宝典56悬臂式及锚杆挡土墙

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 （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 5.2.2 土压力计算 填土表面为折线型或有局部荷载作用 库仑理论 填土表面为

2、平面或有均布荷载作用 朗肯理论20a1212hehkha（5-1）22a22coscoscoscoscoscoscosk201a11212hehkhh1（5-2）2201a11212hehhkhhb3（5-3）a0033 2ehhhzhhh10110133 2ehhhzhhb301101323 2ehhhhhzhhh5.2.3 墙身尺寸计算 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：xe阻滑力：032hhbbf032cxhhbbfke安全系数：cx320k ebbf hhxe（1）踵板长度由抗滑稳定性确定2）路堑墙或路堤墙cxy323-

3、0.5tank efebbf hb 332ycx0.5tanhbbbfe fke（1）踵板长度由抗滑稳定性确定3）面坡不垂直112bmh（2）趾板长度由基底应力（偏心矩）控制1）路肩墙h0ff2123022313262hbbbfhbbhfb0c22hffkh由力矩平衡知：由力的平衡知：0h123c0h310.524bfhbbk（2）趾板长度由基底应力（偏心矩）控制2）路堑墙或路堤墙3123c0.5tan14hbfbbbk（3）底板长度1233bbbbb 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：jc00amha br（

4、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。 c01 0.5a garrgr 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。j00.05 rqhb（3）弯矩和剪力计算0013111111h112222hhhhhqbbb1）趾板（ab截面）000h111112313h111232623hhhhhhhmbx2hh0acos0.5cosiiiiiqeehhhk2）立壁22a0a1cosc

5、os232iiiiihhmh kh k h31233310h32b3tan22siniiiibbqbhhhbe3）踵板103h3233b33123232tan3sin63iiiebihhbhbmezbb5.2.4 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 计算荷载（1）墙面板（2）踵板123452wwwwww130tanwhbh2h3wh333sinbweb4h32sinweb15232.4mwb3w 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：2p11

6、2iml 踵板：2112mwl 弯矩（1）各支点及跨中水平弯矩2）肋跨中点处的水平正弯矩墙面板：2p120iml踵板：2120mwl墙面板水平弯矩在竖直方向的分布图（2）墙面板垂直弯矩0110.03hhmh l 负弯矩：0110.034hhmh l 正弯矩：（3）踵板上的横向弯矩：构造配筋 肋间净距和肋外悬臂长度（1）肋间净距10.3 0.5lh（2）肋外悬臂长度22pp11122iimll0.416lll 5.3.2 肋 剪力和弯矩ih0aw0.5cosihiiqhhhks20aw13cos6ihiiwhhhks 宽度8 6bll0.

7、3mb 受压区有效宽度2112iihbbbh 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。 6m 1m 0.3m 320kn/m0300.4f 0d30课堂练习：320kn/m0300d306 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（3）分级锚杆挡土墙（4）锚杆挡土墙的优点6.2 土压力计算（1）以库仑土压力理论为

8、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6.3.1 摩擦型灌浆锚杆的抗拔力 摩擦型灌浆锚杆抗拔力的来源a4a5b12 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： uetdl u（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。 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 uetdl（6-2） 式中， 为砂浆与孔壁的平均抗剪强

9、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。 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 tanc（6-3） 法向压应力取决于地层压力和灌浆工艺，即 0tanckh（6-4） 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6.3.2 括孔型灌浆锚杆的抗拔力 压缩桩法u

10、tfq（6-5） 112212u1122dzlzlzztddzddzq s（6-6） （1）计算公式（土层）（2）参数取值d9qcd6qkc（6-8） （6-7） （3）注意事项 柱状剪切法u21 1222td ld l（6-9） 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 视挡土板为简支板的内力计算2max18mql（6-10） max12qql（6-11） 视挡土板为双铰拱时的内力计算th水平推力:（1）受力分析竖直向支座反力42112

11、pp22211rrm qm qeieahirn rka ei （6-12） ab0sinrrqrt22211l tl thirn rka ei（6-13） xp0coscosmmhr（6-14） （2）内力:xpcossinnhp（6-15） xpsincosqhp （6-16） 2p0sin2mqrxqx0sinsinxrr隔离体受到的竖直向的力及其引起的弯矩 psinpqr（6-18） 222p0sinsin2mqr（6-17） 6.4.2 肋柱设计（1）肋柱的基本尺寸 （2）肋柱的布设 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

12、与配筋 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arbr土压力在肋柱法向的合力:00acosph k l（6-19） h0acosphh k l0h12epph由肋柱底端的力矩平衡和力的平衡可得支座反力:3a2e zlrlbarer支座弯矩:22a0 1a011126mp lppl 22bb 3hb31123mp lppl h022aba101126ppxmrxlp xxhab支座间任意截面弯矩:支座剪力:a+a0112qppl a-a+aqqrb+ab01212qrppllb-b+bqqr（2）

13、视肋柱为连续梁的内力计算1）三弯矩方程1111111126iiiiiiiiiiiiiiillllbammmiiiiii 对等截面梁，有1111126iiiiiiiiimlmllmlba 虚梁反力（示例）：iiiiabl1111iiiibal虚梁反力（表6-2）：p均布荷载简支梁剪力图弯矩图qmlab2plrrxab支座反力：弯矩：22xplxmxpx总弯矩：00233dd224612llxx lplxmxxpxxplppxxl支座虚梁反力：324pablabbabarbr2）下图结构的支座弯矩2a1 116mpl 以ab和bc跨建立三弯矩方程 a 2b23c 3bc26m lmllm lba

14、以bc和虚跨cd建立三弯矩方程 b 3c 3c26m lm lb 联解得， a 2bccb23212643m lbabmll 2a1 116mpl b 3cc362m lbml 3）肋柱截面弯矩0aba2xxxmmmmmlab跨截面弯矩：02212122121112626xppxmppl xp xxl由极值原理可求最大弯矩。同理可求bc跨截面弯矩。p2abp1pxrarbxl2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a122126rpplb122126rppl02212122121112626xppxmppl xp xxl4）肋柱支座剪力a+1 112qpl a-1

15、22ba21126qpplmmlb+122ba21126qpplmml b-233cb31126qpplmmlc+233cb31126qpplmml 5）支座反力aa-a+rqqbb-b+rqqcc+rq 肋柱底端支承应力验算（1）容许应力法hatansiniinrabhe nab（6-35） 1）基底应力验算ae00max2ddcos6rmahah2）基脚侧向应力验算铰支端和固定端maxh hkmax 0cosrl a 3）基脚前边缘安全距离验算 0cosrla（2）极限状态法（略）6.4.3 锚杆设计 锚杆的主要类型 （1）普通灌浆锚杆（2）预压锚杆（3）预应

16、力锚杆（4）括孔锚杆（5）楔缝式锚杆 锚杆的布置 2-3层，使肋柱弯矩分布均匀化 锚杆的材料和截面设计 （1）材料：钢筋等（2）锚杆所受拉力pcosrn （3）有效截面积pggknar0q1pyykna f （4）防锈储备和裂缝计算 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 peknldupeknld e4ml e5ml 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 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.

17、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）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（3）锚固体所受极限拉力的水平分力力矢图rh1h1ahtantantanewee1hhhahrhtan tanettee（6-51） （6-49） （4）安全系数hsh1.5 2.0tkn（6-52） （5）活载分析最不利荷载组合分析1）活载在隔离体之外，且waert1ertwae1etr2）活载在隔离体之内，且wae1etrwaert1ert aew 3）活载在隔离体之外，且wae1etrwaert1ert 4）活载在隔离体之内，且wae1etrwaert1ert ae w 6.5.2 多（二）层锚杆的稳定性分析（1）上锚