公路擋土墻設(shè)計(jì)

1、第四章 薄壁式擋土墻第一節(jié) 概 述薄壁式擋土墻是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，屬輕型擋土墻，包括懸臂式和扶壁式兩種形式。 懸臂式擋土墻的一般形式如圖4-所示，它是由立壁(墻面板)和墻底板(包括墻趾板和墻踵板)組成，呈倒“T”字形，具有三個懸臂，即立壁、墻趾板和墻踵板。扶壁式擋土墻由墻面板(立壁)、墻趾板、墻踵板及扶肋(扶壁)組成，如圖4-2所示。當(dāng)墻身較高時，在懸臂式擋土墻的基礎(chǔ)上，沿墻長方向，每隔一定距離加設(shè)扶肋。扶肋把立壁同墻踵板連接起來，扶肋起加勁的作用，以改善立壁和墻踵板的受力條件，提高結(jié)構(gòu)的剛度和整體性，減小立壁的變形。扶壁式擋土墻宜整體灌注，也可采用拼裝，但拼裝式扶壁擋土墻不宜在地質(zhì)不良地段和地

2、震烈度大于等于8度的地區(qū)使用。懸臂式和扶壁式擋土墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是依靠墻身自重和踵板上方填土的重力來保證，而且墻趾板也顯著地增大了抗傾覆穩(wěn)定性，并大大減小了基底應(yīng)力。它們的主要特點(diǎn)是構(gòu)造簡單、施工方便，墻身斷面較小，自身質(zhì)量輕，可以較好地發(fā)揮材料的強(qiáng)度性能，能適應(yīng)承載力較低的地基。但是需耗用一定數(shù)量的鋼材和水泥，特別是墻高較大時，鋼材用量急劇增加，影響其經(jīng)濟(jì)性能。一般情況下，墻高6m以內(nèi)采用懸臂式，6m以上則采用扶壁式。它們適用于缺乏石料及地震地區(qū)。由于墻踵板的施工條件，一般用于填方路段作路肩墻或路堤墻使用。懸臂式和扶壁式擋土墻在國外已廣泛使用，近年來，在國內(nèi)也開始大量應(yīng)用。第二節(jié) 土壓力計(jì)算一

3、、庫倫土壓力法懸臂式和扶壁式擋土墻土壓力一般可采用庫倫土壓力理論計(jì)算，特別是填土表面為折線或有局部荷載作用時。由于假想墻背北的傾角較大，當(dāng)墻身向外移動，土體達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)時，往往會產(chǎn)生第二破裂面0C，如圖4-3所示。若不出現(xiàn)第二破裂面則按一般庫倫理論計(jì)算作用于假想墻背Ac上的土壓力Ea，此時墻背摩擦角=。若出現(xiàn)第二破裂面則應(yīng)按第二破裂面法來計(jì)算土壓力Ea，立壁計(jì)算時，應(yīng)以立壁的實(shí)際墻背為計(jì)算墻背進(jìn)行土壓力計(jì)算，并假定立壁與填土間的摩擦角=0。當(dāng)驗(yàn)算地基承載力、穩(wěn)定性、墻底板截面內(nèi)力時，以假想墻背AC(或第二破裂面DC)為計(jì)算墻背來計(jì)算土壓力，將計(jì)算墻背與實(shí)際墻背間的土體重力作為計(jì)算墻體的

4、一部分。有關(guān)土壓力計(jì)算詳見第二章。立壁與墻踵豎直面AD間的填土重力W作用于墻踵板上。為簡化計(jì)算，車輛荷載可以按整個路基范圍分布來考慮。第三節(jié) 懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)，包括墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)、墻身截面尺寸的擬定、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和基底應(yīng)力驗(yàn)算以及墻身配筋計(jì)算、裂縫開展寬度驗(yàn)算等。 一、墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)1懸臂式擋土墻分段長度不應(yīng)大于15m，段間設(shè)置沉降縫和伸縮縫。2立壁如圖4-1所示，為便于施工，立壁內(nèi)側(cè)(即墻背)宜做成豎直面，外側(cè)(即墻面)坡度宜陡于1：01，一般為1：002-1：005，具體坡度值應(yīng)根據(jù)立壁的強(qiáng)度和剛度要求確定，當(dāng)擋土墻高度不大時，立壁可做成等厚度。墻頂寬度不得小于02m；當(dāng)墻較高時，宜

5、在立壁下部將截面加寬。3墻底板如圖4-1所示，墻底板一般水平設(shè)置，底面水平。墻和混凝土收縮的能力，防止混凝土表層出現(xiàn)裂縫。2墻底板鋼筋設(shè)計(jì)墻踵板受力鋼筋N2，設(shè)置在墻踵板的頂面，該鋼筋一端伸人立壁與墻底板連接處并伸過不小于一個錨固長度；另一端按彎矩圖切斷，在理論切斷點(diǎn)向外延長一個錨固長度。墻趾板受力鋼筋N1，設(shè)置于墻趾板的底面，該筋一端仲人立壁與墻趾板連接處并伸過不小于一個錨固長度；另一端一半延伸到墻趾，另一半在B/2處再加一個錨固長度處切斷。為便于施工，墻底板的受力鋼筋間距最好取與立壁的間距相同或整數(shù)倍。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，常將立壁的底部受力鋼筋一半或全部彎曲作為墻趾板的受力鋼筋。立璧與墻踵板連接

6、處最好做成貼角予以加強(qiáng)，并配以構(gòu)造鋼筋，其直徑與間距可與墻踵板鋼筋一致，墻底板也應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋。鋼筋直徑及間距均應(yīng)符合規(guī)范的規(guī)定。另外，還應(yīng)根據(jù)截面剪力布置箍筋。第四節(jié) 扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)與懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)相近，但有其自己的特點(diǎn)。扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)、墻身截面尺寸的擬定、墻身穩(wěn)定性和基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算、墻身配筋設(shè)計(jì)和裂縫開展寬度驗(yàn)算等。墻底板各部分尺寸、立壁和墻底板厚度的計(jì)算，墻身穩(wěn)定性和基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算等均與懸臂式擋土墻相同。 一、墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)扶壁式擋土墻墻高不宜超過15m，一般在9l0m左右，分段長度不應(yīng)大于20m。扶肋間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性要求確定，

7、一般為1/41/2墻高。每段中宜設(shè)置三個或三個以上的扶肋，扶肋厚度一般為扶肋間距的1/101/4，但不應(yīng)小于0.3m。采用隨高度逐漸向后加厚的變截面，也可采用等厚式以利于施工。墻面板寬度和墻底板厚度與扶肋間距成正比，墻面板頂寬不得小于O.2m，可采用等厚的垂直面板。墻踵板寬一般為墻高的1/41/2，且不小于0.5m。墻趾板寬宜為墻高的1/201/5，墻底板板端厚度不小于0.3m。扶壁式擋土墻有關(guān)構(gòu)造要求如圖4-9所示，其余要求同懸臂式擋土墻。置于通過墻趾與水平面成(450/2)角線和通過墻踵與水平面成甲角線的范圍內(nèi)。凸榫高則應(yīng)根據(jù)凸榫前土體的被動土壓力能夠滿足抗滑穩(wěn)定性要求而定。1計(jì)算模型和計(jì)

8、算荷載墻面板計(jì)算通常取扶肋中至扶肋中或跨中至跨中的一段為計(jì)算單元，視為固支于扶肋及墻踵板上的三向固支板，屑超靜定結(jié)構(gòu)，一般作簡化近似計(jì)算。計(jì)算時將其沿墻高或墻長劃分為若干單墻面板承受的最大水平正彎矩及最大水平負(fù)彎矩在豎直方向上分別發(fā)生在扶肋跨中的H1/2處和扶肋固支處的第三個H1/4處，如圖4-12所示。設(shè)計(jì)采用的彎矩值和實(shí)際彎矩值相比是偏安全的，如圖4-11c)所示。例如，對于固端粱而言，當(dāng)它承受均布荷載pi時，其跨中彎矩應(yīng)為nil2/24。但是，考慮到墻面板雖然按連續(xù)板計(jì)算，然而它們的固支程度并不充分，為安全計(jì)，故設(shè)計(jì)值按式(432)確定。3豎直彎矩1墻面板 (1)水平受拉鋼筋墻面板的水平

9、受拉鋼筋分為內(nèi)、外側(cè)鋼筋兩種。內(nèi)側(cè)水平受拉鋼筋N2布置在墻面板靠填土一側(cè)，承受水平負(fù)彎矩，以扶肋處支點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)，全墻可分為34段。外側(cè)水平受拉鋼筋N3布置在中間跨墻面板臨空一側(cè)，承受水平正彎矩，該鋼筋沿墻長方向通長布置。為方便施工，可在扶肋中心切斷。沿墻高可分為幾個區(qū)段進(jìn)行配筋，但區(qū)段不宜分得過多。 (2)豎向受力鋼筋墻面板的豎向受力鋼筋也分內(nèi)、外兩側(cè)。內(nèi)側(cè)豎向受力鋼筋N4布置在靠填土一側(cè)，承受墻面板的豎直負(fù)彎矩。該筋向下伸人墻踵板不少于一個鋼筋錨固長度；向上在距墻踵板頂高H1/4加上一個鋼筋錨固長度處切斷。每跨中部2l/3范圍內(nèi)按跨中的最大豎直負(fù)彎矩MD配筋，靠近扶肋兩側(cè)各l/6部分按MD/

10、2配筋，如圖4-13所示。外側(cè)豎向受力鋼筋從布置在墻面板臨空一側(cè)，承受墻面板的豎直正彎矩。該鋼筋通長布置，兼作墻面板的分布鋼筋之用。墻面板與扶肋間的U形拉筋連接墻面板與扶肋的U形拉筋N6，其開口向扶肋的背側(cè)。該鋼筋每一肢承受高度為拉筋間距水平板條的支點(diǎn)剪力口，在扶肋水平方向通長布置。2、墻踵板墻踵板頂面橫向水平鋼筋N7，是為了墻面板承受豎直負(fù)彎矩的鋼筋N4得以發(fā)揮作用而設(shè)置的。該筋位于墻踵板頂面，垂直于墻面板方向。其布置與鋼筋N4相同，該筋一端插入墻面板一個鋼筋錨固長度；另一端伸至墻踵端，作為墻踵板縱向鋼筋N8的定位鋼筋。如鋼筋N7的間距很小，可以將其中一半在距墻踵端B3/2減一個鋼筋錨固長度處切斷。墻踵板頂面和底面縱向水平受拉筋N8、N9(圖中末示)，承受墻踵板在扶肋兩端的負(fù)彎矩和跨中正彎矩。該鋼筋切斷情況與N2、N3相同。連接墻踵板與扶肋之間的U形鋼筋Nlo(圖中未示)，其開口向上?？稍诰鄩︴喟屙斆嬉粋€鋼筋錨固長度處切斷，也可延至扶肋的頂面，作為扶肋兩側(cè)的分布鋼筋。在垂直于墻面板方向的鋼筋分布與墻踵板頂面縱向水平鋼筋N8相同。3墻趾板同懸臂式擋土墻墻趾板的配筋設(shè)計(jì)。4扶肋扶肋背側(cè)的受拉鋼