擋土墻設計課件

擋土墻設計

第一節(jié)

概述◆擋土墻的作用、種類及用途1、擋土墻的作用支撐天然邊坡或人工填土邊坡，以保持土體穩(wěn)定。公路中主要用于支撐路堤、路塹、隧道洞口、橋梁兩端及河岸壁等。

2、擋土墻的設置種類及其各自用途路肩墻：護肩及改善綜合坡度路堤墻：收縮坡腳，防止邊坡或基底(對于陡坡路堤)滑動，沿河路堤則可防水流沖刷、減小河床占壓路塹墻：減少開挖，降低邊坡高度山坡墻：支擋坡上覆蓋層，可兼起攔石作用隧道及明洞口擋墻：縮短隧道或明洞口長度橋梁兩端擋墻：護臺及連接路堤，作為翼墻或橋臺

◆擋土墻的各部分名稱1、墻面（墻胸）

2、墻背（俯斜、仰斜、垂直）有直線形墻背和折線形墻背之分

3、墻頂

4、墻底（墻趾、墻踵）◆擋土墻的結(jié)構(gòu)類型（一）重力式擋土墻

重力式擋土墻靠自身重力平衡土體，一般型式簡單、施工方便、圬工量大，對基礎要求也較高。依據(jù)墻背型式不同，其種類有普通重力式擋墻、不帶衡重臺的折線墻背式重力擋墻和衡重式擋墻。

衡重式擋墻屬重力式擋墻；衡重臺上填土使得墻身重心后移，增加了墻身的穩(wěn)定性；墻胸很陡，下墻背仰斜，可以減小墻的高度和土方開挖；但基底面積較小，對地基要求較高。（二）錨定式擋土墻

錨定式擋土墻屬于輕型擋土墻，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，主要是靠埋置巖土中的錨桿的抗拉力拉住立柱保證土體穩(wěn)定的。

錨定板式則將錨桿換為拉桿，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)。（三）薄壁式擋墻

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。（四）加筋土擋土墻

加筋土擋土墻是由填土、填土中的拉筋條以及墻面板等三部分組成，它是通過填土與拉筋間的摩擦作用把土的側(cè)壓力削減到土體中起到穩(wěn)定土體作用的。

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)定及地基變形對其的影響，需要通過計算分析選用。（五）其它擋土墻

柱板式擋土墻（沿河路堤及基坑開挖中常用）

樁板式擋土墻（基坑開挖及抗洪中使用）

垛式擋土墻（又稱為框架式擋土墻）等等

第二節(jié)

擋土墻土壓力計算◆作用在擋土墻上的力系1、主要力系（經(jīng)常作用在擋土墻上的各種力）：擋土墻自重及位于墻上的衡載墻后土體的主動土壓力（包括超載）基底的支撐力與摩阻力墻前土體的被動土壓力浸水墻的常水位靜水壓力及浮力

2、附加力季節(jié)性或規(guī)律性作用于墻的各種力，如波浪沖擊、洪水

3、特殊力偶然出現(xiàn)的力，如地震力、水面物撞擊力等

?

一般地區(qū)，擋土墻設計僅考慮主要力系，在浸水地區(qū)應考慮附加力，地震地區(qū)還應考慮地震對擋土墻的影響，按最不利的組合進行設計?！魮跬翂靵鐾翂毫碚?/p>

擋土墻土壓力計算時應用了庫侖（Coulomb）土壓力理論，通過對墻背后破壞棱體的受力分析，得到土壓力的反力E是破裂角的函數(shù)，即，再求E的極值可以得到主動土壓力和被動土壓力。

1）庫侖法的適用條件：適應墻背傾斜、粗糙，墻后填土不水平。三條假定為：破裂面為平面、填料為砂性土(c=0)、破壞土體為剛體。

2)主動土壓力為E的極大值，因為土推墻，土壓力為不穩(wěn)定因素，最大值為最危險狀態(tài)；被動土壓力為E的極小值，因為墻推土，土壓力為穩(wěn)定因素，最小值為最危險狀態(tài)?！魮跬翂ν翂毫紤]1、主動土壓力與被動土壓力的區(qū)分：假定擋土墻處于極限移動狀態(tài)，土體有沿墻及假想破裂面移動的趨勢，則土推墻即為主動土壓力，墻推土即為被動土壓力。

2、路基擋土墻的土壓力考慮：路基擋土墻一般都有可能有向外的位移或傾覆，因此，在設計中按墻背土體達到主動極限平衡狀態(tài)考慮，且取一定的安全系數(shù)以保證墻背土體的穩(wěn)定。墻趾前土體的被動土壓力一般不計?！粢话銞l件下庫侖主動土壓力計算1、破裂面交于內(nèi)邊坡：2、破裂面交于路基面：

1）交于荷載中部

2）交于荷載外部

3）交于荷載內(nèi)部3、破裂面交于外邊坡：

◆大俯角墻背的主動土壓力

————

第二破裂面法土體并不沿墻背滑動，而是沿另一滑動面滑動，這一般是折線形重力墻背、懸臂墻或帶衡重臺的墻背，其傾角大于第二破裂面的傾角

i、且墻背上抗滑力大于下滑力的情況。一般仰斜擋土墻為避免土壓力過大，很少采用平緩背坡，不易出現(xiàn)

>

i的情況，不出現(xiàn)第二破裂面；衡重式擋墻的上墻或懸臂式墻，因采用的是假想的墻背，

=

，只要

>

i，即存在第二破裂面。（具體求解請自己課后研究）◆折線形墻背的土壓力計算*◆粘性土土壓力計算*◆不同土層的土壓力計算*◆有限范圍填土的土壓力計算*◆被動土壓力計算*◆車輛荷載的換算1、換算方法：換算為對應于墻后填料的一定高度的均布土層。

2、換算土層高：

h=q/

其中：墻高H2.0m時，q=20.0kN/?；墻高H10.0m時，q=10.0kN/?；墻高H在2.0m~10.0m時，q內(nèi)插取用

第三節(jié)

擋土墻設計◆擋土墻布置1、在橫斷面圖上進行擋土墻位置的選定確定出是路塹墻、路肩墻、路堤墻或浸水擋墻

2、在墻趾縱斷面圖上進行擋土墻的縱向布置：

1）分段，設伸縮縫與沉降縫

2）考慮始、末位置在路基及其它結(jié)構(gòu)處的銜接

3）基礎的縱向布置

4）布置泄水孔

3、墻身斷面及基礎的橫向布置

4、特殊擋墻的平面布置沿河擋墻繞避建筑物擋墻◆擋土墻構(gòu)造（重力式擋墻為例）1、墻身構(gòu)造（1）墻背仰斜：土壓力小，對基底前側(cè)的地面橫坡要求高俯斜：土壓力大，穩(wěn)定性及基底土壓力好垂直凸形折線衡重式（2）墻面（3）墻頂（4）護欄2、基礎（1）基礎類型：取決于基底應力大小情況，可有：墻身作基礎、擴大基礎、鋼筋混凝土基礎、臺階基礎、拱形基礎等（2）基礎埋置深度：考慮沖刷線及冰凍深度

3、排水設施（1）地面排水溝（2）泄水孔

4、沉降縫與伸縮縫◆擋土墻荷載計算方法1、荷載劃分及荷載組合(表6-3、6-4）

2、荷載抗震驗算（表6-5）

3、荷載設計方法擋土墻設計按“分項安全系數(shù)極限狀態(tài)”法進行（1）承載力極限狀態(tài)（傾覆失穩(wěn)；墻身或基礎強度不足）極限狀態(tài)分項荷載系數(shù)見表6-6

（2）正常使用極限狀態(tài)（外形變形等影響正常使用；裂縫等局部破壞；其它特定狀態(tài)）極限狀態(tài)的分項荷載系數(shù)除Ep取0.5外，其余均取1.0

（3）合力偏心距計算時的極限狀態(tài)分項荷載系數(shù)取值同正常使用極限狀態(tài)?！魮跬翂Ψ€(wěn)定性驗算1、抗滑穩(wěn)定性驗算檢查基底在土壓力、自重等作用下的摩阻力抵抗擋土墻滑動的能力。（式6-44）

2、抗傾覆穩(wěn)定性驗算

檢查墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的抵抗能力。

驗算結(jié)果如果不滿足以上要求，則穩(wěn)定性不夠，須改變墻身斷面尺寸重新核算?！艋讘昂狭ζ木囹炈?、基礎底面的應力

p=N/A2、偏心荷載作用

e=B/2-ZN

pmin及pmax的求算

3、地基承載抗力值

f=1.1fk

擋土墻的基底應力應不超過地基承載力，同時