《道路工程》第七章

1、第第 7 7 章章 挡土墙设计挡土墙设计 本本章章内内容容： 1 挡挡土土墙墙结结构构形形式式，适适用用条条件件； 2 土土压压力力计计算算； 3 挡挡土土墙墙验验算算。 本本章章要要求求： 1 了了解解各各类类挡挡土土墙墙结结构构特特点点； 2 掌掌握握重重力力式式挡挡土土墙墙验验算算方方法法。 7.1.17.1.1类型类型 按位置：按位置：路肩墙、路堤墙、路堑墙。路肩墙、路堤墙、路堑墙。 按材料：按材料：重力式、薄壁式、锚定式、垛式、加筋土式。重力式、薄壁式、锚定式、垛式、加筋土式。7.1 7.1 挡土墙的类型，构造和布置挡土墙的类型，构造和布置 挡土墙设置位置的分类挡土墙设置位置的分类

2、1 1）重力式）重力式 靠墙体自重抵抗墙后土体压力来维持其稳定。靠墙体自重抵抗墙后土体压力来维持其稳定。 材料：材料： 块石、砌砖、混凝土块、混凝土。块石、砌砖、混凝土块、混凝土。 特点：特点： 结构简单，施工方便，造价低，但圬土量大，使用很广。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。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。2 2）薄壁式）薄壁式 悬臂式、扶壁式和板柱式悬臂式、扶壁式和板柱式 a)悬臂式；悬臂式；b)扶壁式；扶壁式； c)板柱式板柱式薄壁式挡土墙薄壁式挡土墙 3 3）锚定式）锚定式 按锚固方式分

3、：按锚固方式分：锚杆式、锚定板式、和板桩式锚杆式、锚定板式、和板桩式 a)锚杆式锚杆式b)；锚定板式；锚定板式； c)板桩式板桩式锚固式挡土墙锚固式挡土墙 4 4）垛式）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，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靠自重挡抗墙后土体推力 。5 5）加筋土式）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。力拉住墙面，形成复合整体结构，靠自重抵抗墙

4、后土体压力。 7.1.2 7.1.2 构造构造 挡土墙结构包括挡土墙结构包括墙身，基础，填料，排水，接缝墙身，基础，填料，排水，接缝等。等。 1）墙身）墙身 石砌：石砌：v墙顶宽：干砌墙顶宽：干砌 0.6 m、浆砌、浆砌 0.5 mv石料要求抗压强度石料要求抗压强度Rc30Mpa，砂浆为，砂浆为M5v干砌墙顶干砌墙顶0.5m范围采用范围采用M2.5砂浆砌筑砂浆砌筑v墙顶也可采用墙顶也可采用C15混凝土浇筑。规格为厚混凝土浇筑。规格为厚40cm，宽，宽60cmv衡重式挡土墙上墙与下墙之比衡重式挡土墙上墙与下墙之比H1/H2=2/3重力墙结构图重力墙结构图 2）基础）基础 基础埋深：基础埋深：v

5、土：土： 1.0m（冲刷线下（冲刷线下1.0m，冻结线下，冻结线下0.25m）；）；v 岩：除风化层应嵌入深度见表岩：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，高度按材料的刚性角确定（浆砌材料为确定（浆砌材料为35 、混凝土为、混凝土为40 ）。陡坡上做成台阶形。）。陡坡上做成台阶形。 表表 7-1 基基础础嵌嵌入入岩岩层层的的要要求求 地基岩层情况 基础深度 h(m) 襟边宽度 L(m) 嵌入示意图 弱风化硬岩 0.2 0.20.6 强风化岩石或软岩 0.4 0.61.5 密实的粗粒土 1.0 1

6、.02.0 3 3）排水）排水 墙外排水，墙内设泄水孔，墙外排水，墙内设泄水孔， 510cm，间距，间距23m，下口距地面，下口距地面 0.3m。 4 4）接缝）接缝 防止地基不均匀沉降及温度变化，设沉降伸缩缝，间距防止地基不均匀沉降及温度变化，设沉降伸缩缝，间距1015m。缝宽。缝宽23cm，缝内充填胶泥或沥青板等。，缝内充填胶泥或沥青板等。a)双排泄水孔；双排泄水孔；b)连续排水层连续排水层挡土墙排水设施挡土墙排水设施 7.1.3 布置布置 布置包括横向和纵向两方面布置包括横向和纵向两方面 横向布置：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，在路基横断面图上选定挡土墙

7、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。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：纵向布置：在墙址纵断面图上布置并绘成挡土墙正面图。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）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）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）确定各段墙基础，泄水孔位置，数量，尺寸挡土墙正面图挡土墙正面图 7.2 7.2 土压力计算土压力计算 7.2.1 7.2.1 计算理

8、论和公式计算理论和公式 1）朗金土压力理论）朗金土压力理论 楔体内处于朗金主动应力状态，作用于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面任一深度主动土压力 z 当当 =0时时 作用于作用于BV面面3分点处，方向平行填料表面分点处，方向平行填料表面 )sinsin(arccos21)90(21)coscoscoscoscoscos(cos2222 zz)245(tansin1sin12aKHazzaKHdE0221顶部作用有连续均布荷载，将荷载换成等代土层厚度顶部作用有连续均布荷载，将荷载换成等代土层厚度h0，土压应力沿深度成土压应力沿深度成梯形分布。梯形分布。 作用点位置为：

9、作用点位置为： 朗金理论使用条件：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）挡土墙不妨碍外破破裂面形成，即墙背倾角 （外破裂角）（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）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法线夹角 10m，扩散长度，扩散长度 15m （3）汽车）汽车-超超20级作用时，取重车的扩散长度，但扩散长度级作用时，取重车的扩散长度，但扩散长度 20m （4）平板挂车或履带车作用时，取分段长度和车辆扩散长度中的大者，但）平板挂车或履带车作用时，取分段长度和车辆扩散长度中的大者，但 15m

10、 计算荷载布置规定：计算荷载布置规定： 纵向：当纵向：当L取挡土墙的分段长度时，为分段长度内可能布置的车轮；当取用一辆重取挡土墙的分段长度时，为分段长度内可能布置的车轮；当取用一辆重车的扩散长度时，为一辆重车。车的扩散长度时，为一辆重车。 横向：横向：B范围内车轮。范围内车轮。 0LBGqh5）浸水时土压力）浸水时土压力 砂性土填料砂性土填料 ：式中式中 Eb浸水墙土压力；浸水墙土压力； Ea浸水土压力；浸水土压力； Eb浮力减少土压力；浮力减少土压力； 、 填料未浸水容重和浮容重；填料未浸水容重和浮容重； Hb计算水位墙高；计算水位墙高； K土压力系数。土压力系数。 土压力作用点土压力作用点

11、Zb： 式中式中 Za填料未浸水时土压力作用点高度填料未浸水时土压力作用点高度)(212/KHbEEEEababbabbaabEEHEZEZ)3/(6 6）地震作用下的土压力）地震作用下的土压力 地震时，墙后土楔自重地震时，墙后土楔自重G引起水平地震惯性力引起水平地震惯性力Q作用于土楔重心并指向墙作用于土楔重心并指向墙体，合力为：体，合力为： 式中式中 地震角，重力与地震力合力地震角，重力与地震力合力Gs偏离竖直线角度。偏离竖直线角度。 实际计算时可以采用实际计算时可以采用 代入库仑公式中算地震土压力。代入库仑公式中算地震土压力。 cosGGshziKCCarctanssscos7.2.3 土

12、工参数选取土工参数选取 1）填料容重）填料容重和计算内摩擦角和计算内摩擦角 填筑时采用试验测定，原状土用天然容重和填筑时采用试验测定，原状土用天然容重和 。 2）墙背摩擦角）墙背摩擦角 （1）墙背光滑）墙背光滑 ，排水不良，排水不良， =0 （2）一般石砌，）一般石砌， 排水良好，排水良好， =1/2 （3）台阶形石砌墙背，排水良好，）台阶形石砌墙背，排水良好， =2/3 （4）第二破裂面或假象墙背）第二破裂面或假象墙背 = 填料的计填料的计算参数算参数 填料类型 容重（kN/m3） 计算内摩擦角（） 似内摩擦系数 fs 粘性土 1718 2540 0.250.40 砂性土 18 35 0.3

13、50.45 砂砾、卵石土 1819 3540 0.400.50 碎石土、卵石 19 4045 碎石或不易风化石块 20 4550 7.3 7.3 挡土墙验算挡土墙验算 7.3.1 7.3.1 作用力系作用力系 重力重力W、主动土压力、主动土压力Ea、被动土压力、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。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）。验算时将以上荷载进行组合（主要、附加、地震）。 7.3.2 7.3.2 滑动稳定性验算滑动稳定性验算 挡土墙抵抗沿基底滑移的能力，采用抗滑稳定系数挡土墙抵抗沿基底滑移的能力，采用抗

14、滑稳定系数Kc表征：表征： 式中式中 Kc抗滑稳定系数（基底摩阻力，抵抗挡土墙滑动的能力。）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；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。基底摩擦系数。 主要或附加组合：主要或附加组合：Kc 1.3；地震组合：；地震组合：Kc 1.1。 当地基当地基Kc不能满足要求时，采用以下措施提高不能满足要求时，采用以下措施提高Kc ： 1）改善地基；）改善地基；2）倾斜地基；）倾斜地基；3）凸榫地基。）凸榫地基。TNfKc7.3.3 倾覆稳定验算倾覆稳定验算 挡土墙抵抗绕墙趾向外转动而倾覆的能力

15、，用抗倾覆系数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。表示。 主要组合：主要组合：K0 1.5 附加组合：附加组合：K0 1.3 地震组合：地震组合：K0 1.2 K0小于上述值时，采用增大稳定力矩减少倾覆力矩措施：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）展宽基底特别是墙趾处 2）改变墙面和墙背坡度）改变墙面和墙背坡度 3）改变墙身断面形式（改衡重式）改变墙身断面形式（改衡重式） 倾覆力矩对墙趾的稳定力矩0K7.3.4 基底应力验算基底应力验算 式中式中 B基底宽度；基底宽度； e基底合力偏心距基底合力偏心距； ZN基底合力的法向分力基底合力的法向分力N对对O点的力臂点的力臂 。 当当eB/6， 3B/6基底压力分布基底压力分布 )61 (