道路工程挡土墙PPT课件

挡土墙设计 第一部分概述 一 挡土墙定义 挡土墙是指承受土体侧压力 支撑路基填土或者山坡土体 防止填土或体变形失稳的墙式构造物 稳定路堤和路堑边坡 减少土石方工程量和占地面积 防止水流冲刷路基 并经常用于整治坍方 滑坡等路基病害 分类 按照挡土墙在路基横断面上的位置 挡土墙可分为路肩墙 路堤墙 路堑墙 浸水墙 山坡墙及抗滑墙等类型 二 使用场合 1 路堑挡土墙山坡陡峭 降低边坡高度 减少开挖或者地质不良 防止滑坡 2 山坡挡土墙 设置与路堑或路堤上方 用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层 破碎岩层和山体滑坡 3 路肩挡土墙 加强边坡稳定 收缩坡角 减少填方 4 路堤挡土墙 收缩坡脚 减少填方防止路堤边坡或基底滑动 三 常用类型及使用范围1 重力式挡土墙地基良好 非地震和沿河受水冲刷地区 衡重式 利用衡重台上部填土的下压作用和全墙重心的后移 增加墙身稳定 2 锚定式挡土墙锚定式挡土墙可分为锚杆式和锚定板式两种 1 锚杆式由钢筋混凝土立柱 钢筋混凝土墙板和锚杆组成 依靠锚固在岩层内的锚杆的水平拉力来承受土体侧压力的挡土墙 2 锚定板式 锚定板式挡土墙是指由钢筋混凝土墙板 拉杆 锚定板以及其间的填土共同形成的一种组合挡土结构 它借助于埋在填土内的锚定板的抗拔力抵抗侧向土压力 保持墙的稳定 3 薄壁式挡土墙 1 悬臂式 由立壁 墙趾板和墙踵板三个钢筋混凝土悬臂式构件组成的挡土墙 主要依靠墙踵板上的填土重量来保证稳定 3 薄壁式挡土墙 2 扶壁式 每隔一定距离加设一道扶壁 肋板 将立壁与踵板连接起来的挡土墙 主要依靠腹板上的填土量来保证 共同特点 自重轻 做工省 适用于墙高较大 地质条件一般 需用一定量的水泥钢筋 施工工艺复杂 4 加筋式挡土墙 放置拉筋材料 填土压实 通过填土与拉筋间的摩擦作用 把土的侧压力传给拉筋 拉筋拉住面板 特点 柔性结构 对地基变形适应性大 建筑高度大 节约投资30 70 经济效益大 第二部分重力式挡土墙构造与布置 常用重力式挡土墙组成 墙身 基础 排水设施 伸缩缝 1 墙身构造 墙背 仰斜 垂直 俯斜 凸形折线式 衡重式 一 挡土墙的构造 墙面 平面 地面较陡 坡度1 0 05到1 0 20地面平缓 坡度1 0 20到1 0 35墙顶 最小宽度 浆砌挡土墙不小于50厘米干砌不小于60厘米钢筋混凝土不小于20厘米护栏 地形险峻地段 过高过长路肩墙的墙顶定设置护栏 2 基础类型 扩大基础1地基承载力不足钢筋混凝土底板2地基承载力过小换填地基3软弱土层台阶基础4挡土墙修筑在陡坡上拱型基础5地基有长短缺口或挖基困难基础埋置深度 无冲刷时 天然地面以下至少1米有冲刷时 在冲刷线以下1米受冻胀影响时 冻胀线以下不小于0 25米 对于岩石地基 应清除表面风化层 当风化层较厚难以全部清除时 可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中 3 排水设施目的 疏干墙后土体 防止地面水下渗 防止墙后积水形成静水压力等主要措施 设置地面排水沟 夯实回填土顶面和地面松土 防止雨水及地面水下渗 路堑挡土墙墙趾到边沟予以铺砌加固 以防止边沟水渗入基础 设置墙身泄水孔 排除墙后水 当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时 应在最低一排泄水孔至墙顶以下0 5m的范围内铺设厚度不小于0 3m的砂卵石排水层 4 沉降伸缩缝地基不均匀沉陷引起墙身开裂 即沉降缝 墙体伸缩产生裂缝 即伸缩缝 根据地形及地质情况 每隔10 15米设一道沉降伸缩缝 填料 胶泥填塞 沥青麻筋或涂以沥青的木板 渗水量大 冻寒严重地区 当墙背为填石或冻寒不严重时 可仅留空缝 不嵌填料 第三部分挡土墙稳定性验算 一 作用在挡土墙上的力系作用在挡土墙上的力系 按其作用性质分为主要力系 附加力系和特殊力 一 主要力系1 挡土墙自重G 2 主动土压力Ea 3 被动土压力Ep 4 基底的法向反力N及摩擦力T 二 附加力系附加力系是季节性作用于挡土墙的各种力 三 特殊力特殊力是偶然出现的力 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 常用作用 或荷载 组合 二 土压力计算 主动土压力 当挡土墙向外移动 位移或倾覆 时 土压力随之减少 直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态 此时作用于墙背的土压力 用Ea表示 被动土压力 当墙向土体挤压移动 土压力随之增大 土体被推移向上滑动处于极限平衡状态 此时土体对墙的抗力 用Ep表示 路基挡土墙一般都可能有向外的位移或倾覆 因此 在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态 通常挡土墙前的被动土压力可不计算 当基础埋置较深且地层稳定 不受水流冲刷和扰动破坏时 可计入被动土压力 三 挡土墙的破坏形式 1 沿基础滑动而造成的破坏 2 墙身绕墙趾转动而发生倾覆破坏 3 因基础产生过大的或不均匀的沉陷而引起的墙身倾覆 4 因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏 四 挡土墙设计验算项目 五 挡土墙稳定性验算 一 抗滑稳定性验算抗滑稳定性用抗滑稳定性系数Kc表示 即抗滑力与滑动力之比 增加抗滑稳定性的措施 1 采用倾斜基底 土质地基不陡于1 5 岩石地基不陡于1 3 2 采用凸榫基础 3 更换基底土层 以增大基础底面与地基之间的摩擦系数 4 改变墙身断面形式尺寸增大垂直力系 二 抗倾覆稳定性验算 用抗倾覆稳定系数K0表示 即对于墙趾的总稳定力矩 My与总倾覆力矩 M0之比 考虑被动土压力 增加抗倾覆稳定性措施 1 展宽墙趾 2 改变墙面及墙背坡度 改陡墙背坡度可以减少土压力 改缓墙面坡度可以加大抗倾覆力矩的力臂 3 改变墙身断面形式 就抗倾覆而言 衡重式优于仰斜式 仰斜式又优于俯斜式 三 基底应力及合力偏心距验算 基底应力的分布随偏心距大小而异 各种情况下基底的最大应力 1 最小应力 2 1 当e 0时 均匀分布 2 当0 e B 6时 梯形分布 3 当e B 6时 三角形分布 4 当e B 6时 三角形分布 出现受拉区 基底和地基之间一般不能承受拉应力 故常略去不计 这时基底应力重分布 若挡土墙的基底应力及合力偏心距验算不满足要求 则采取适当的措施 1 加宽墙趾或扩大基础 可加大承压面积 调整偏心距 2 加固地基或换土 以提高地基承载力 3 调整墙背坡度或断面形式以减少偏心距 四 墙身断面强度验算 验算截面 一般可以选择在距离墙身底部1 2墙高和截面急剧变化处 1 法向应力验算按偏心受压构件计算 2 剪应力验算 设计计算示例 已知条件 计算车辆荷载的等代土层厚度h0 0 64m 墙背填土为砂土 容重 18kN m3 计算内摩擦角 35 填土与墙背间的摩擦角 2 硬塑粘性土 容许承载力 250kPa 基底摩擦系数 0 3 水泥砂浆砌片石砌体容重 22kN m3 砌体容许压应力 600kPa 容许剪应力 100kPa 容许拉应力 60kPa 通过库仑主动土压力方法计算得知 Ea 91 2kN Zy 2 08m 挡土墙稳定性验算