擋土墻設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

擋土墻設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：雙向四車道設(shè)計(jì)車速為80km/h的一級(jí)公路某橫斷面，設(shè)計(jì)荷載公路一I級(jí)，擬設(shè)一段路肩擋土墻（重力式擋土墻墻身材料采用7.5號(hào)砂漿，25號(hào)片石；衡重式擋土墻墻身材料采用10號(hào)砂漿，50號(hào)片石；懸臂式擋土墻墻身材料采用C30鋼筋混凝土）。路基填土（砂性土）高度為4m，基底為飽和的砂性土地基，基底摩擦系f=0.4,地基承載力130KPa，墻身分段長(zhǎng)度為10m?；靥钔翞樯邦愅粒瑑?nèi)摩擦角中=35°，墻背與填土間的摩擦角17.5°，容重為Y=18kN/m3。廣州市抗震設(shè)防烈度為7度（0.1g），只采取抗震構(gòu)造措施，計(jì)算不考慮地震作用。Q：墻底摩擦系數(shù)取值及其影響？地基土內(nèi)摩擦系數(shù)取值及其影響？墻后填土內(nèi)摩擦角取值及其影響？主動(dòng)土壓力受什么影響？地基承載力特征值提高系數(shù)（含墻趾值提高系數(shù)、墻踵值提高系數(shù)、平均提高系數(shù)）如何選定？不均勻沉降是什么原因?qū)е?？參?shù)如何體現(xiàn)？不同類型擋土墻的適用性如何？Q："'.「墻底摩擦系數(shù)取值及其影而？地基土內(nèi)摩擦系數(shù)取值及其影晌？墻后填土丙摩擦角取值及其影曲？ - 一居主動(dòng)I:壓力受什么影響？地基承載力特征值提高系數(shù)（含墻趾值提高系數(shù)、墻踵值提高系數(shù)、平均提高系數(shù)）如何選定？.不均勻沉降是什么原因?qū)е?？參?shù)如何體現(xiàn)？不同類型擋土墻的適用性如何？擋土墻的設(shè)計(jì)與驗(yàn)算(以極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的分項(xiàng)系數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)):進(jìn)行車輛荷載換算；利用有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中的相應(yīng)公式，計(jì)算主動(dòng)土壓力，求出土壓力的大小、方向及作用點(diǎn);設(shè)計(jì)擋土墻截面：先擬定墻身尺寸，然后進(jìn)行：抗滑穩(wěn)定性計(jì)算；抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算；基底應(yīng)力驗(yàn)算；截面應(yīng)力驗(yàn)算；擋土墻截面尺寸的調(diào)整與選取。畫(huà)出選用的擋土墻橫斷面圖，整理計(jì)算書(shū)等有關(guān)設(shè)計(jì)文件。一、擋土墻形式的選擇：選擇原則：用途、高度與重要性；地形、地質(zhì)條件；就地取材、經(jīng)濟(jì)、安全。重力式擋土墻(gravitybulkhead)靠自重保持穩(wěn)定，適用于H<5m的低墻。材料：塊石、磚、素砼(plainconcret)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、可就地取材，應(yīng)用較廣。缺點(diǎn)：工程量大，沉降大。懸臂式擋土墻(cantileverretainingwall)：靠墻踵懸臂以上的土重維持穩(wěn)定，墻內(nèi)鋼筋受拉力。適用性：重要工程；H>5米；地基質(zhì)量差(墻輕)；缺石料等。扶壁式擋土墻(buttressretainingwall):扶壁：間距一0.8?1.0H,其作用一增加抗彎性能，保持擋土墻整體性。材料：鋼筋混凝土(reinforcedconcrete)應(yīng)用：H>10米場(chǎng)所。優(yōu)點(diǎn)：工程量??；缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜、費(fèi)鋼材。4.錨桿式擋土墻(boltretainingwall):組成：預(yù)制鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿適用：重要工程，墻高已達(dá)H=27米。材料：鋼筋混凝土、鋼材。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造價(jià)低、施工方便。缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜。5.加筋土擋土墻(reinforcedfillwall)組成：面板(faceplate)、筋帶、填料(filling)三部分。優(yōu)點(diǎn)：(1)充分利用材料性能和土與筋帶的共同作用；擋墻結(jié)構(gòu)輕巧，便于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制(precast)、拼裝施工快；能抗寒，抗地震；造價(jià)低，可節(jié)省25?60%(與重力式比)常用拉筋材料：鋼筋混凝土、鍍鋅鐵皮、扁鋼和土工合成材料等。評(píng)價(jià)：錨桿式擋土墻利用錨定板的被動(dòng)土壓力來(lái)平衡主動(dòng)壓力，比加筋擋土墻靠金屬與土之間的摩擦力來(lái)平衡土壓力要優(yōu)越。二、 擋土墻初定尺寸以常用的重力式、懸臂式和扶壁式擋土墻為例，研究擋土墻型式選定后，初定其尺寸。擋土墻的高度H通常擋土墻的高度是由任務(wù)要求確定的，即使墻后被支擋的填土呈水平時(shí)為墻頂?shù)母叱?。有時(shí)，對(duì)長(zhǎng)度很大的擋土墻，也可使墻頂?shù)陀谔钔另斆?，而用斜坡連接，以節(jié)省工程量。擋土墻的頂寬擋土墻的頂寬為構(gòu)造要求確定，以保證擋土墻呈整體性，具有足夠的強(qiáng)度。對(duì)于砌石重力式擋土墻，頂寬應(yīng)大于0.5m，即2塊塊石加砂漿。對(duì)素混凝土重力式擋墻頂寬也不應(yīng)小于0.5m。至干鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋土墻頂寬不小于300mm。擋土墻的底寬擋土墻的底寬由整體穩(wěn)定性確定。初定擋土墻底寬B=0.5H?0.7H，擋土墻底面為卵石、碎石時(shí)取小值；墻底為粘性土?xí)r取高值。擋土墻尺寸初定后，經(jīng)擋土墻抗滑穩(wěn)定與抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算。若安全系數(shù)過(guò)大，則適當(dāng)減小墻的底寬；反之，安全系數(shù)太小，則適當(dāng)加大墻的底寬或采取其它措施。保證擋土墻既安全又經(jīng)濟(jì)。三、 擋土墻的驗(yàn)算(checkingcomputations):內(nèi)容：抗滑穩(wěn)定、抗傾覆(overturn)、承載力三方面1、作用在擋土墻上的力：kL..i1墻身自重w，作用于擋土墻的重心；主動(dòng)土壓力，作用于擋土墻墻背；被動(dòng)土壓力，作用于擋土墻前，設(shè)計(jì)中不考慮；基底反力：SV—垂直分力；SH—水平分力。

抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算:滑動(dòng)力：Pax=Pacos(6+￡),抗滑力：(P：+W川Pa=Pasin(6+￡)式中M一基底摩擦系數(shù)。要求：抗滑力/滑動(dòng)力=K>=1.3s懸臂式擋土墻：墻踵(wallheel)以上的土計(jì)入墻自重，再進(jìn)行驗(yàn)算。如達(dá)不到要求：加大W,即增大斷面尺寸；加大p，即墻底做砂石墊層；加大抗滑力，做逆坡；對(duì)軟土地基，其他方法都不經(jīng)濟(jì)或無(wú)效，加拖板：拖板與墻踵之間用鋼筋連接，拖板上土重W’可加大抗滑力。3、抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算要求：抗傾覆力矩—陽(yáng)傾覆力矩一5 司6

如果達(dá)不到要求：加大底寬，從而加大W；加大a，墻趾加長(zhǎng)；⑶做卸荷臺(tái)。在卸荷如以上的壓力不能傳到下面，故減少了主動(dòng)土壓力。M5-JT目的A4、地基承載力驗(yàn)算與偏心受壓相同，應(yīng)同時(shí)滿足:(1/2)(。max+°min(1/2)(。max+°min)<=fs<=1.2fmax式中f承載力標(biāo)準(zhǔn)值。四、墻后回填土的選擇理想的回填土卵石(scree)、礫石(gravel)、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角大，主動(dòng)土壓力系數(shù)小側(cè)作用在擋土墻上的主動(dòng)土壓力小，使墻節(jié)省工程量保持穩(wěn)定性。無(wú)疑，上述粗粒土為擋土墻后理想的回填土。可用的回填土細(xì)砂、粉砂(silt)、含水量接近最優(yōu)含水量的粉土、粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土，如當(dāng)?shù)責(zé)o粗粒土，外運(yùn)不經(jīng)濟(jì)，就地取材(uselocalmaterials)o不能用的回填土凡軟粘土、成塊的硬粘土、膨脹土(expandsoil)和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時(shí)或雨季(rainyseason)吸水膨脹都將產(chǎn)生額外的上壓力，對(duì)擋土墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，故不能用作墻后的回填土。五、墻后排水措施無(wú)排水措施的危害在擋土墻建成使用期間，如遇暴雨，使填土的重度增加，內(nèi)摩擦角減小，土的強(qiáng)度降低，導(dǎo)致填土對(duì)墻的土壓力增大，同時(shí)墻后積水，增加水壓力。若遇軟弱地基，則因土壓力增大造成擋土墻的破壞。排水措施的部位與構(gòu)造截水溝(catchwater)凡擋土墻后有較大的面積或擋山坡，則應(yīng)在填土頂面、離擋土墻適當(dāng)?shù)木嚯x設(shè)截水溝，把坡上、外部徑流截?cái)嗯懦＝厮疁系钠拭娉叽缫鶕?jù)暴雨集水面積計(jì)算確定，并應(yīng)用混凝土襯砌(liner)。截水溝縱向設(shè)適當(dāng)坡度。截水溝出口應(yīng)遠(yuǎn)離擋土墻。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。當(dāng)墻高H>12m時(shí)，可在墻的中部加一排泄水孔，一般泄水