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第三章挡土墙设计 概述挡土墙土压力计算挡土墙设计 1 第一节概述 用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物 各部分名称 一 挡土墙的用途 2 二 挡土墙的类型 3 路堑挡土墙 用于陡峭山坡的路堑底部 减少开挖或防止不良地质地段的边坡滑坡 4 路堤挡土墙 在陡峻山坡上填筑路堤时 用以支挡路堤下滑 收缩坡脚 减少填方量 保证沿河路堤不受水流冲刷 5 路肩挡土墙 支挡陡坡路堤下滑 抬高公路 收缩坡脚 减少占地 减少填方量 路肩挡土墙 6 山坡挡土墙 用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层 7 8 重力式挡土墙 依靠墙身自重支撑土压力并维持其稳定 分为带衡重台和不带横重台 适用范围 A C多用于路肩墙 路堤墙 B D多用于路堑墙 9 适用范围 路肩墙 路堤墙 衡重台上的填土重使墙体重心后移 增加了墙身的稳定 10 锚定式挡土墙 由立柱 挡土板和钢锚杆联合组成 由锚杆与岩体之间的锚固力使墙获得稳定 锚杆式挡土墙 11 锚定板式挡土墙 适用范围 墙高较大 石料缺乏或挖基因难地区 具有锚固条件 多用于路堑挡土墙 12 薄壁式挡土墙 由立壁和底板组成 依靠踵板上的填土重量来保证 悬臂式 扶壁式 13 加筋土挡土墙 由填土 拉筋条以及墙面板组成 通过填土与拉筋间的摩擦力来抵抗土压力 14 15 第二节挡土墙土压力计算 一 作用在挡土墙上的力系 主要力系 自重G及墙上的衡载 土压力 基底作用力 静水压力和浮力 附加力 洪水时的静水压力和浮力 动力压力 波浪冲击力 冻胀压力以及冰压力等 特殊力 地震作用 施工荷载 水流漂浮物的撞击力等 各种力的取舍 应根据挡土墙所处的具体工作条件 按最不利的组合作为设计的依据 16 一般情况下 只考虑主要力系 17 分类 静止土压力 主动土压力和被动土压力 18 基本假设 粒间仅有内摩擦力 且均匀 各向同性 滑裂面通过墙踵 且形成破裂棱体 挡土墙及破裂棱体均为刚体 破裂棱体达到平衡状态 一 挡土墙的土压力计算 19 土压力有多种计算图式 以路堤挡土墙为例 可分为5种图示 破裂面交于内边坡 荷载的内侧 中部和外侧 以及外边坡 破裂面交于内边坡 20 在力矢量三角形中 由正弦定理 Ea是破裂角 的函数 通过求导 可得最大土压力公式 21 破裂面交于路基面 a 交于荷载内侧 b 交于荷载中部 c 交于荷载外侧 22 a 交于荷载中部的主动土压力计算 最大土压力时破裂角 其中 23 b 交于荷载外侧 当交于荷载外侧和内侧时 但A0和B0表达式不同 c 交于荷载内侧 24 破裂面交于外边坡 25 第三节挡土墙设计 挡土墙的布置 1 位置的选择 路堑墙 边沟外侧 路肩墙 按路基宽布置 优先选用 路堤墙 墙高和圬工数量显著降低 山坡墙 设置在基础可靠处 主要内容 a 选择位置 b 确定断面形式 c 绘制横断面图等 26 2 纵向布置 a 确定墙长 起迄点 墙 路基衔接方式 b 分段 确定伸缩缝和沉降缝的位置 c 布置基础 纵坡坡度不宜太大 d 布置泄水孔 间距 数量和尺寸 27 3 横向布置确定墙身断面 基础形式和埋置深度 4 平面布置高 长的沿河曲线挡土墙须进行平面布置 28 1 墙身构造 挡土墙的构造 a 墙背 直线和折现 b 墙面 平面 坡度与墙背相协调 c 墙顶 宽度 顶帽 d 护栏 地形险峻 过高过长路肩墙的墙顶 29 2 基础a 基础类型 扩大基础 钢筋混凝土底板 拱形基础 台阶基础 b 基础埋置深度 土质地基 碎石 砾石和砂类地基 岩石地基 地质不良地段 30 4 沉降缝与伸缩缝a 沉降缝 避免不均匀沉降 b 伸缩缝 避免砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝 c 缝内填料 弹性的材料 胶泥 沥青麻筋或涂以沥青的木板等 沿内 外 顶三方填塞 当墙后为岩石路堑或填石路堤时 可设置空缝 31 32 33 挡土墙荷载的计算 34 荷载组合 一般地区 仅考虑主要力系 浸水地区 考虑附加力 地震地区 考虑地震力 挡土墙设计原则 1 承载能力极限状态a 整个或部分失去平衡 b 构件或连接部件超过其强度极限 或发生过度塑性变形而不适于继续承载 c 挡土墙结构变为几何不变体系 2 正常使用极限状态 35 承载能力极限状态表达式 注意 a 荷载效应和抗力 b 分项荷载系数 结构重要性系数和抗力安全系数 36 挡土墙稳定性验算 1 抗滑稳定性验算 37 土质地基 不陡1 5 岩石地基 不陡于1 3 a 设置倾斜基底 2 增加抗滑稳定性的措施 38 b 采用凸榫基底 39 3 抗倾覆稳定性验算 倾覆稳定方程 40 a 展宽墙址 b 改变墙面及墙背坡度 c 改变墙身断面类型 4 增加抗倾覆稳定性的措施 41 基底应力及合力偏心距验