悬臂式及锚杆挡土墙 PPT课件

1 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 2 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 3 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 4 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 5 2 2 1填土表面为平面或有均布荷载作用 朗肯理论 6 5 1 5 2 5 3 7 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 8 1 踵板长度 由抗滑稳定性确定 2 路堑墙或路堤墙 9 1 踵板长度 由抗滑稳定性确定 3 面坡不垂直 10 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 11 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 12 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 13 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 14 3 弯矩和剪力计算 15 1 趾板 AB截面 2 立壁 16 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 17 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 18 2 踵板 19 20 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 21 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 22 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 23 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 24 5 3 2肋 5 3 2 1剪力和弯矩 25 26 5 3 2 2宽度 受压区有效宽度 27 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 28 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 29 3 分级锚杆挡土墙 4 锚杆挡土墙的优点 30 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 31 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 32 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 33 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 34 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 35 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 36 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 37 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 38 2 参数取值 6 8 6 7 3 注意事项 39 6 3 2 2柱状剪切法 6 9 40 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 41 6 4 1 1视挡土板为简支板的内力计算 6 10 6 11 42 6 4 1 2视挡土板为双铰拱时的内力计算 43 水平推力 1 受力分析 竖直向支座反力 6 12 6 13 44 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 45 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 46 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 47 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 48 支座弯矩 AB支座间任意截面弯矩 49 支座剪力 50 2 视肋柱为连续梁的内力计算 1 三弯矩方程 51 对等截面梁 有 虚梁反力 示例 52 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 53 2 下图结构的支座弯矩 以AB和BC跨建立三弯矩方程 54 以BC和虚跨CD建立三弯矩方程 联解得 55 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 56 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 57 4 肋柱支座剪力 58 5 支座反力 59 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 60 2 基脚侧向应力验算 铰支端和固定端 61 3 基脚前边缘安全距离验算 2 极限状态法 略 62 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 63 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 64 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 65 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 66 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 67 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 68 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 69 3 锚固体所受极限拉力的水平分力 力矢图 70 6 51 6 49 4 安全系数 6 52 5 活载分析 最不利荷载组合分析 71 1 活载在隔离体之外 且 72 2 活载在隔离