土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)方案擋土墻(共37頁(yè)).docx

1、土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)方案擋土墻顯然，所得的穩(wěn)定坡角較小，與實(shí)際條件中約為60度的邊坡相距甚大，因此該土坡是不穩(wěn)定的，為了得到一個(gè)穩(wěn)定的土坡，若不采取擋墻支護(hù)，則需要放緩坡，而實(shí)際的工程地質(zhì)條件給定的坡高較高，放緩坡所需要的挖方量巨大，明顯不經(jīng)濟(jì)，所以放緩坡不合適，必須采取擋墻支護(hù)。2. 2重力式擋土墻的設(shè)計(jì)重力式擋土墻是以墻身自重來(lái)維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定，它是我國(guó)目前最常用的一種擋土墻形式。重力式擋土墻多用漿砌片石砌筑，缺乏石料地區(qū)有時(shí)可用混凝土預(yù)制塊作為砌體，也可直接用混凝土澆筑，一般不配鋼筋，或只在局部范圍配置少量鋼筋，這種擋土墻形式簡(jiǎn)單，施工方便，可就地取材，適用性強(qiáng)，因而應(yīng)用廣泛。

2、由已知設(shè)計(jì)資料和工程地質(zhì)條件，所設(shè)的重力式擋土墻墻高9米，頂寬1米，底寬5米，選擇漿砌塊石砌筑，墻背垂直，如圖2T所示。圖2-1重力式擋土墻的截面尺寸圖2.2.1土壓力計(jì)算(1.04-5.0)x9x24墻體自重W=y=648KN/z根據(jù)擬建擋土墻的條件漿砌塊石，查得墻背摩擦角為(1/31/2",此處取12。，墻后填土傾斜，0=25,°=31。,£=0則查表可知主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka=0.46,墻后填土選擇為黃土，容重為13.615.7kN/nP,取為14.2kN/m5o所以E.=/2yH=xl4.2x92x0.46=264.5S/m土壓力的豎向分力：Eay=Eaxsi

3、n(+)=90.5kN/m土壓力的水平分力：Eax=Eaxcos(5+£)=248.5AN/m2.2.2抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算(5,也=(648+90.5)x0.5=挪安'Eg248.52.2.3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算求出作用在擋土墻上諸力對(duì)墻趾0點(diǎn)的力臂：自重W的力臂：將擋墻的截面分為一個(gè)矩形和一個(gè)三角形分別計(jì)算自重：G=x4x9x24=432RN/z12G?=lx9x24=216AN/加如圖所示，得各自力臂：x=x4=2.67？x,=4+xl=4.577?-2Eay的力臂：b=5.OmEax的力臂：h=3.Om應(yīng)用公式可得抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)：qx玉+G?xX?+EayxbKt=諾K4

4、32x2.67+216x4.5+90.5x5.0_248.5x3.0=3.46>1.5(安全)2.2.4地基承載力驗(yàn)算 作用在基礎(chǔ)底面上總的豎向力：N=W+Eay=648+90.5=738.5KN/m 合力作用點(diǎn)與墻前趾0點(diǎn)的距離：Gix+G2x2+Eayxb-Eaxxhx=:=2.48/nN 偏心距：e=-x=0.02<-=Q.S3m26 基底邊緣力：maxNZ1,6e、r218.56®PminKtBLow® 要求滿(mǎn)足下列公式：f(Pmax+Pmin)=213.44®由于基底為碎石土，密實(shí)狀態(tài)下，基底的承載力f=800kPa.所以；（/標(biāo)x+PG=2

5、13.44/也<f=800kPaPmax=218.56刷<1.2/=960刷基底平均應(yīng)力及最大壓力均滿(mǎn)足要求。最終確定擋土墻的尺寸：頂寬1.Om,底寬5.0mo2. 3扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì)扶壁式擋土墻的設(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(kāi)展寬度等。2.3.1墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)扶壁式擋土墻墻高不宜超過(guò)15m,一般在910n）左右，段長(zhǎng)度不宜大于20m,扶肋間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性要求確定，一般為1/4-1/2墻高，每段中宜設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上的扶肋，扶肋厚度一般為扶肋間距的1/101/4,但不應(yīng)該小于0.3mo采用隨高度逐漸向后加

6、厚的變截面，也可以采用等厚式，以便于施工。墻面板寬度和墻底板的厚度與扶肋間距成正比，墻面板頂寬不得小于0.2皿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0.5mo墻趾板寬宜為墻高的1/20-1/5,墻底板板端厚度不小于0.3mo如圖2-1所小。2.3.2截面尺寸擬定根據(jù)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范及工程地質(zhì)條件，此扶壁式擋土墻墻高擬定為H=10m,分段長(zhǎng)度為20m,扶肋間距L=4m,扶肋寬度0.6m。墻面板頂寬b=300m,為了利于施工，采用等厚垂直面板，墻底板板端厚度0.4m,墻踵板寬度Bl=lmo2000o.41LLa）b）圖2-1扶壁式擋土墻構(gòu)造（單位cm）a）平面圖；b）

7、橫斷面圖2.3.3土壓力的計(jì)算yy圖2-2主動(dòng)土壓力計(jì)算圖其中$=890=31,w=(p*5o如圖2所示，扶壁式擋土墻墻背垂直，BC為開(kāi)挖后的土坡坡面，作為第一破裂面，BC與垂直方向的夾角為25度，ADBC即為破裂棱體。這個(gè)棱體作用著三個(gè)力，即破裂棱體的自重W,主動(dòng)土壓力的反力Ea,破裂面的反力Ro其中Ea的方向與墻背成$角，由工程地質(zhì)條件所給得5=8。，且偏于阻止棱體下滑的方向。R的方向與破裂面法線(xiàn)成依角，同樣偏于阻止棱體下滑的方向。由于棱體處于平衡狀態(tài)，因此力的三角形閉合。從力的三角形中可得:曲頃cos（E）sin（e+”）式中”=0+$=31+8=39根據(jù)前面計(jì)算得的穩(wěn)定坡角，此處的擋墻

8、后填土坡度擬定為25度,填土的重度為I4.2S/",則：Sadbc=1/2（。+人）x。+1/2AExACeos25°其中。=3+9.6xfg25=7.48m,h-9.6mAE=b,AC=S.5m所以，算得Saz*=67.7。主動(dòng)土壓力反力島=Wcos（25：+31°）=597.76炯/m。土磯工成刀風(fēng)刀Sin（25°+39°）°2.3.4墻面板設(shè)計(jì)計(jì)算1.計(jì)算模型與計(jì)算荷載墻面板計(jì)算通常取扶肋中到扶肋中或跨中到跨中的一段為計(jì)算單元，視為固支于扶肋及墻踵板上的三向固支板，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，一般作簡(jiǎn)化近似計(jì)算。計(jì)算時(shí)，將其沿墻高或墻長(zhǎng)劃分

9、為若干單位寬度的水平板條與豎向板條，假設(shè)每一個(gè)單位條上作用均布荷載，其大小為該條單位位置處的平均值，近似按支承于扶肋的連續(xù)板來(lái)計(jì)算水平板條的彎矩和剪力，按固支于墻底板上的剛架梁來(lái)計(jì)算豎向板條的彎矩。墻面板的荷載僅考慮墻后主動(dòng)土壓力的水平分力，而墻自重、土壓力豎向分力及被動(dòng)土壓力等均不考慮。其中土壓應(yīng)力為：ehk=Ea/H=597.76/9.6=62.26W/m2圖2-3墻面板簡(jiǎn)化土應(yīng)壓力圖(ypi=0.5.x4hi/H=l2.97A.(0<W<Hl/4)f=0.5。城=31.13(H/4<hi<3H/4)%=°5%x4(9.6-4加)/Hl=12.97(9.6

10、-加)(3/4/71</zz</71)2.水平內(nèi)力根據(jù)墻面板計(jì)算模型，水平內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-4所示。各內(nèi)力分別為：支點(diǎn)負(fù)彎矩：Ml=-l/12o-/w.Z2=-1/12x31.13x4.02=-55)WV/7i支點(diǎn)剪力：Q="2=62.26kN跨中正彎矩：M2=/20"=1/20x31.13x4.02=33kNm邊跨自由端彎矩：M3=0naVrp'I1rja叩rja叩f|AVi'11AATl1''l1naVrp'I1rja叩rja叩f|AVi'11AATl1''l1a)其中，/為扶肋間凈距。b）1

11、/121/121/12M./KUZ1/201/20c）圖2-4墻面板的水平內(nèi)力計(jì)算a）計(jì)算模型；b）荷載的作用圖；c）設(shè)計(jì)彎矩圖。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1/2H1處和扶肋固支處的第三個(gè)H1/4處，如圖2-5所示。設(shè)計(jì)采用的彎矩值和實(shí)際彎矩值相比是安全的，如圖4-c）所示。例如，對(duì)于固端梁而言，當(dāng)它承受均布荷載時(shí)，其跨中彎矩應(yīng)為匕/24,但是，考慮到墻面板雖然按連續(xù)梁計(jì)算，然而它們的固支程度并不充分,為安全起見(jiàn)，故設(shè)計(jì)值按式=確定。3. 豎直彎矩墻面板在土壓力的作用下，除了上述的水平彎矩外，將同時(shí)產(chǎn)生沿墻高方向的豎直彎矩。其扶肋跨中的豎直彎矩沿

12、墻高的分布如圖5所示。負(fù)彎矩出現(xiàn)在墻杯一側(cè)底部H1/4范圍內(nèi)，正彎矩出現(xiàn)在墻面一側(cè)，最大值在第三個(gè)H1/4段內(nèi)，其最大值可近似按下列公式計(jì)算：豎直負(fù)彎矩：虬）=-0：=-0.03x62.26x9.6x4=-71,72kNm圖2-5墻面板跨中及扶肋處的彎矩圖a）跨中彎矩b）扶肋處彎矩豎直正彎矩：M=0.03x77I/4=17.93jtTVm沿墻長(zhǎng)方向（縱向），豎直彎矩的分布如圖6所示，呈拋物線(xiàn)形分布。設(shè)計(jì)時(shí)，可采用中部21/3范圍內(nèi)的豎直彎矩不變，兩端各1/6范圍內(nèi)的豎直彎矩較跨中減少一半的階梯形分布。第一章緒論1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是教學(xué)計(jì)劃最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)

13、生綜合應(yīng)用所學(xué)的土木工程基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)或科學(xué)研究的綜合訓(xùn)練，是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和拓展,是培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的重要階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完培養(yǎng)計(jì)劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類(lèi)必修和選修專(zhuān)業(yè)課程之后，較為集中和專(zhuān)一地培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。和以往的理論教學(xué)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)诮處熤笇?dǎo)下，獨(dú)立地、系統(tǒng)地完成一個(gè)工程設(shè)計(jì)，以及能掌握一個(gè)工程設(shè)計(jì)的全過(guò)程，學(xué)會(huì)考慮問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，有所創(chuàng)新。1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)課題擋土墻的概述公路擋土墻是用來(lái)支承路基填土或山坡

14、土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。在路基工程中，擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡,減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基，并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害。在山區(qū)公路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。路基在遇到下列情況時(shí)可考慮修建擋土墻：圖2-6墻面板豎直彎矩圖a）豎直彎矩沿墻高分布；b）豎直彎矩沿墻縱向分布4. 扶肋外懸臂長(zhǎng)度1'的確定扶肋外外懸臂節(jié)長(zhǎng)r,可按懸臂梁的固端彎矩與設(shè)計(jì)用彎矩相等求得,即：M=/naf,l3.5墻踵板設(shè)計(jì)計(jì)算1. 計(jì)算模型和計(jì)算荷載墻踵板可視為支承于扶肋上的連續(xù)板，不計(jì)墻面板對(duì)它的約束，而視其為皎支。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，可將墻踵板順墻長(zhǎng)方向劃分為若干單位寬度

15、的水平板條，根據(jù)作用于墻踵板上的荷載，對(duì)每一個(gè)連續(xù)板條進(jìn)行彎矩,=/2apil2/=0.41/=1.64m剪力計(jì)算，并假定豎向荷載在每一連續(xù)板條上的最大值均勻作用在板條±o作用在墻踵板上的力有：計(jì)算墻背間與實(shí)際墻背的土重W1；墻踵板自重W2；作用在墻踵板頂面上的土壓力豎向分力W3；作用在墻踵板端部的土壓力豎向分力W4；由墻趾板固端彎矩Ml的作用在墻踵板上引起的等代荷載W5；以及地基反力等，如圖所示。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)W3為中心荷載，W4是懸臂端荷載Ety所引起的，實(shí)際應(yīng)力呈虛線(xiàn)表示二次拋物線(xiàn)分布，簡(jiǎn)化為實(shí)線(xiàn)表示的三角形分布；Ml引起的等代荷載的豎向應(yīng)力近似地假設(shè)成圖7所示的拋物線(xiàn)形，

16、其重心位于距固支端5/8B3處，以其對(duì)固支端的力矩與Ml相平衡,可得墻踵處的應(yīng)力b心=2.4M1/禺。將上述荷載在墻踵板上的引起的豎向應(yīng)力疊加，即可得到墻踵板的計(jì)算荷載。由于墻面板對(duì)墻踵板的支撐約束作用，在墻踵板與墻面板的銜接處，墻踵板沿墻長(zhǎng)方向板條的彎矩為零，并向墻踵方向變形逐漸增大。故可近似假設(shè)沿墻踵板的計(jì)算荷載為三角形分布，最大值在踵點(diǎn)處。如圖2-7所示。各部分應(yīng)力計(jì)算：+用建歷=14.2x(9.6+3x25)=156.18(tW2=yht3=24x0.4=9.6kN知=零，其中DJEH3是作用在BC面上的土壓力，所以H=9.6+1.5X圾25。=10.3z。虬=cosrCos奸伯室買(mǎi)=

17、0.487COSP+Jcos?P一cos2（P所以，EB3=-yH2Ka=-X14.2x1O.32x0.487=366.833/m弭、jb-33弭、jb-33M=Ne0=688.06x（-|）=447.24nP366.83xsin25所以，一=51.68WoJ3.0%=竺嚴(yán)，其中E,是作用在CD表面上的土壓力,所以H=10+3x7g25=114同樣的虬=0.487所以，Et=-/72A：n=-xl4.2xl1.42x0.487=449.36伽/tn22所以，*l£-2x449.36xsin25*6kNBy3.0墻踵板固端處的計(jì)算彎矩MLB2B工州=土3。-（-/）（時(shí)2上）-（。|-

18、。2）；，其中OoaNMm,nWN=688.06伽A=1x（1+0.3+3）=4.3m2W=-ab2=-xx4.32=3.08m2所以66即cr,=305.2如=14.8*求得M=139.185姑切b“5=2.4X竺=2.4X"985=37,kPaB；32所以b”，=crlvI+b“，3+b“4+b*5-(t2=156.18+9.6+51.68+126.6+37.1-14.8=366.36啊圖2-7墻踵板計(jì)算荷載圖式a）墻踵板受力圖;b）f對(duì)墻踵板的作用；c）%對(duì)墻踵板的作用;d）M1對(duì)墻踵板的作用；e）墻踵板法向應(yīng)力總和上述中：Eb3作用在BC面上的土壓力（kN）；E,作用在CD面

19、上的土壓力（kN）；Ml一一墻趾板固端處的計(jì)算彎矩（kNm）;“墻后填土和鋼筋混凝土的容重（Kn/m）;一一墻踵板厚度（m）；%墻踵板端處的地基反力（kPa）。2. 縱向內(nèi)力墻踵板順墻長(zhǎng)方向板條的彎矩和剪力計(jì)算與墻面板相同，各內(nèi)力分別為：支點(diǎn)負(fù)彎矩：M（=-cru./2=-319.68Wm12支點(diǎn)剪力:。=叫/2=479.52加跨中正彎矩：M2=（t/2=191.80/77°20邊跨自由端彎矩：3. 橫向彎矩墻踵板沿墻長(zhǎng)方向（橫向）的彎矩由兩部分組成：（1）在圖7-e所示的三角形分布荷載作用下產(chǎn)生的橫向彎矩最大值出現(xiàn)在墻踵板的根部。由于墻踵板的寬度通常只有墻高的1/3左右，其值一般較

20、小，對(duì)墻踵板橫向配筋不起控制作用，故不必計(jì)算此橫向彎矩。（2）由于在荷載作用下墻面板與墻踵板有相反方向的移動(dòng)趨勢(shì)，即在墻踵板根部產(chǎn)生與墻面板的豎直彎矩縱向分布的相同。如圖2-6-b）所ZjsO2.3.6扶肋設(shè)計(jì)計(jì)算1.計(jì)算模型與計(jì)算荷載LwLwb)圖2-8扶肋計(jì)算圖式c)扶肋可視為錨固在墻踵板上的T形變截面懸臂梁，墻面板則作為該T形梁的翼緣板，如圖2-8-a）所示，翼緣板的有效計(jì)算寬度由墻頂向下逐漸加寬，如圖2-8-a）,b）所示，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，只考慮墻背主動(dòng)土壓力的水平分力，而扶肋和墻面板的自重以及土壓力的豎向分力忽略不計(jì)。2.剪力和彎矩懸臂梁承受兩相鄰的跨中至跨中長(zhǎng)度lw與墻面板高H1范圍

21、內(nèi)的土壓力。在土壓力E川中，作用在AB面上的土壓力的水平分力作用下，產(chǎn)生的剪力和彎矩為：Qhi=沖。（0.5+hKacos（3Mg=7+3"o）K“cospo當(dāng)hi=時(shí)的Qm和M心QHi=rHxLwxO,5HxKacos25°=14.2x9.6x4.6x0.5x9.6x0.487xcos25=1328.50WVM,yi=lZ/7Xx/Ixcos256=xl4.2x9.63.7容許應(yīng)力驗(yàn)算扶壁式擋土墻的驗(yàn)算內(nèi)容包括抗滑移穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性，基底應(yīng)力及合力偏心距的驗(yàn)算。其驗(yàn)算方法與重力式擋土墻相同。=xl4.2x9.63.7容許應(yīng)力驗(yàn)算扶壁式擋土墻的驗(yàn)算內(nèi)容包括抗滑移穩(wěn)定性，

22、抗傾覆穩(wěn)定性，基底應(yīng)力及合力偏心距的驗(yàn)算。其驗(yàn)算方法與重力式擋土墻相同。x4.6x9.6x0.487xcos256=4251.22伽.？如圖所示，計(jì)算長(zhǎng)度Lw,按下式計(jì)算，且人</?+12B2o匕=/+人=4+0.6=4.6（中跨）Lw=0.91/+/?=0.91x4+0.6=4.24（懸臂跨）3SS占cixi翼緣寬度扶肋的受壓區(qū)有效翼緣寬度bi,墻頂部bi=b，底部bl=Lw,中間為直線(xiàn)變化，如圖9所示，艮島b.b+婦。%（1）抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性是指在土壓力和其他的荷載作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑移穩(wěn)定系數(shù)表示，即作用于擋土墻的抗滑力與實(shí)際下滑力之比

23、。K=5”）CEg其中G=0.3x9.6x24+4.3x0.4x24+3xl0xl4.2=536.4W。耳,=：/H?k,=?x14.2x9.62x0.45=294.45AN（查得Ka=0.45）以墻踵板的板端豎直面作為假想墻背，則：%=&xsin31°=151.66）WEg=&xcos31°=252.39#N所以0.5x（536.4+151.66）=136>130（查得基底摩擦系數(shù)為0.5）252.39故抗滑移穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。（2）抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力，用抗傾覆系數(shù)Ko表示，即對(duì)墻趾的穩(wěn)定力矩之和

24、與傾覆力矩之和的比值。（算得土壓力的水平分力的力臂h=3.0m）則,_03x9.6x24x1,15+4.3x0.4x24x2.154-3x10x14,2x2.8+151.66x4.3£吃一252.39x3.02002.81757.172002.81757.17=2.65>1.50所以滿(mǎn)足抗傾覆穩(wěn)定性的要求。（3）地基承載力及偏心距的驗(yàn)算為了保證擋土墻的基底應(yīng)力不超過(guò)地基的容許承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算。為了使擋土墻墻形結(jié)構(gòu)合理和避免發(fā)生不均勻的沉降，還應(yīng)控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。a.底面上的總豎向力N=W+Eax=536.4+151.66=688.06ANb.合力作用點(diǎn)

25、與墻前趾的距離2002.81-757.17,OIx=1.81？688.06C.偏心距43Be=-x=0.34<-=0.7226d.基底邊緣應(yīng)力e.要求滿(mǎn)足下列公式閂萼）=籍齊土零）=流閂萼）=籍齊土零）=流kPa?（+%）=160妒<fk=SOOkPa查得在密實(shí)狀態(tài)下，碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值為700-900kPa,此處取h=800kPaoo-,=235.86<1.2./；=960kPa基底平均應(yīng)力和最大壓力均滿(mǎn)足要求。所以，最初擬定的擋土墻截面尺寸即可作為實(shí)際擋土墻的尺寸。2.3.8配筋設(shè)計(jì)扶壁式擋土墻墻面板，墻趾板按矩形截面受彎構(gòu)件配筋，而扶肋按變截面T形梁配筋。1. 墻面板墻

26、面板的水平受拉鋼筋分為內(nèi)外側(cè)鋼筋兩種。（1）水平受力鋼筋內(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)計(jì)算，全墻可分為34段。a.以墻面板中間H1/2的彎矩作為控制進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)算得M=-55KNM.選用材料：以HRB335鋼筋作為受拉鋼筋，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)選用C20,查得fc=9.6N/mm2,fy=300N/mm2o鋼筋保護(hù)層厚度C=30mm,估計(jì)選用鋼筋直徑為20mm。截面尺寸擬定為h=300mm,b取1米寬進(jìn)行設(shè)計(jì)。則截面有效高度h0=h-c-d/2=260mm。將以上的數(shù)據(jù)代入基本公式：afcbx=fyAs算得：x=23mm算得：x=23mmAs=73

27、6"2查混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理附表19得：選配40222004=804/wn2驗(yàn)算適用條件：x=23mm<g也=0.55x260=143mm(1) 陡坡地段；(2) 巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段；(3) 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段；(4) 可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)地段；(5) 高填方地段；(6) 水流沖刷嚴(yán)重或長(zhǎng)期受水浸泡的沿河路基地段；(7) 為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農(nóng)田的地段。在考慮擋土墻的設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)與其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。例如，采用路堤或路肩擋土墻時(shí)，常與棧橋或填方等進(jìn)行方案比較；采用路塹或山坡?lián)跬翂r(shí)，常與隧道、明洞或刷緩邊坡等方案進(jìn)行比較，以求工程技術(shù)

28、經(jīng)濟(jì)合理。1. 3擋土墻的類(lèi)型及適用條件擋土墻類(lèi)型的劃分方法較多，一般以擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)為主，常見(jiàn)的擋土墻形式有：重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。各類(lèi)擋土墻的適用范圍取決于墻址地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施工方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)等因素。1.3.1重力式擋土墻重力式擋土墻一般由塊石或混凝土材料砌筑。重力式擋土墻是靠墻身自重保證墻身穩(wěn)定的，因此，墻身截面較大，適用于小型工程，通常A2()4就=而商=°3%>=°.2%驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。b.以墻面板頂H1/8處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)M=27.5KN/m.代入基本公式得

29、:lx9.6xl000xx=300427.5x!06=1x9.6x1000xx(260-1)求得：x=11.24mmA=360mm2同樣查得，選用40>14250,4=615而。驗(yàn)算滿(mǎn)足適用條件。由以上的計(jì)算可知，墻面板內(nèi)側(cè)的受拉鋼筋分布為：墻頂H1/8,墻底H1/8范圍內(nèi)選配中14的鋼筋，間距為250mm；墻面板中間的范圍選配(D22的鋼筋，間距為250mm。外側(cè)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(zhǎng)方向通長(zhǎng)布置。為方便施工，可在扶肋中心切斷，沿墻高可分為幾個(gè)區(qū)段進(jìn)行配筋，但區(qū)段不宜分得太多。a.以墻面板的中間H1/2處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)M=33kN

30、m.同樣代入基本公式得：1x9.6x1000x1=300&33xl06=lx9.6xl(XX)xx(260-)求得:x=15mm=480mm2o查表得：選配4014(3)250,4=615mm2o驗(yàn)算滿(mǎn)足適用條件。b.以墻面板墻頂H1/8處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)M=16o5KNmo代入基本公式計(jì)算得：x=7mmAs=224mm2此時(shí)，p=0.08%<pm.n=0.2%,故需按最小配筋率進(jìn)行配筋，即：bh。As=。/q)Qmin=520mm查得選配4014250,Av=615Wo驗(yàn)算滿(mǎn)足適用條件。以上配筋計(jì)算可知，墻面板外側(cè)水平受拉鋼筋N2的分布為：全墻采用中14的鋼筋，間距為2

31、50mm。(2)豎向受力鋼筋內(nèi)側(cè)豎向收里鋼筋N4布置在靠填土一側(cè)，承受墻面板的豎直負(fù)彎矩，該筋向下伸入墻踵板不少于一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度，向上在距離墻踵板頂高H1/4處加上一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)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/2配筋。a. 跨中2L/3范圍內(nèi)的彎矩M=71.72kNm,代入基本公式得：lx9.6xl(XX)xx=300xAyY71.72xl06=lx9.6xl(XX)xx(260-)求得：x=30m/nAs=960mm2查表得選配4018250,As=1017/z2o驗(yàn)算滿(mǎn)足適用條件。b. 靠近扶肋兩側(cè)L/6部分的彎矩M=MD/

32、2=35.86kNmo同樣代入基本公式求得：x=14.8切9As=473mm2o此時(shí)，p=-=0.18%<pmin=0.2%,故需按最小配筋率進(jìn)行配筋，由以上可知，選配的鋼筋為：4014(3)250,As=615/wm2o所以，由上可知，墻面板內(nèi)側(cè)豎向受力鋼筋的分布為：每跨中部2L/3范圍采用中18鋼筋，間距為250mm；靠近扶肋兩側(cè)L/6范圍內(nèi)采用614鋼筋，間距為250mm。外側(cè)豎向受力鋼筋N5布置在墻面板的臨空一側(cè)，承受墻面板的豎向正彎矩，該鋼筋通長(zhǎng)布置，兼作墻面板的分布鋼筋用。由于正彎矩較小M=17.93kNm,由上面的計(jì)算可知，需按最小配筋率進(jìn)行配筋，故墻外側(cè)的鋼筋布置為：全墻

33、布置中14鋼筋，間距為250mm。(3) 墻面板與扶肋的U形拉筋連接墻面板與扶肋的U形拉筋N6,其開(kāi)口向扶肋的背側(cè)，該鋼筋每一支承受高度為拉筋間距水平板條的支點(diǎn)剪力Q,在扶肋水平方向通長(zhǎng)布置。由上面的計(jì)算可知，選配的U形鋼筋為中14,承受拉力作用，每個(gè)扶肋上U形鋼筋的個(gè)數(shù)為：N=9.6xl(XX)/3(X)=32根。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.該鋼筋位于墻踵板頂面,垂直于墻面板方向,其布置與鋼筋N4相同,該鋼筋一端插入墻面板一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)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

34、一半在距墻踵端減一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度處切斷。墻踵板的頂面和底面縱向水平受拉鋼筋N8,N9,承受墻踵板在扶肋兩端的負(fù)彎矩和跨中正彎矩.該鋼筋的切斷情況與N2,N3相同。墻踵板的選用材料跟墻面板的相同，墻踵板厚度為0.4m,屬于基礎(chǔ),所以混凝土保護(hù)層的厚度應(yīng)大于70mm,此處取為C=80mm.估計(jì)選配的鋼筋直徑為20mm,所以截面有效高度玲=400-80-亨=310嘰由前面的計(jì)算可知，墻踵板的支點(diǎn)負(fù)彎矩為M=-319.68kNm.帶入基本公式得：lx9.6xl000xx=300Av319.68x1()6=lx9.6xl00()xx(31()-g)求得：jc=138,As=4416mm2.查表得選配82

35、8120,As=4926?己驗(yàn)算滿(mǎn)足適用條件.跨中正彎矩M=191.8kNm,同樣可得：x=73",As=2336mm2查表得選配5025200,蟲(chóng)=2454"*,驗(yàn)算滿(mǎn)足適用條件.連接墻踵板與扶肋之間的U形鋼筋N10,其開(kāi)口向上.可在距墻踵板頂面一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)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. 墻趾板墻趾板的受力筋N1設(shè)置于墻趾板的底面,為了方便施工，將墻面板第33頁(yè)共37頁(yè)外側(cè)豎向受力筋N5彎曲作為墻趾板的受力筋.4. 扶肋扶肋背側(cè)的受拉筋Nil,應(yīng)根據(jù)扶肋的彎矩圖，選擇2-3個(gè)截面，

36、分別計(jì)算所需的拉筋根數(shù).為了節(jié)省混凝土，鋼筋Nil可以多層排列，但不得多于3層，其間距應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求，必要時(shí)可采用束筋，各層鋼筋上端應(yīng)按不需此鋼筋的截面再延長(zhǎng)一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度，必要時(shí)可將鋼筋沿橫向彎入墻踵板的底面.除受力鋼筋之外，還需要根據(jù)截面剪力配置箍筋，并按構(gòu)造要求布置構(gòu)造鋼筋.2. 4施工設(shè)計(jì)方案比選為了使支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加節(jié)約經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，對(duì)前面的兩種擋土墻設(shè)計(jì)所得進(jìn)行分析比較，選擇一種造價(jià)、工程量、施工工藝更為合理的方案作為施工設(shè)計(jì)。由上設(shè)計(jì)計(jì)算所得可知，重力式擋土墻的截面尺寸為頂寬1米，底寬5米，高9米，所使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20,估算材料用量可知,重力式擋土墻橫向沒(méi)延米所需

37、的混凝土用量為27平米。由于該擋墻的尺寸較大，施工架設(shè)模板難度較大。扶壁式擋土墻的截面尺寸為：墻面板高9.6米，厚度0.3米，墻底板寬4.3米，厚度0.4米，扶肋高9.6米，厚度0.6米，底寬3米。估算材料用量得每延米的混凝土用量為8.6平米，使用HRB335級(jí)鋼筋。顯然，重力式擋土墻所需的混凝土用量比扶壁式的大得多，因此所花費(fèi)的造價(jià)也要高，而且工程量巨大，施工難度高。一般情況下，坡高大于8米時(shí)不選擇采用重力式擋土墻作為支擋結(jié)構(gòu)。以上分析看出，該地段不宜采用重力式擋墻支護(hù)，而采用扶壁式擋墻支護(hù)，總體造價(jià)不高，經(jīng)濟(jì)合理，又符合墻高要求。故此工程采用扶壁式擋土墻作為施工組織設(shè)計(jì)方案。2.5扶壁式擋

38、墻結(jié)構(gòu)加固措施在選擇了扶壁式擋土墻作為施工方案設(shè)計(jì)，完成了擋土墻截面設(shè)計(jì)及穩(wěn)定、強(qiáng)度驗(yàn)算之后，必須采取必要的措施，以保證擋土墻的安全性。2.5.1基底拓展為減少基底壓應(yīng)力，增加抗傾覆的穩(wěn)定性，在墻趾處伸出一臺(tái)階，以拓寬基底，墻趾臺(tái)階寬度為25mm,臺(tái)階高寬比為3：2。2.5.2排水設(shè)計(jì)擋土墻排水措施的作用在于疏干墻后土體和防止地表水下滲，以免墻后積水形成靜壓力。良好的排水在寒冷地區(qū)可以減小回填土的凍脹壓力。排水措施主要包括(1) 截水溝。截水溝又稱(chēng)天溝，設(shè)置在挖方路基邊坡?lián)跬翂ζ马斠酝?，用以攔截并排除在山坡上流淌的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡不受流水沖刷，截水溝采用梯形截面，內(nèi)邊

39、坡的坡度為1：1,采用25cm厚的5號(hào)漿砌片石加固，并設(shè)置15cm厚的砂礫墊層。(2) 泄水孔。若已滲入墻后填土中的水，則應(yīng)將其迅速排出，通常在擋土墻的下部設(shè)置泄水孔。一般泄水孔的直徑為5-10cm,間距2-3cm,泄水孔應(yīng)高于墻前水位，以免倒灌。此外，在泄水孔入口附近應(yīng)用易滲的粗顆粒材料做反濾層，并在泄水孔入口下方鋪設(shè)粘土夯實(shí)層，防止積水滲入地基不利于墻的穩(wěn)定性。泄水孔的布置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)呈梅花樁式，以免在某一個(gè)面上形成軟弱層，影響擋土墻的穩(wěn)定性。(3) 排水溝。主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)的各種水源水流引至橋涵或路基范圍內(nèi)的指定地點(diǎn)。采用梯形截面，25cm厚5號(hào)漿砌片石加固，并設(shè)15cm厚砂礫墊

40、層。2.5.3沉降縫和伸縮縫的設(shè)置：為避免地基不均勻沉降引起墻身開(kāi)裂，需按墻高和地基性質(zhì)的變異，設(shè)置沉降縫，同時(shí)，為了減少與工砌體因收縮硬化和溫度化作用而產(chǎn)生裂縫，需設(shè)置伸縮縫。擋土墻的沉降縫和伸縮縫設(shè)置在一起，每隔10m設(shè)置一道，縫寬3cm,自墻頂做至基底，縫內(nèi)宜用瀝青麻絮、瀝青竹絨或涂以瀝青的木板等具有彈性材料，沿墻的內(nèi)、夕卜、頂三側(cè)填塞，填塞的深度為20cm.第三章畢業(yè)設(shè)計(jì)心得公路擋土墻是路基防護(hù)工程的重要組成部分。在山區(qū)公路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查、勘測(cè)，確定構(gòu)造物的形式與尺寸，運(yùn)用合適的理論計(jì)算土壓力，并進(jìn)行穩(wěn)定性和截面強(qiáng)度方面的驗(yàn)算，采取合理、可行的

41、措施，以保證擋土墻的安全性。扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)是在重力式擋土墻的基礎(chǔ)上因地制宜發(fā)展而來(lái)的，實(shí)際工程中，可采取聯(lián)合的結(jié)構(gòu)形式，其計(jì)算方法基本相同。對(duì)于多地震帶的地區(qū)，只要在地基應(yīng)力允許的條件下，應(yīng)盡量擴(kuò)大抗滑計(jì)算值。墻高小于8米，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，能就地取材，因此廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。1.3.2懸臂式擋土墻當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差或缺少石料而墻又較高時(shí)，通常采用懸臂式擋土墻，一般設(shè)計(jì)成L型，由鋼筋混凝土建造，墻的穩(wěn)定性主要依靠墻踵懸臂以上土重來(lái)維持。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋以承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小。1.3.3扶壁式擋土墻由墻面板、墻趾板、墻踵板和扶肋組成，即沿懸臂式擋土墻的墻長(zhǎng)方向，每隔一定距離增設(shè)一道扶肋，

42、把墻面板和墻踵板連接起來(lái)。適用于缺乏石料的地區(qū)或地基承載力較差的地段。當(dāng)墻高較高時(shí)，比懸臂式擋土墻更為經(jīng)濟(jì)。1.3.4錨定板及錨桿式擋土墻錨定板擋土墻是由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋置在填土中的錨定板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成，依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力維持其自身穩(wěn)定。與重力式擋土墻相比，具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造價(jià)低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于地基承載力不大的地區(qū)。設(shè)計(jì)時(shí),為了維持錨定板擋土墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力平衡，必須保證錨定板結(jié)構(gòu)周?chē)恼w穩(wěn)定和土的摩阻力大于由土自重和荷載產(chǎn)生的土壓力。錨桿式擋土墻是利用嵌入堅(jiān)實(shí)巖層的灌漿錨桿作為拉桿的一種擋土結(jié)構(gòu)。1.3.5加筋土擋土墻由墻面板、拉筋和填土三部分組成，借助于拉筋于填土間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力