悬臂式及锚杆挡土墙.ppt

5 悬臂式及扶壁式挡土墙,5.1 概述,（1）引言：重力式和轻型挡土墙,（2）悬臂式挡土墙的结构：立壁、趾板、踵板,（3）扶壁式挡土墙的结构 立壁、趾板、踵板、扶壁,（4）悬臂式和扶壁式挡土墙特点,（5）设计内容,墙身断面尺寸：试算法,钢筋砼结构设计：内力计算和配筋,（6）计算长度确定,墙身断面小、能发挥材料性能,构造简单、施工方便,自重轻、基底压力小,悬臂式：平面应变问题,扶壁式：取两施工缝之间为一节计算设计,5.2 悬臂式挡土墙,（1）组成及墙高,（2）立壁,5.2.1 墙身构造,（5）凸榫,（4）趾板,（3）踵板,5.2.2 土压力计算,5.2.2.1 填土表面为折线型或有局部荷载作用 库仑理论,（5-1）,（5-2）,（5-3）,5.2.3 墙身尺寸计算,5.2.3.1 踵板和趾板长度,（1）踵板长度由抗滑稳定性确定,1）路肩墙、墙顶均布荷载、面坡垂直,滑动力：,阻滑力：,安全系数：,（1）踵板长度由抗滑稳定性确定,2）路堑墙或路堤墙,（1）踵板长度由抗滑稳定性确定,3）面坡不垂直,（2）趾板长度由基底应力（偏心矩）控制,1）路肩墙,由力矩平衡知：,由力的平衡知：,（2）趾板长度由基底应力（偏心矩）控制,2）路堑墙或路堤墙,（3）底板长度,5.2.3.2 立壁和底板厚度,（1）按单筋矩形截面受弯承载力确定,对单筋矩形截面，满足一定的配筋率要求，截面有效厚度为：,（5-11a）,式中：b为截面宽度；Mj为弯矩； 砼安全系数； 为计算系数； 相对界限受压区高度； 配筋率； 纵向受拉钢筋设计强度；Ra混凝土抗压设计强度。,5.2.3.2 立壁和底板厚度,（2）按抗剪承载力确定,为防止斜裂缝开展过大和端部斜压破坏，截面有效厚度为：,（5-12）,式中：Qj为剪力；R为混凝土标号。,（3）弯矩和剪力计算,1）趾板（AB截面）,2）立壁,3）踵板,5.2.4 墙身稳定性及基底应力验算,5.2.5 墙身配筋和裂缝开展宽度计算,5.3 扶壁式挡土墙,（1）设计内容,（2）计算方法,5.3.1 墙面板和踵板,5.3.1.1 计算荷载,（1）墙面板,（2）踵板,5.3.1.2 弯矩,（1）各支点及跨中水平弯矩,1）与肋相交处的水平负弯矩,墙面板：,踵板：,5.3.1.2 弯矩,（1）各支点及跨中水平弯矩,2）肋跨中点处的水平正弯矩,墙面板：,踵板：,墙面板水平弯矩在竖直方向的分布图,（2）墙面板垂直弯矩,负弯矩：,正弯矩：,（3）踵板上的横向弯矩：构造配筋,5.3.1.3 肋间净距和肋外悬臂长度,（1）肋间净距,（2）肋外悬臂长度,5.3.2 肋,5.3.2.1 剪力和弯矩,5.3.2.2 宽度,受压区有效宽度,某悬臂式挡土墙如右图所示，墙高6m，顶宽0.3m，立壁面坡和背坡竖直，底板厚度0.5m，基础埋深1.0m。墙背填砂土重度 ，内摩擦角 ，填土表面无活载。地基土内摩擦角 ，基底摩擦系数f=0.4。抗滑动和抗倾覆安全系数分别为1.3和1.5 。试确定其踵板和趾板长度，并确定底板总长度。,课堂练习：,6 锚杆挡土墙,6.1 概述,（1）锚杆及锚杆挡土墙,（2）按墙面结构形式分类：肋柱式和板壁式,（3）分级锚杆挡土墙,（4）锚杆挡土墙的优点,6.2 土压力计算,（1）以库仑土压力理论为主计算,（2）分级挡土墙延长墙背法,6.2 土压力计算,（1）以库仑土压力理论为主计算,6.3 锚杆抗拔力计算,（1）锚杆抗拔力的影响因素,（2）由施工经验、理论计算和试验结果综合确定,（3）摩擦型和扩孔型灌浆锚杆,6.3.1 摩擦型灌浆锚杆的抗拔力,6.3.1.1 摩擦型灌浆锚杆抗拔力的来源,A,4,A,5,B,1,2,2,3,6.3.1.2 岩层锚杆抗拔力 取决于砂浆的握裹能力,锚杆的极限抗拔力：,（6-1）,式中，u为砂浆对于钢筋的平均握裹应力，取决于砂浆和钢筋之间的抗剪强度。,6.3.1.3 土层锚杆抗拔力 取决于地层和砂浆的摩阻力,（1）锚杆的极限抗拔力,（6-2）,式中， 为砂浆与孔壁的平均抗剪强度，取决于地层特性和砂浆质量，宜由现场拉拔试验确定。,（2）平均抗剪强度确定,锚杆孔壁与砂浆接触面的抗剪强度与以下三种破坏形式有关，即,砂浆接触面外围的地层剪切破坏；,沿着砂浆与孔壁的接触面剪切破坏；,接触面内砂浆的剪切破坏。,一般情况下，土层强度低于砂浆强度，且灌浆工艺良好，则取决于土层强度，即,（6-3）,法向压应力取决于地层压力和灌浆工艺，即,（6-4）,6.3.1.4 灌浆锚杆拉拔试验,（1）极限抗拔力宜由现场拉拔试验确定,（3）极限抗拔力的确定,（4）安全系数,（5）注意事项,长期强度,应力不均匀,（2）试验结果,6.3.2 括孔型灌浆锚杆的抗拔力,6.3.2.1 压缩桩法,（6-5）,（6-6）,（1）计算公式（土层）,（2）参数取值,（6-8）,（6-7）,（3）注意事项,6.3.2.2 柱状剪切法,（6-9）,6.4 构件设计,6.4.1 挡土板设计,（1）挡土板的基本构造,（2）板壁式锚杆挡土墙墙面板的基本构造,（3）挡土板内力计算的结构,（4）挡土板上的土压力,6.4.1.1 视挡土板为简支板的内力计算,（6-10）,（6-11）,6.4.1.2 视挡土板为双铰拱时的内力计算,水平推力:,（1）受力分析,竖直向支座反力,（6-12）,（6-13）,（6-14）,（2）内力:,（6-15）,（6-16）,隔离体受到的竖直向的力及其引起的弯矩,（6-18）,（6-17）,6.4.2 肋柱设计,（1）肋柱的基本尺寸,（2）肋柱的布设,6.4.2.1 肋柱的截面设计与布设,（3）肋柱基础埋深与结构,自由端,铰支端,固定端,（4）肋柱截面尺寸与配筋,6.4.2.2 肋柱的内力计算,弹性支座与刚性支座,刚性支座连续梁双支座和多支座,弹性支座连续梁五弯矩方程,（1）视肋柱为双支点悬臂梁的内力计算,土压力在肋柱法向的合力:,（6-19）,由肋柱底端的力矩平衡和力的平衡可得支座反力:,支座弯矩:,AB支座间任意截面弯矩:,支座剪力:,（2）视肋柱为连续梁的内力计算,1）三弯矩方程,对等截面梁，有,虚梁反力（示例）：,虚梁反力（表6-2）：,p,均布荷载简支梁,剪力图,弯矩图,Q,M,l,x,A,B,支座反力：,弯矩：,总弯矩：,支座虚梁反力：,2）下图结构的支座弯矩,以AB和BC跨建立三弯矩方程,以BC和虚跨CD建立三弯矩方程,联解得，,3）肋柱截面弯矩,AB跨截面弯矩：,由极值原理可求最大弯矩。同理可求BC跨截面弯矩。,p2,A,B,p1,px,RA,RB,x,l2,由力矩平衡和力的平衡求得支座反力，即,注：无支座弯矩作用时简支梁的弯矩,4）肋柱支座剪力,5）支座反力,6.4.2.3 肋柱底端支承应力验算,（1）容许应力法,（6-35）,1）基底应力验算,2）基脚侧向应力验算铰支端和固定端,3）基脚前边缘安全距离验算,（2）极限状态法（略）,6.4.3 锚杆设计,6.4.3.1 锚杆的主要类型,（1）普通灌浆锚杆,（2）预压锚杆,（3）预应力锚杆,（4）括孔锚杆,（5）楔缝式锚杆,6.4.3.2 锚杆的布置,2-3层，使肋柱弯矩分布均匀化,6.4.3.3 锚杆的材料和截面设计,（1）材料：钢筋等,（2）锚杆所受拉力,（3）有效截面积,（4）防锈储备和裂缝计算,6.4.3.4 锚杆的长度设计,（1）自由段长度和锚固段长度,（2）锚杆长度,硬质岩层,土层,6.4.3.5 锚杆与肋柱的连接,（1）螺母锚固,（2）弯钩锚固,（3）焊短钢筋锚固,6.4.3.6 锚杆的防锈措施,（1）防锈漆2遍+沥青浸渍玻璃纤维布包裹,（2）镀锌,（3）水泥砂浆充填+沥青麻筋塞缝,6.4.3.7 锚杆的倾斜度,（1）倾斜度10-45,（2）下层锚杆较上层锚杆平缓,6.4.4 板壁式锚杆挡土墙,（1）锚杆,（2）墙面板,（3）墙面板与锚杆的连接,水平间距1-2m,竖向布置2-3层,板的基本构造方形板、等厚30cm,结构计算连续梁（现浇）,6.5 结构稳定性分析Kranz理论,6.5.1 单层锚杆的稳定性分析,（1）结构分析最危险破裂面,（2）受力分析隔离体ABCV,（3）锚固体所受极限拉力的水平分力力矢图,（6-51）,（6-49）,（4）安全系数,（6-52）,（5）活载分析最