和底板厚度（2）按抗剪承載力確定 為防止斜裂縫開(kāi)展過(guò)大和端部斜壓破壞，截面有效厚度為：（5-12） 式中：qj為剪力；r為混凝土標(biāo)號(hào)。j00.05 rqhb（3）彎矩和剪力計(jì)算0013111111h112222hhhhhqbbb1）趾板（ab截面）000h111112313h111232623hhhhhhhmbx2hh0acos0.5cosiiiiiqeehhhk2）立壁22a0a1cosc

5、os232iiiiihhmh kh k h31233310h32b3tan22siniiiibbqbhhhbe3）踵板103h3233b33123232tan3sin63iiiebihhbhbmezbb5.2.4 墻身穩(wěn)定性及基底應(yīng)力驗(yàn)算5.2.5 墻身配筋和裂縫開(kāi)展寬度計(jì)算5.3 扶壁式擋土墻（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容（2）計(jì)算方法5.3.1 墻面板和踵板 計(jì)算荷載（1）墻面板（2）踵板123452wwwwww130tanwhbh2h3wh333sinbweb4h32sinweb15232.4mwb3w 彎矩（1）各支點(diǎn)及跨中水平彎矩1）與肋相交處的水平負(fù)彎矩墻面板：2p11

6、2iml 踵板：2112mwl 彎矩（1）各支點(diǎn)及跨中水平彎矩2）肋跨中點(diǎn)處的水平正彎矩墻面板：2p120iml踵板：2120mwl墻面板水平彎矩在豎直方向的分布圖（2）墻面板垂直彎矩0110.03hhmh l 負(fù)彎矩：0110.034hhmh l 正彎矩：（3）踵板上的橫向彎矩：構(gòu)造配筋 肋間凈距和肋外懸臂長(zhǎng)度（1）肋間凈距10.3 0.5lh（2）肋外懸臂長(zhǎng)度22pp11122iimll0.416lll 5.3.2 肋 剪力和彎矩ih0aw0.5cosihiiqhhhks20aw13cos6ihiiwhhhks 寬度8 6bll0.

7、3mb 受壓區(qū)有效寬度2112iihbbbh 某懸臂式擋土墻如右圖所示，墻高6m，頂寬0.3m，立壁面坡和背坡豎直，底板厚度0.5m，基礎(chǔ)埋深1.0m。墻背填砂土重度 ，內(nèi)摩擦角 ，填土表面無(wú)活載。地基土內(nèi)摩擦角 ，基底摩擦系數(shù)f=0.4?？够瑒?dòng)和抗傾覆安全系數(shù)分別為1.3和1.5 。試確定其踵板和趾板長(zhǎng)度，并確定底板總長(zhǎng)度。 6m 1m 0.3m 320kn/m0300.4f 0d30課堂練習(xí)：320kn/m0300d306 錨桿擋土墻6.1 概述（1）錨桿及錨桿擋土墻（2）按墻面結(jié)構(gòu)形式分類：肋柱式和板壁式（3）分級(jí)錨桿擋土墻（4）錨桿擋土墻的優(yōu)點(diǎn)6.2 土壓力計(jì)算（1）以庫(kù)侖土壓力理論為

8、主計(jì)算（2）分級(jí)擋土墻延長(zhǎng)墻背法6.2 土壓力計(jì)算（1）以庫(kù)侖土壓力理論為主計(jì)算6.3 錨桿抗拔力計(jì)算（1）錨桿抗拔力的影響因素（2）由施工經(jīng)驗(yàn)、理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果綜合確定（3）摩擦型和擴(kuò)孔型灌漿錨桿6.3.1 摩擦型灌漿錨桿的抗拔力 摩擦型灌漿錨桿抗拔力的來(lái)源a4a5b12 巖層錨桿抗拔力 取決于砂漿的握裹能力錨桿的極限抗拔力： uetdl u（6-1） 式中，u為砂漿對(duì)于鋼筋的平均握裹應(yīng)力，取決于砂漿和鋼筋之間的抗剪強(qiáng)度。 土層錨桿抗拔力 取決于地層和砂漿的摩阻力（1）錨桿的極限抗拔力 uetdl（6-2） 式中， 為砂漿與孔壁的平均抗剪強(qiáng)

9、度，取決于地層特性和砂漿質(zhì)量，宜由現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)確定。 （2）平均抗剪強(qiáng)度確定 錨桿孔壁與砂漿接觸面的抗剪強(qiáng)度與以下三種破壞形式有關(guān)，即 砂漿接觸面外圍的地層剪切破壞； 沿著砂漿與孔壁的接觸面剪切破壞； 接觸面內(nèi)砂漿的剪切破壞。 一般情況下，土層強(qiáng)度低于砂漿強(qiáng)度，且灌漿工藝良好，則取決于土層強(qiáng)度，即 tanc（6-3） 法向壓應(yīng)力取決于地層壓力和灌漿工藝，即 0tanckh（6-4） 灌漿錨桿拉拔試驗(yàn)（1）極限抗拔力宜由現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)確定（3）極限抗拔力的確定（4）安全系數(shù)（5）注意事項(xiàng)長(zhǎng)期強(qiáng)度 應(yīng)力不均勻 （2）試驗(yàn)結(jié)果6.3.2 括孔型灌漿錨桿的抗拔力 壓縮樁法u

10、tfq（6-5） 112212u1122dzlzlzztddzddzq s（6-6） （1）計(jì)算公式（土層）（2）參數(shù)取值d9qcd6qkc（6-8） （6-7） （3）注意事項(xiàng) 柱狀剪切法u21 1222td ld l（6-9） 6.4 構(gòu)件設(shè)計(jì)6.4.1 擋土板設(shè)計(jì)（1）擋土板的基本構(gòu)造 （2）板壁式錨桿擋土墻墻面板的基本構(gòu)造 （3）擋土板內(nèi)力計(jì)算的結(jié)構(gòu) （4）擋土板上的土壓力 視擋土板為簡(jiǎn)支板的內(nèi)力計(jì)算2max18mql（6-10） max12qql（6-11） 視擋土板為雙鉸拱時(shí)的內(nèi)力計(jì)算th水平推力:（1）受力分析豎直向支座反力42112

11、pp22211rrm qm qeieahirn rka ei （6-12） ab0sinrrqrt22211l tl thirn rka ei（6-13） xp0coscosmmhr（6-14） （2）內(nèi)力:xpcossinnhp（6-15） xpsincosqhp （6-16） 2p0sin2mqrxqx0sinsinxrr隔離體受到的豎直向的力及其引起的彎矩 psinpqr（6-18） 222p0sinsin2mqr（6-17） 6.4.2 肋柱設(shè)計(jì)（1）肋柱的基本尺寸 （2）肋柱的布設(shè) 肋柱的截面設(shè)計(jì)與布設(shè)（3）肋柱基礎(chǔ)埋深與結(jié)構(gòu)自由端 鉸支端 固定端 （4）肋柱截面尺寸

12、與配筋 肋柱的內(nèi)力計(jì)算彈性支座與剛性支座 剛性支座連續(xù)梁雙支座和多支座 彈性支座連續(xù)梁五彎矩方程（1）視肋柱為雙支點(diǎn)懸臂梁的內(nèi)力計(jì)算arbr土壓力在肋柱法向的合力:00acosph k l（6-19） h0acosphh k l0h12epph由肋柱底端的力矩平衡和力的平衡可得支座反力:3a2e zlrlbarer支座彎矩:22a0 1a011126mp lppl 22bb 3hb31123mp lppl h022aba101126ppxmrxlp xxhab支座間任意截面彎矩:支座剪力:a+a0112qppl a-a+aqqrb+ab01212qrppllb-b+bqqr（2）

13、視肋柱為連續(xù)梁的內(nèi)力計(jì)算1）三彎矩方程1111111126iiiiiiiiiiiiiiillllbammmiiiiii 對(duì)等截面梁，有1111126iiiiiiiiimlmllmlba 虛梁反力（示例）：iiiiabl1111iiiibal虛梁反力（表6-2）：p均布荷載簡(jiǎn)支梁剪力圖彎矩圖qmlab2plrrxab支座反力：彎矩：22xplxmxpx總彎矩：00233dd224612llxx lplxmxxpxxplppxxl支座虛梁反力：324pablabbabarbr2）下圖結(jié)構(gòu)的支座彎矩2a1 116mpl 以ab和bc跨建立三彎矩方程 a 2b23c 3bc26m lmllm lba

14、以bc和虛跨cd建立三彎矩方程 b 3c 3c26m lm lb 聯(lián)解得， a 2bccb23212643m lbabmll 2a1 116mpl b 3cc362m lbml 3）肋柱截面彎矩0aba2xxxmmmmmlab跨截面彎矩：02212122121112626xppxmppl xp xxl由極值原理可求最大彎矩。同理可求bc跨截面彎矩。p2abp1pxrarbxl2由力矩平衡和力的平衡求得支座反力，即注：無(wú)支座彎矩作用時(shí)簡(jiǎn)支梁的彎矩a122126rpplb122126rppl02212122121112626xppxmppl xp xxl4）肋柱支座剪力a+1 112qpl a-1

15、22ba21126qpplmmlb+122ba21126qpplmml b-233cb31126qpplmmlc+233cb31126qpplmml 5）支座反力aa-a+rqqbb-b+rqqcc+rq 肋柱底端支承應(yīng)力驗(yàn)算（1）容許應(yīng)力法hatansiniinrabhe nab（6-35） 1）基底應(yīng)力驗(yàn)算ae00max2ddcos6rmahah2）基腳側(cè)向應(yīng)力驗(yàn)算鉸支端和固定端maxh hkmax 0cosrl a 3）基腳前邊緣安全距離驗(yàn)算 0cosrla（2）極限狀態(tài)法（略）6.4.3 錨桿設(shè)計(jì) 錨桿的主要類型 （1）普通灌漿錨桿（2）預(yù)壓錨桿（3）預(yù)應(yīng)

16、力錨桿（4）括孔錨桿（5）楔縫式錨桿 錨桿的布置 2-3層，使肋柱彎矩分布均勻化 錨桿的材料和截面設(shè)計(jì) （1）材料：鋼筋等（2）錨桿所受拉力pcosrn （3）有效截面積pggknar0q1pyykna f （4）防銹儲(chǔ)備和裂縫計(jì)算 錨桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì) （1）自由段長(zhǎng)度和錨固段長(zhǎng)度（2）錨桿長(zhǎng)度硬質(zhì)巖層 土層 peknldupeknld e4ml e5ml 錨桿與肋柱的連接 （1）螺母錨固（2）彎鉤錨固（3）焊短鋼筋錨固 錨桿的防銹措施 （1）防銹漆2遍+瀝青浸漬玻璃纖維布包裹（2）鍍鋅（3）水泥砂漿充填+瀝青麻筋塞縫6.4.

17、3.7 錨桿的傾斜度 （1）傾斜度10-45（2）下層錨桿較上層錨桿平緩6.4.4 板壁式錨桿擋土墻（1）錨桿（2）墻面板（3）墻面板與錨桿的連接水平間距1-2m 豎向布置2-3層 板的基本構(gòu)造方形板、等厚30cm 結(jié)構(gòu)計(jì)算連續(xù)梁（現(xiàn)澆）6.5 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析kranz理論6.5.1 單層錨桿的穩(wěn)定性分析（1）結(jié)構(gòu)分析最危險(xiǎn)破裂面（2）受力分析隔離體abcv（3）錨固體所受極限拉力的水平分力力矢圖rh1h1ahtantantanewee1hhhahrhtan tanettee（6-51） （6-49） （4）安全系數(shù)hsh1.5 2.0tkn（6-52） （5）活載分析最不利荷載組合分析1）活載在隔離體之外，且waert1ertwae1etr2）活載在隔離體之內(nèi)，且wae1etrwaert1ert aew 3）活載在隔離體之外，且wae1etrwaert1ert 4）活載在隔離體之內(nèi)，且wae1etrwaert1ert ae w 6.5.2 多（二）層錨桿的穩(wěn)定性分析（1）上錨