文學第六章?lián)跬翂υO計2課件

1、第六章 擋土墻設計 廣州大學土木工程學院吳曠懷 教授Tel: 020-3936 6662Superpave Models13rd Annual CEE Advisory Council Meeting薄壁式擋土墻 薄壁式擋土墻是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括懸臂式和扶壁式兩種主要型式。 懸臂式擋土墻由立壁和底板組成，有三個懸臂，即立壁、趾板和踵板。當墻身較高時，可沿墻長一定距離立肋板（即扶壁）聯(lián)結(jié)立壁板與踵板，從而形成扶壁式擋墻；老路加固時，考慮扶壁難以在踵板側(cè)做，也可考慮將其做在趾板側(cè)，同樣可以發(fā)揮作用，但須進行設計計算確定。第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models2第八節(jié) 輕型擋土墻薄壁式

2、擋土墻懸臂式和扶壁式結(jié)構(gòu)示意圖Superpave Models3第八節(jié) 輕型擋土墻薄壁式擋土墻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，基底應力小。特點：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)揮材料的強度性能，能適應承載力較低的地基。一般情況下，墻高6m以內(nèi)采用懸臂式，6m以上采用扶壁式。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。Superpave Models4懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)受力示意第八節(jié) 輕型擋土墻薄壁式擋土墻懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)示意 Superpave Models5設計步驟：1、先確定各構(gòu)

3、件的概略幾何尺寸 按地基承載力、基底合力偏心距要求及擋土墻的抗滑動穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性等外部穩(wěn)定條件，通過試算法求出。需要時應對墻體可能發(fā)生的深層滑動穩(wěn)定性進行驗算。2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計 內(nèi)力計算，配置鋼筋及構(gòu)件變形與裂縫寬度驗算，在此過程中往往需要調(diào)整構(gòu)件截面幾何尺寸。部影響外部穩(wěn)定性。第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models6第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計1、土壓力計算Superpave Models72、底板寬度計算1）夾塊寬度=立壁底部寬度B22）踵板寬度B3受擋土墻抗滑穩(wěn)定性要求控制（1）路肩墻，墻頂有均布荷載，立臂面垂直時，路堤墻或路塹墻 容

4、重修正系數(shù)第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models82、底板寬度計算（2）路堤墻或路塹墻，墻頂坡角為，胸坡垂直時B3由試算法求出（3）墻胸面坡坡度1：m，胸坡修正 B3Kc容許抗滑穩(wěn)定系數(shù)第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models93）墻址板寬度B1高墻受抗傾覆穩(wěn)定性控制，一般由基底應力或偏心距控制，并要求墻踵處的基底不應出現(xiàn)拉應力。e B/6,令e B/6近似認為N作用于墻踵板和立臂底部寬度的中部，即距墻踵(B2+B3)/2處,穩(wěn)定力矩為：（續(xù)）2、底板寬度計算第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models10

5、第八節(jié) 輕型擋土墻2、底板寬度計算可得：分析：路肩墻，無車輛荷載作用， M0=HEx/3路肩墻，墻頂均布荷載作用， M0=HEx/3一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models112、底板寬度計算可得：分析：路堤墻或路塹墻，計算高度H=H+B3tg ，第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models12第八節(jié) 輕型擋土墻4）底板寬度 如果基底應力偏心距不能滿足，則應加寬B1，如地基承載力較低，致使墻址板過寬，可適當增大墻踵板的寬度一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models133、底板厚度計算按結(jié)構(gòu)要求和強度要求：A、結(jié)構(gòu)要求趾板端部0.30m，趾板與踵板

6、同厚，踵板一般水平設置墻址板寬度一般可取墻高的1/201/5，底板總寬度B一般為墻高的0.50.7倍，當墻后地下水位較高，且軟弱地基時，B可增大到1倍墻高或更大。B、按強度計算 配筋要求和斜裂縫寬度，兩者取大值。第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models141）趾板彎矩和剪力（A-A斷面）:3、底板厚度計算第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models152）踵板彎距和剪力3、底板厚度計算第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models163）厚度計算a. 按配筋率要求b、按斜裂縫寬度要求3、底板厚度計算第八節(jié) 輕型擋土

7、墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models174、立壁厚度計算按結(jié)構(gòu)要求和強度要求：A、結(jié)構(gòu)要求立壁最小1520cm，路肩墻20cm。立臂內(nèi)側(cè)宜做成豎直面，墻胸做成陡于1：0.1，一般為1：0.020.05。當擋土墻高度不大時，立壁可等厚，墻較高時，宜在立壁下部將截面加寬B、按強度計算 配筋要求和斜裂縫寬度，兩者取大值。第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models18立壁彎矩及剪力計算:4、立壁厚度計算第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models193）厚度計算a. 按配筋率要求b、按斜裂縫寬度要求4、立壁厚度計算第八節(jié) 輕型擋土

8、墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models205、懸臂式墻墻身穩(wěn)定性及基底應力驗算懸臂式擋土墻底驗算內(nèi)容：1、抗滑穩(wěn)定性2、抗傾覆穩(wěn)定性3、基底應力及合力偏心距4、墻身截面強度 控制截面： 4.1立壁：底部、2/3立壁高， 1/3立壁高 4.2墻踵板：根部， 墻踵板寬度 4.3墻址板：根部， 墻址板寬度與重力式相同第八節(jié) 輕型擋土墻一、懸臂式擋土墻設計Superpave Models21錨定式擋土墻 錨定式擋土墻也屬于輕型擋土墻，通常包括錨桿式和錨定板式兩種。 錨桿式擋土墻主要由預制的鋼筋混凝土立柱和擋土板構(gòu)成墻面、與水平或傾斜的鋼錨桿聯(lián)合作用支擋土體，主要是靠埋置于巖土中的錨桿的

9、抗拉力拉住立柱保證土體穩(wěn)定的。 錨定板式擋土墻則將錨桿換為拉桿，在其土中的末端連上錨定板。它不適于路塹，路堤施工容易實現(xiàn)。第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models22第八節(jié) 輕型擋土墻錨定式擋土墻特點： (1)結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，使擋土墻的結(jié)構(gòu)輕型化，與重力式擋土墻相比，可以節(jié)約大量的圬工和節(jié)省工程投資；(2)利于擋土墻的機械化、裝配化施工，可以減輕笨重的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率；(3)不需要開挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困難，并利于施工安全。 缺點：施工工藝要求較高，要有鉆孔、灌漿等配套的專用機械設備，且要耗用一定的鋼材。 使用場合：一般適用于巖質(zhì)路塹地段，但其他具有錨固條件的路塹墻也

10、可使用，還可應用于陡坡路堤。 Superpave Models23第八節(jié) 輕型擋土墻錨桿抗拔力 錨桿抗拔力的確定是錨桿擋土墻設計的基礎，它與錨桿錨固的形式、地層的性質(zhì)、錨孔的直徑、有效錨固段的長度以及施工方法、填注材料等因素有關。錨桿的類型摩擦型灌漿錨桿；擴孔型灌漿錨桿Superpave Models24二、錨桿式擋土墻第八節(jié) 輕型擋土墻錨桿擋土墻是利用錨桿技術(shù)形成的一種擋土結(jié)構(gòu)物。錨桿是一種新型的受拉桿件，它的一端與工程結(jié)構(gòu)物聯(lián)結(jié)，另一端通過鉆孔、插人錨桿、灌漿、養(yǎng)護等工序錨固在穩(wěn)定的地層中，以承受土壓力對結(jié)構(gòu)物所施加的推力，從而利用錨桿與地層間的錨固力來維持結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。Superpave

11、 Models25二、錨桿式擋土墻第八節(jié) 輕型擋土墻b)壁板式a)柱板式Superpave Models26二、錨桿擋土墻(一)、構(gòu)造與布置1、鋼筋混凝土墻面和鋼錨桿組成 墻面預制肋柱和擋土板組成(板柱式和板壁式) 錨桿楔縫式和灌漿式 楔縫式直徑3850mm，深度35m,壓注水泥砂漿，防銹和提高錨桿抗拔力用于巖石邊坡防護與加固工程 灌漿錨桿直徑100150mm，壓注水泥砂漿：如用于土層，則加壓灌漿或內(nèi)部擴孔預壓錨桿或擴孔錨桿，多用于路塹擋土墻 肋柱和墻面板C20。第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models27二、錨桿擋土墻2、可設單級墻或雙級墻，每級墻高 8m，多級墻間設置寬度2m的平

12、臺，下兩級墻的肋柱宜交錯布置。3、肋柱式間距宜為2.03.0m，肋柱宜垂直布置或向填土一側(cè)仰斜，仰斜度不應大于1：0.05。 4、每級肋柱上的錨桿層數(shù)，可設雙層或多層。錨桿可按彎距相等或支點反力相等的原則布置，向下傾斜。每層錨桿與水平面的夾角宜控制在150200之間，錨桿層間距不小于2.0m。5、肋柱受力方向的前后側(cè)面內(nèi)應配置通長受力鋼筋，鋼筋直徑不應小于12mm6、墻面板宜采用等厚度板，板厚不得小于0.3m,預制墻面板應預留錨桿的錨定孔。第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models28二、錨桿擋土墻（二）錨桿擋土墻設計1、土壓力計算 一般庫侖理論，多級墻下墻按延長墻背法2、擋土板內(nèi)力計

13、算 擋土墻是以立柱為支座的簡支梁。 擋土板高h上下兩邊緣的單位壓力擋土板沿墻高歸并為23種類型 第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models29二、錨桿擋土墻3、立柱的內(nèi)力計算1）當上墻立柱僅有兩根錨桿且底端為自由端，可假定為兩端為懸臂的簡支梁2）當上墻立柱僅有兩根錨桿且底端視為鉸接，按連續(xù)梁計算3）當立柱有兩根以上錨桿且底端視為固定時，按一端固定的連續(xù)梁計算第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models30二、錨桿擋土墻3、立柱的內(nèi)力計算 1）當上墻立柱僅有兩根錨桿且底端為自由端，可假定為兩端為懸臂的簡支梁第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models31二、錨桿擋土墻2）當上

14、墻立柱僅有兩根錨桿且底端視為鉸接，按連續(xù)梁計算第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models32二、錨桿擋土墻3）當立柱有兩根以上錨桿且底端視為固定時，按一端固定的連續(xù)梁計算第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models33二、錨桿擋土墻4、錨桿設計 軸心受拉構(gòu)件，按容許應力法設計截面。錨桿截面設計第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models34二、錨桿擋土墻4、錨桿設計 錨桿長度設計結(jié)構(gòu)長度錨固段長度Le第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models35二、錨桿擋土墻錨桿與立柱的連接第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models36三、錨定板式擋土墻第八節(jié) 輕型擋土墻錨

15、定板擋土墻按墻面結(jié)構(gòu)形式分為柱板式和壁板式兩種。柱板式擋土墻的墻面由肋柱與擋土板拼裝而成，根據(jù)運輸和吊裝能力可采用單根柱，也可以分段拼接，上下肋柱之間用榫連接。 Superpave Models37三、錨定板擋土墻(一)、構(gòu)造1、鋼筋混凝土墻面和鋼拉桿、錨定板組成 肋柱和墻面板 C20。肋柱條形基礎C152、宜用于缺少石料地區(qū)的路肩墻或路堤式擋土墻，不應建筑與滑坡、坍塌、軟土及膨脹土地區(qū)。3、肋柱式間距宜為1.52.5m，肋柱宜垂直布置或向填土一側(cè)仰斜，仰斜度不應大于1：0.05。第八節(jié) 輕型擋土墻與錨桿擋土墻的主要區(qū)別：都依靠鋼拉桿的抗拔力來保持墻身穩(wěn)定錨桿擋土墻的錨桿系插入穩(wěn)定地層的鉆孔中

16、，抗拔力主要來源于灌漿錨桿與孔壁之間的黏結(jié)強度錨定板擋土墻的鋼拉桿及其端部的錨定板都埋設在人工填土中，抗拔力主要來源于錨定板前的填土的被動抗力Superpave Models38錨定板與錨桿擋土墻的主要區(qū)別：第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models39三、錨定板擋土墻（二）錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性1、群錨理論土墻假定2、雙拉桿設計理論第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models40三、錨定板擋土墻（二）錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性1、群錨理論土墻假定第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models41三、錨定板擋土墻（二）錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性2、雙拉桿設計理論折線滑動面假定垂

17、直邊界條件：第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models42三、錨定板擋土墻（二）錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性2、雙拉桿設計理論折線滑動面假定俯斜邊界條件：第八節(jié) 輕型擋土墻Superpave Models431、概述加筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的支擋結(jié)構(gòu)物。加筋土是一種在土中加入拉筋的復合土，它利用拉筋與土之間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力削減到土體中，改善土體的變形條件和提高土體的工程性能，從而達到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻由填料、在填料中布置的拉筋以及墻面板三部分組成。加筋土擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，對地基變形適應性大，建筑高度也可很大，適用于填土路基；但須考慮其擋板后填土的滲水穩(wěn)定及地基變

18、形對其影響，需要通過計算分析選用。第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models441、概述材料 柔性：鋼板 鋁板 塑料板 多做成槽型 剛性：鋼筋混凝土 多做成三角形第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models45加筋條 金屬類片狀和棍狀 塑料類網(wǎng)狀土工格珊，土工布，樹脂網(wǎng) 混凝土肋鋼筋混凝土板條 58cm 楔型填料多為摩擦力大，透水性好，對筋條無腐蝕作用，如砂礫石、礫卵石，也可用一般土作用：加強作用隔離作用排水防沖第九節(jié) 加筋土擋土墻1、概述Superpave Models46破壞型式內(nèi)部破壞拉脫（摩擦力不夠） 內(nèi)部穩(wěn)定分析 拉斷（強度不足）外部破壞 加筋體滑動 傾覆 撕裂 外

19、部穩(wěn)定性分析第九節(jié) 加筋土擋土墻1、概述Superpave Models47第九節(jié) 加筋土擋土墻加筋體面板基礎埋置深度 錯臺與墊層橫斷面圖 加筋土橋臺類型圖：a)整體式；b)內(nèi)置組合式；c)外置組臺式 1、概述加筋土擋土墻橋臺的基本類型和基礎的基本要求Superpave Models48第九節(jié) 加筋土擋土墻2、加筋土擋土墻的形式常見的加筋土擋土墻形式有下列幾種：(1)單面式加筋土擋土墻；(2)雙面式加筋土擋土墻，雙面式中又分為分離式、交錯式以及對拉式加筋土擋土墻；(3)臺階式加筋土擋土墻(4)無面板加筋墻。 加筋土示意圖Superpave Models49第九節(jié) 加筋土擋土墻3、加筋體構(gòu)造與材

20、料（1）橫斷面和面板加筋體橫斷面形式加筋土面板形式Superpave Models50第九節(jié) 加筋土擋土墻3、加筋體構(gòu)造與材料（2）填料填料是加筋體的主要材料，由它與加筋產(chǎn)生摩擦力。要求：易于填筑與壓實能與拉筋產(chǎn)生足夠的摩擦力；滿足化學與電化學要求；水穩(wěn)定性好。通常填料優(yōu)先選擇具有一定級配、透水性好的砂類土、碎(礫)石類土。摩擦力大粗粒料中不得含有尖銳的棱角，以免在壓實過程中壓壞拉筋。當采用黃土、粘性土及工業(yè)廢渣時應做好防水、排水設施和確保壓實質(zhì)量等。 Superpave Models51第九節(jié) 加筋土擋土墻3、加筋體構(gòu)造與材料（3）拉筋(1)抗拉能力強，延伸率小，蠕變小，不易產(chǎn)生脆性破壞；(

21、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，施工簡便。種類：鋼帶；鋼筋混凝土帶； 聚丙烯土工帶； 鋼塑復合帶。Superpave Models523、加筋體構(gòu)造與材料加筋體面板基礎埋置深度要求：第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models533、加筋體構(gòu)造與材料錯臺與墊層：第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models543、加筋體構(gòu)造與材料橋臺類型圖式：第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models554、加筋土擋土墻的填土壓實要求填土范圍路槽底以下深度（cm）壓實度（%）高速、一級公

22、路二、三、四級公路距面板1.0m以外080969480以下9493距面板1.0m以內(nèi)全部墻高9392加筋體填料壓實度要求第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models56 加筋體筋帶的斷面積、長度以及加筋體的穩(wěn)定性，應通過加筋體內(nèi)部和外部的穩(wěn)定性分析確定。加筋體中活動區(qū)與穩(wěn)定區(qū) 加筋擋土墻 總體平衡法驗算5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻內(nèi)部和外部的穩(wěn)定性分析：加筋體筋帶的斷面積、長度加筋體的穩(wěn)定性Superpave Models57地震區(qū)擋土墻與橋臺的驗算范圍：5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models58筋帶抗拔安全系數(shù)及基底滑移、傾覆、整

23、體滑動穩(wěn)定系數(shù)：筋體與基底的摩擦系數(shù)：5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models591、加筋體中活動區(qū)與穩(wěn)定區(qū)5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models60簡化破裂面上下兩部分高度：5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻1、加筋體中活動區(qū)與穩(wěn)定區(qū)Superpave Models611、加筋體中活動區(qū)與穩(wěn)定區(qū)加筋體頂面在水平荷載作用下，深度zi處的側(cè)向力：5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models622、加筋擋土墻加筋體土壓力系數(shù)，：5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superp

24、ave Models632、加筋擋土墻路堤式擋土墻在車輛荷載作用下：5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models643、總體平衡法驗算5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models65基礎底面地基承載力驗算5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models66抗滑穩(wěn)定驗算抗傾覆穩(wěn)定驗算5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models67整體抗滑穩(wěn)定驗算5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models68設錯臺加筋土擋土墻計算與不設錯臺擋土墻相同。5、加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計算第九節(jié) 加筋土擋土墻Superpave Models69第九節(jié) 加筋土擋土墻6、內(nèi)部穩(wěn)定性加筋土擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定性有關的破壞形式有以下兩種： （1）由于拉筋開裂造成的斷裂（2）由于拉筋與填土之間結(jié)合力不足造成的加筋體斷裂 Superpave Models70第九節(jié) 加筋土擋土墻7、外部穩(wěn)定性加筋土擋土墻的外