《道路工程》第七章PPT课件

1 第7章挡土墙设计 2 7 1 1类型按位置 路肩墙 路堤墙 路堑墙 按材料 重力式 薄壁式 锚定式 垛式 加筋土式 7 1挡土墙的类型 构造和布置 挡土墙设置位置的分类 3 1 重力式靠墙体自重抵抗墙后土体压力来维持其稳定 材料 块石 砌砖 混凝土块 混凝土 特点 结构简单 施工方便 造价低 但圬土量大 使用很广 路堑墙可做成衡重式 使其受土重力作用增加稳定 节约断面 4 2 薄壁式悬臂式 扶壁式和板柱式 a 悬臂式 b 扶壁式 c 板柱式薄壁式挡土墙 5 3 锚定式按锚固方式分 锚杆式 锚定板式 和板桩式 a 锚杆式b 锚定板式 c 板桩式锚固式挡土墙 6 4 垛式垛式挡土墙通常采用钢筋混凝土预制杆纵横交错拼装成框架 内填土石 靠自重挡抗墙后土体推力 5 加筋土式由竖直墙面 水平拉筋和墙内填料组成加筋体 靠拉筋与填料之间摩擦力拉住墙面 形成复合整体结构 靠自重抵抗墙后土体压力 7 7 1 2构造挡土墙结构包括墙身 基础 填料 排水 接缝等 8 9 1 墙身石砌 墙顶宽 干砌 0 6m 浆砌 0 5m石料要求抗压强度Rc 30Mpa 砂浆为M5干砌墙顶0 5m范围采用M2 5砂浆砌筑墙顶也可采用C15混凝土浇筑 规格为厚40cm 宽60cm衡重式挡土墙上墙与下墙之比H1 H2 2 3 重力墙结构图 10 2 基础基础埋深 土 1 0m 冲刷线下1 0m 冻结线下0 25m 岩 除风化层应嵌入深度见表7 1 基础宽度在地基差时加宽 墙趾宽度不小于0 2m 高度按材料的刚性角确定 浆砌材料为35 混凝土为40 陡坡上做成台阶形 11 3 排水墙外排水 墙内设泄水孔 5 10cm 间距2 3m 下口距地面 0 3m 4 接缝防止地基不均匀沉降及温度变化 设沉降伸缩缝 间距10 15m 缝宽2 3cm 缝内充填胶泥或沥青板等 a 双排泄水孔 b 连续排水层挡土墙排水设施 12 7 1 3布置布置包括横向和纵向两方面横向布置 在路基横断面图上选定挡土墙的位置和形式 确定墙身断面 基础形式和埋深 排水设施 墙后填料 绘制有代表性挡土墙横断面图 纵向布置 在墙址纵断面图上布置并绘成挡土墙正面图 1 墙起止点和墙长 与其他结构物的连接方式2 按地基和地形分段 确定沉降伸缩缝位置3 确定各段墙基础 泄水孔位置 数量 尺寸 挡土墙正面图 13 14 7 2土压力计算7 2 1计算理论和公式1 朗金土压力理论楔体内处于朗金主动应力状态 作用于BV面任一深度主动土压力 z当 0时作用于BV面3分点处 方向平行填料表面 15 顶部作用有连续均布荷载 将荷载换成等代土层厚度h0 土压应力沿深度成梯形分布 作用点位置为 朗金理论使用条件 1 挡土墙不妨碍外破破裂面形成 即墙背倾角 外破裂角 2 外破裂面与墙背土楔不沿墙背下滑而与墙一起移动 即墙背总压力与墙背法线夹角 墙背摩擦角 假想墙背 3 墙后填料表面为平面 16 2 库仑理论式中G F 滑动土楔重力和断面积 破裂面与竖直面夹角破裂角 墙背受土压力呈三角分布 作用三分点处与水平成 角库仑理论 适用于各种填料表面形状和荷载位置 但墙背必须为平面 17 a 延长墙背法 b 均布超载法折线墙背土压力计算 a 朗金方法 b 库仑方法悬壁式挡土墙土压力计算 18 7 2 2不同情况下的土压力1 粘性土的土压力采用增大内摩擦角数值方法考虑粘聚力作用 称之为换算内摩擦角 一般粘性土 增大5 10 2 有限范围内的土压力3 成层土压力 19 20 5 浸水时土压力砂性土填料 式中Eb 浸水墙土压力 Ea 浸水土压力 Eb 浮力减少土压力 填料未浸水容重和浮容重 Hb 计算水位墙高 K 土压力系数 土压力作用点Zb 式中Za 填料未浸水时土压力作用点高度 21 6 地震作用下的土压力地震时 墙后土楔自重G引起水平地震惯性力Q作用于土楔重心并指向墙体 合力为 式中 地震角 重力与地震力合力Gs偏离竖直线角度 实际计算时可以采用代入库仑公式中算地震土压力 22 7 2 3土工参数选取1 填料容重 和计算内摩擦角 填筑时采用试验测定 原状土用天然容重和 2 墙背摩擦角 1 墙背光滑 排水不良 0 2 一般石砌 排水良好 1 2 3 台阶形石砌墙背 排水良好 2 3 4 第二破裂面或假象墙背 23 7 3挡土墙验算7 3 1作用力系重力W 主动土压力Ea 被动土压力Ep 浸水地区考虑浮力作用 地震地区考虑地震力作用 验算时将以上荷载进行组合 主要 附加 地震 24 7 3 2滑动稳定性验算挡土墙抵抗沿基底滑移的能力 采用抗滑稳定系数Kc表征 式中Kc 抗滑稳定系数 基底摩阻力 抵抗挡土墙滑动的能力 N T 挡土墙作用于基底面上法向合力和切向合力 f 基底摩擦系数 主要或附加组合 Kc 1 3 地震组合 Kc 1 1 当地基Kc不能满足要求时 采用以下措施提高Kc 1 改善地基 2 倾斜地基 3 凸榫地基 25 7 3 3倾覆稳定验算挡土墙抵抗绕墙趾向外转动而倾覆的能力 用抗倾覆系数K0表示 主要组合 K0 1 5附加组合 K0 1 3地震组合 K0 1 2K0小于上述值时 采用增大稳定力矩减少倾覆力矩措施 1 展宽基底特别是墙趾处2 改变墙面和墙背坡度3 改变墙身断面形式 改衡重式 26 7 3 4基底应力验算式中B 基底宽度 e 基底合力偏心距 ZN 基底合力的法向分力N对O点的力臂 当e B 6 3 0时 重分布算基底最大压应力 a e