第三章重力式加卸荷式

1、第七章第七章 挡土结构物的土压力挡土结构物的土压力v7.1 概述v7.2 朗肯土压力理论v7.3 库仑土压力理论v7.4 土压力计算方法的一些问题v7.5 挡土墙设计v7.6 新型挡土结构主要内容7.1 土压力概述土压力土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力对墙背产生的侧压力e填土面填土面码头码头桥台桥台e隧道侧墙隧道侧墙eev一、一、土压力类型土压力类型被动土压力被动土压力主动土压力主动土压力静止土压力静止土压力土压力土压力n1.1.静止土压力静止土压力 n挡土墙在压力作用下挡土墙在压力作用下不发生任何变形和位不发生任何变形和

2、位移，墙后填土处于弹移，墙后填土处于弹性平衡状态时，作用性平衡状态时，作用在挡土墙背的土压力在挡土墙背的土压力eo on2.2.主动土压力主动土压力 n在土压力作用下，挡土在土压力作用下，挡土墙离开土体向前位移至墙离开土体向前位移至一定数值，墙后土体达一定数值，墙后土体达到主动极限平衡状态时，到主动极限平衡状态时，作用在墙背的土压力作用在墙背的土压力滑裂面滑裂面ean3.3.被动土压力被动土压力 n播放动画播放动画n播放动画播放动画ep滑裂面滑裂面n在外力作用下，挡土墙在外力作用下，挡土墙推挤土体向后位移至一推挤土体向后位移至一定数值，墙后土体达到定数值，墙后土体达到被动极限平衡状态时，被动极

3、限平衡状态时，作用在墙上的土压力作用在墙上的土压力n4.4.三种土压力之间的关系三种土压力之间的关系 - -+ + +- -eoapeaeo oepn对同一挡土墙，在填土对同一挡土墙，在填土的物理力学性质相同的的物理力学性质相同的条件下条件下有以下规律：有以下规律：n1. 1. ea eo epn2. 2. p av二、静止土压力计算二、静止土压力计算作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应作用在挡土结构背面的静止土压力可视为天然土层自重应力的水平分量力的水平分量 k0h hzk0zookhe221zh/3静止土压力静止土压力系数系数zkpoo静止土压力强度静止土压力强度 静止土压力

4、系数静止土压力系数测定方法：测定方法： n1.1.通过侧限条通过侧限条件下的试验测定件下的试验测定 n2.2.采用经验公采用经验公式式k0 = 1-1-sin 计算计算 n3.3.按相关表格按相关表格提供的经验值确提供的经验值确定定静止土压力分布静止土压力分布 土压力作用点土压力作用点三角形分布三角形分布 作用点距墙底作用点距墙底h/ /3 7.2 朗肯土压力理论v一、朗肯土压力基本理论一、朗肯土压力基本理论n1.1.挡土墙背垂直、光滑挡土墙背垂直、光滑 n2.2.填土表面水平填土表面水平 n3.3.墙体为刚性体墙体为刚性体z=zxk0zzf=0=0p pakazp ppkpz增加增加减小减小

5、4545o o- - / 24545o o / 2大主应力方向大主应力方向主动主动伸展伸展被动被动压缩压缩小主应力方向小主应力方向p pap pp f zk0z f =c+ tan 土体处于土体处于弹性平衡弹性平衡状态状态主动极限主动极限平衡状态平衡状态被动极限被动极限平衡状态平衡状态水平方向均匀压缩水平方向均匀压缩伸展伸展压缩压缩主动朗主动朗肯状态肯状态被动朗被动朗肯状态肯状态水平方向均匀伸展水平方向均匀伸展处于主动朗肯状态，处于主动朗肯状态，1 1方向竖直，剪切方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为破坏面与竖直面夹角为4545o o- - /2/24545o o- - /2/24545o o

6、/2/2处于被动朗肯状态，处于被动朗肯状态，3 3方向竖直，剪切方向竖直，剪切破坏面与竖直面夹角为破坏面与竖直面夹角为4545o o /2/2v二、主动土压力二、主动土压力4545o o /2/2h挡土墙在土压力作用下，产挡土墙在土压力作用下，产生离开土体的位移，竖向应生离开土体的位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐力保持不变，水平应力逐渐减小，位移增大到减小，位移增大到a，墙后，墙后土体处于朗肯主动状态时，土体处于朗肯主动状态时，墙后土体出现一组滑裂面，墙后土体出现一组滑裂面，它与大主应力面夹角它与大主应力面夹角4545o o /2/2，水平应力降低到最低极限值水平应力降低到最低极限值z(1

7、 1)pa a(3 3)极限平衡条件极限平衡条件245tan2245tan213ooc朗肯主动土压朗肯主动土压力系数力系数aaakczkp2朗肯主动土朗肯主动土压力强度压力强度z zh/3eahkav讨论：讨论：当当c=0=0, ,无粘性土无粘性土aaakczkp2朗肯主动土朗肯主动土压力强度压力强度aazkphn1.1.无粘性土主动土压力强度与无粘性土主动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布成正比，沿墙高呈三角形分布n2.2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积合力大小为分布图形的面积，即三角形面积n3.3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h

8、/3处处akh2)2/1 (2ckaea(h-z0)/3当当c0 0, , 粘性土粘性土h粘性土主动土压力强度包括两部分粘性土主动土压力强度包括两部分n1. 1. 土的自重引起的土压力土的自重引起的土压力zkan2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的负侧压力引起的负侧压力2cka说明：说明：负侧压力是一种拉力，由于土与负侧压力是一种拉力，由于土与结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，结构之间抗拉强度很低，受拉极易开裂，在计算中不考虑在计算中不考虑负侧压力深度为临界深度负侧压力深度为临界深度z0020aaakckzp)/(20akczn1.1.粘性土主动土压力强度存在负粘性土主动土压力强度存在负侧压力区

9、侧压力区（计算中不考虑）（计算中不考虑）n2.2.合力大小为分布图形的面积合力大小为分布图形的面积（不计负侧压力部分）（不计负侧压力部分）n3.3.合力作用点在三角形形心，即合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底作用在离墙底( (h- -z0) )/3处处2/)2)(0aaakchkzheaaakczkp2z0hka-2ckav三、被动土压力三、被动土压力极限平衡条件极限平衡条件245tan2245tan231ooc朗肯被动土压朗肯被动土压力系数力系数pppkczkp2朗肯被动土朗肯被动土压力强度压力强度z(3 3)pp p(1 1)4545o o /2/2hz z挡土墙在外力作用下，挡土墙在

10、外力作用下，挤压墙背后土体，产生挤压墙背后土体，产生位移，竖向应力保持不位移，竖向应力保持不变，水平应力逐渐增大，变，水平应力逐渐增大，位移增大到位移增大到p，墙后，墙后土体处于朗肯被动状态土体处于朗肯被动状态时，墙后土体出现一组时，墙后土体出现一组滑裂面，它与小主应力滑裂面，它与小主应力面夹角面夹角4545o o /2/2，水平，水平应力增大到最大极限值应力增大到最大极限值v讨论：讨论：当当c=0=0, ,无粘性土无粘性土pppkczkp2朗肯被动土朗肯被动土压力强度压力强度ppzkpn1.1.无粘性土被动土压力强度与无粘性土被动土压力强度与z成正比，沿墙高呈三角形分布成正比，沿墙高呈三角形

11、分布n2.2.合力大小为分布图形的面积，即三角形面积合力大小为分布图形的面积，即三角形面积n3.3.合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底合力作用点在三角形形心，即作用在离墙底h/3处处hhkph/3eppkh2)2/1 (当当c0 0, , 粘性土粘性土粘性土主动土压力强度包括两部分粘性土主动土压力强度包括两部分n1. 1. 土的自重引起的土压力土的自重引起的土压力zkpn2. 2. 粘聚力粘聚力c引起的侧压力引起的侧压力2ckp说明：说明：侧压力是一种正压力，在计算侧压力是一种正压力，在计算中应考虑中应考虑pppkchkhe2)2/1 (2n1.1.粘性土被动土压力强度不存在负侧压力区粘性

12、土被动土压力强度不存在负侧压力区n2.2.合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积合力大小为分布图形的面积，即梯形分布图形面积n3.3.合力作用点在梯形形心合力作用点在梯形形心土压力合力土压力合力hep2ckphkp 2ckphppppkczkp2四、例题分析四、例题分析v【例】有一挡土墙，高有一挡土墙，高6 6米，墙背直立、光滑，墙后填土米，墙背直立、光滑，墙后填土面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下面水平。填土为粘性土，其重度、内摩擦角、粘聚力如下图所示图所示 ，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力，求主动土压力及其作用点，并绘出主动土压力分布图分布图h=6m =17

13、kn/m=17kn/m3c=8kpa=8kpa =20=20o ov【解答】解答】主动土压力系数主动土压力系数49. 0245tan2oak墙底处土压力强度墙底处土压力强度kpakchkpaaa8.382临界深度临界深度mkcza34.1)/(20主动土压力主动土压力mknkchkzheaaa/4 .902/ )2)(0主动土压力作用点主动土压力作用点距墙底的距离距墙底的距离mzh55. 1)(3/1 (02ckaz0ea(h-z0)/36m6mhka-2ckav五、几种常见情况下土压力计算五、几种常见情况下土压力计算n1.1.填土表面有均布荷载填土表面有均布荷载（以无粘性土为例）（以无粘性土

14、为例） zqh填土表面深度填土表面深度z z处竖向应力为处竖向应力为(q+(q+z) )ab相应主动土压力强度相应主动土压力强度aakqzp)(a a点土压力强度点土压力强度aaaqkpb b点土压力强度点土压力强度aabkqhp)(若填土为粘性土，若填土为粘性土，c0 0临界深度临界深度z0/)/(20qkczaz0 0 0说明存在负侧压力区，计说明存在负侧压力区，计算中应不考虑负压力区土压力算中应不考虑负压力区土压力z0 00说明不存在负侧压力区，说明不存在负侧压力区，按三角形或梯形分布计算按三角形或梯形分布计算z zqn2.2.成层填土情况成层填土情况（以无粘性土为例）（以无粘性土为例）

15、 abcd 1 1， 1 1 2 2， 2 2 3 3， 3 3paaaapabab上上pabab下下pacac下下pacac上上padad挡土墙后有几层不同类的土挡土墙后有几层不同类的土层，先求竖向自重应力，然层，先求竖向自重应力，然后乘以后乘以该土层该土层的主动土压力的主动土压力系数，得到相应的主动土压系数，得到相应的主动土压力强度力强度h1h2h30aap111aabkhp上上a点点b点上界面点上界面b点下界面点下界面211aabkhp下下c点上界面点上界面c点下界面点下界面22211)(aackhhp上上32211)(aackhhp下下d点点3332211)(aadkhhhp说明：说明

16、：合力大小为分合力大小为分布图形的面积，作用布图形的面积，作用点位于分布图形的形点位于分布图形的形心处心处n3.3.墙后填土存在地下水墙后填土存在地下水（以无粘性土为例）（以无粘性土为例） abc(h1+ h2)kawh2挡土墙后有地下水时，作用挡土墙后有地下水时，作用在墙背上的土侧压力有在墙背上的土侧压力有土压土压力力和和水压力水压力两部分，可分作两部分，可分作两层计算，一般假设地下水两层计算，一般假设地下水位上下土层的抗剪强度指标位上下土层的抗剪强度指标相同，相同，地下水位以下土层用地下水位以下土层用浮重度计算浮重度计算0aapa点点b点点aabkhp1c点点aaackhkhp21土压力强

17、度土压力强度水压力强度水压力强度b点点0wbpc点点2hpwwc作用在墙背的总压力作用在墙背的总压力为土压力和水压力之为土压力和水压力之和，作用点在合力分和，作用点在合力分布图形的形心处布图形的形心处h1h2h六、例题分析六、例题分析v【例】挡土墙高挡土墙高5m5m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力土压力ea，并绘出土压力分布图，并绘出土压力分布图 h=5m 1 1=17kn/m=17kn/m3c1 1=0=0 1 1=34=34o o 2 2=19kn/m

18、=19kn/m3c2 2=10kpa=10kpa 2 2=16=16o oh1 =2mh2 =3mabcka1 10.3070.307ka2 20.5680.568v【解答】解答】abch=5mh1=2mh2=3ma点点011aaazkpb点上界面点上界面kpakhpaab4 .10111上上b点下界面点下界面kpakckhpaaab2 .4222211下下c点点kpakckhhpaaac6 .362)(2222211主动土压力合力主动土压力合力mknea/6 .712/3)6 .362 . 4(2/24 .1010.4kpa10.4kpa4.2kpa4.2kpa36.6kpa36.6kpa7

19、.3 库仑土压力理论v一、库仑土压力基本假定一、库仑土压力基本假定n1.1.墙后的填土是理想散粒体墙后的填土是理想散粒体 n2.2.滑动破坏面为通过墙踵的平面滑动破坏面为通过墙踵的平面 n3.3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形n二、库仑土压力二、库仑土压力 ghcabq q墙向前移动或转动时，墙后土体墙向前移动或转动时，墙后土体沿某一破坏面沿某一破坏面bc破坏，土楔破坏，土楔abc处于主动极限平衡状态处于主动极限平衡状态土楔受力情况：土楔受力情况：n3.3.墙背对土楔的反力墙背对土楔的反力e, ,大小未知，方大小未知，方向与墙背法线夹角为向与墙背法线夹角为er

20、n1.1.土楔自重土楔自重g= = abc, ,方向竖直向下方向竖直向下n2. 2. 破坏面为破坏面为bc上的反力上的反力r, ,大小未知，大小未知，方向与破坏面法线夹角为方向与破坏面法线夹角为 土楔在三力作用下，静力平衡土楔在三力作用下，静力平衡 ghacbq qer)cos()sin(cos)sin()cos()cos(2122qqqqhe滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得到一系列土压力到一系列土压力e，e是是q q的函数的函数，e的的最大值最大值emax，即为墙背的主动土压，即为墙背的主动土压力力ea，所对应的滑动面即是最危险滑，所对应的滑动面即是最危险滑动

21、面动面2222)cos()cos()sin()sin(1)cos(cos)(cos21heaaakhe221库仑主动土压库仑主动土压力系数，查表力系数，查表确定确定土对挡土墙背的摩擦土对挡土墙背的摩擦角，根据墙背光滑，角，根据墙背光滑，排水情况查表确定排水情况查表确定主动土压力与墙高的平方主动土压力与墙高的平方成正比成正比aaaazkkzdzddzdep221主动土压力强度主动土压力强度主动土压力强度沿墙高呈三角形分主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底布，合力作用点在离墙底h/3处，处，方向与墙背法线成方向与墙背法线成，与水平面成，与水平面成（）hhkahacbeah/3说明：

22、说明：土压力强度土压力强度分布图只代表强度分布图只代表强度大小，不代表作用大小，不代表作用方向方向aakhe221主动土压力主动土压力第二破裂面理论第二破裂面理论三、例题分析三、例题分析v【例】挡土墙高挡土墙高4.5m4.5m，墙背俯斜，填土为砂土，墙背俯斜，填土为砂土， =17.5kn/m=17.5kn/m3 ， =30=30o o ，填土坡角、填土与墙背摩擦角等，填土坡角、填土与墙背摩擦角等指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力ea及作用点及作用点=10=10o o=15=15o o=20=20o o4.5mab=10=10o oeah/3【解答】解答

23、】由由=10=10o o，=15=15o o， =30=30o o，=20=20o o查表得到查表得到480.0akmknkheaa/1 .85212土压力作用点在距墙底土压力作用点在距墙底h/3=1.5m处处7.4 土压力计算方法讨论v一、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题一、朗肯与库仑土压力理论存在的主要问题n朗肯土压力理论基于朗肯土压力理论基于土单元体的应力极限平衡条件土单元体的应力极限平衡条件建立建立的，采用的，采用墙背竖直、光滑、填土表面水平墙背竖直、光滑、填土表面水平的假定，与实际的假定，与实际情况存在误差，情况存在误差，主动土压力偏大，被动土压力偏小主动土压力偏大，被动土压力偏小

24、n库仑土压力理论基于库仑土压力理论基于滑动块体的静力平衡条件滑动块体的静力平衡条件建立的，建立的，采用采用破坏面为平面破坏面为平面的假定，与实际情况存在一定差距（尤的假定，与实际情况存在一定差距（尤其是当墙背与填土间摩擦角较大时）其是当墙背与填土间摩擦角较大时）n二、三种土压力在实际工程中的应用二、三种土压力在实际工程中的应用n挡土墙直接浇筑在岩基上，墙的挡土墙直接浇筑在岩基上，墙的刚度很大，墙体位移很小，不足刚度很大，墙体位移很小，不足以使填土产生主动破坏，可以近以使填土产生主动破坏，可以近似按照静止土压力计算似按照静止土压力计算岩基岩基e0n挡土墙产生离开填土方向位移，挡土墙产生离开填土方

25、向位移，墙后填土达到极限平衡状态，按墙后填土达到极限平衡状态，按主动土压力计算。位移达到墙高主动土压力计算。位移达到墙高的的0.1%0.1%0.3%,0.3%,填土就可能发生填土就可能发生主动破坏。主动破坏。ea30%epn挡土墙产生向填土方向的挤压挡土墙产生向填土方向的挤压位移，墙后填土达到极限平衡状位移，墙后填土达到极限平衡状态，按被动土压力计算。位移需态，按被动土压力计算。位移需达到墙高的达到墙高的2%2%5 5%,%,工程上一般工程上一般不允许出现此位移，因此验算稳不允许出现此位移，因此验算稳定性时不采用被动土压力全部，定性时不采用被动土压力全部，通常取其通常取其3030v三、挡土墙位

26、移对土压力分布的影响三、挡土墙位移对土压力分布的影响n挡土墙下端不动，上端外移，挡土墙下端不动，上端外移，墙背压力按直线分布，总压墙背压力按直线分布，总压力作用点位于墙底以上力作用点位于墙底以上h/3n挡土墙上端不动，下端外移，挡土墙上端不动，下端外移，墙背填土不可能发生主动破墙背填土不可能发生主动破坏，压力为曲线分布，总压坏，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上约力作用点位于墙底以上约h/2n挡土墙上端和下端均外移，挡土墙上端和下端均外移，位移大小未达到主动破坏时位移大小未达到主动破坏时位移时，压力为曲线分布，位移时，压力为曲线分布，总压力作用点位于墙底以上总压力作用点位于墙底以上约约h

27、/2,/2,当位移超过某一值，当位移超过某一值，填土发生主动破坏时，压力填土发生主动破坏时，压力为直线分布，总压力作用点为直线分布，总压力作用点降至墙高降至墙高1/31/3处处h/3h/2h/3四四 朗肯和库仑土压力理论的朗肯和库仑土压力理论的比较比较（一）（一） 分析方法分析方法 极限平衡状态极限平衡状态3 库仑土压力理论区别区别朗肯朗肯库仑库仑土体内各点均处土体内各点均处于极限平衡状态于极限平衡状态刚性楔体刚性楔体, ,滑面处滑面处于极限平衡状态于极限平衡状态极限应力法极限应力法滑动楔体法滑动楔体法（二）（二） 应用条件应用条件6.4 朗肯和库仑土压力理论的比较朗肯库仑1墙背光滑垂直墙背光

28、滑垂直填土水平填土水平墙背、填土无限制墙背、填土无限制粘性土一般用图解法粘性土一般用图解法2坦墙坦墙坦墙坦墙3墙背垂直墙背垂直填土倾斜填土倾斜（三）（三） 计算误差计算误差-土压力理论土压力理论6.4 朗肯和库仑土压力理论的比较郎肯主动土压力偏大郎肯被动土压力偏小墙背垂直墙背垂直填土水平填土水平实际实际 0e库仑库仑rwe朗肯朗肯e库仑库仑rwe朗肯朗肯2ppppzkc kaaakczkp2( (三三) ) 计算误差计算误差- -土压力理论土压力理论6.4 朗肯和库仑土压力理论的比较由于实际滑裂面不一定是平面主动土压力主动土压力偏小偏小不一定是最不一定是最大大值值被动土压力偏大被动土压力偏大不

29、一定是最小值不一定是最小值滑动面滑动面滑动面滑动面（三）计算误差-与理论计算值比较6.4 朗肯和库仑土压力理论的比较 =0 滑裂面是直线，滑裂面是直线， ka, kp与理论值相同与理论值相同0 ka 朗肯偏大朗肯偏大10%左右，工程偏安全左右，工程偏安全库仑偏小一些（可忽略库仑偏小一些（可忽略)； kp朗肯偏小可达几倍；朗肯偏小可达几倍；库仑偏大可达几倍库仑偏大可达几倍;在实际工程问题中，土压力计算是比较复杂的。在实际工程问题中，土压力计算是比较复杂的。re库伦we郎肯re库伦we郎肯v四、不同情况下挡土墙土压力计算四、不同情况下挡土墙土压力计算n1.1.墙后有局部均布荷载情况墙后有局部均布荷

30、载情况 n局部均布荷载只沿虚线间土局部均布荷载只沿虚线间土体向下传递，由体向下传递，由q引起的侧压引起的侧压力增加范围局限于力增加范围局限于cd墙段墙段aaqkpn2.2.填土面不规则的情况填土面不规则的情况 n填土面不规则情况，采用作填土面不规则情况，采用作图法求解，假定一系列滑动图法求解，假定一系列滑动面，采用静力平衡求出土压面，采用静力平衡求出土压力中最大值力中最大值n3.3.墙背为折线形情况墙背为折线形情况 n墙背由不同倾角的平面墙背由不同倾角的平面ab和和bc组成，先以组成，先以bc为墙背计为墙背计算算bc面上土压力面上土压力e1 1及其分布，及其分布，然后以然后以ab的延长线的延长

31、线ac 作为作为墙背计算墙背计算abc 面上土压力面上土压力, ,只计入只计入ab段土压力段土压力e2 2，将两，将两者压力叠加得总压力者压力叠加得总压力v五、五、规范规范土压力计算公式土压力计算公式bacc e2e1heazqacakhe2)2/1 (abpapb)1/(aaqkp)1/()(abkqhphc/2主动土压力主动土压力其中：其中：c为主动土压力增大系数为主动土压力增大系数分布分布情况情况v墙身，一些挡土墙尤其是轻型挡土墙，其，不可能产生主动土压力。而目前没有较好的方法计算的土压力，一般是根据有关试验资料用来解决。特殊条件下的土压力计算2.1 重力式挡土墙设计n1.1.重力式挡土

32、墙重力式挡土墙块石或素混凝土砌筑而成，靠块石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定，墙体抗拉、自身重力维持稳定，墙体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，一般用于低挡土墙。寸大，一般用于低挡土墙。墙顶墙顶墙基墙基墙趾墙趾墙面墙面墙背墙背重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜三三种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综合确定合确定n1.1.墙背倾斜形式墙背倾斜形式俯斜俯斜仰斜仰斜直立直立e1 1e2 2e3 31、墙身构造（1）墙背仰斜式：墙身断面经济，开挖量与

33、回填量小，适用于路堑墙以及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙，墙背坡度不宜缓于1:0.3俯斜式：受土压力交大，在地面横坡较陡的地区可以显著降低墙身高度直立式：介于仰斜式与俯斜式之间凸形折线：将仰斜式挡土墙的上部墙背改为俯斜式，多用于路堑墙衡重式：上下墙之间设卸载台，墙面陡直，适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙。上墙俯斜泼妇为1:0.251:0.45，下墙仰斜墙背在1:0.25左右，上下墙高比2:3.n2.重力式挡土墙构造重力式挡土墙构造2、墙面 一般为平面，在地面横坡较陡地区，墙面坡度为1:0.051:0.2;矮墙可采用陡直墙面，地面平缓时采用1:0.2:0.35.3、墙顶 墙顶最小宽度，浆砌挡

34、土墙不小于0.5m,干砌挡土墙不小于0.6m；4、护栏 地形险峻地区或尺寸较大的路肩墙须设置护栏；其内侧边缘距离路面边缘的最小宽度四级公路不小于0.5m，二三级不小于0.75m。5、基础 （1）基础类型：一般情况下直接修筑在天然地基上 扩大基础：用于地基承载力不足，墙身较高的情况； 钢筋混凝土底板：地基压应力超过较多，需加宽的值过大时，采用板基础 材料换填：适用于软弱土层时，采用砂砾、碎石、矿渣或灰 土换填； 台阶基础：适用于陡坡地段且地基为完整稳固不对基础产生 侧压力的坚硬岩石（2）基础埋深： 无冲刷，天然地面以下大于等于1m; 有冲刷，冲刷线以下大于等于1m; 有冻胀土，在冻结线以下大于等

35、于0.25m; 2、排水设施 用于疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。 措施： 地面排水沟：引排地面水； 夯实回填土顶面和地面松土：防止雨水以及地面水下渗； 铺砌边沟：防止边沟水进入基础 排水孔：排除墙后水3、沉降缝与伸缩缝 为避免地基不均匀沉降而导致的墙身开裂，需根据地质条件和墙高、墙身断面的变化设置沉降缝； 为防止圬工砌体因收缩硬化以及温度变化而产生的裂缝，需设置伸缩缝。 一般情况下，沉降缝与伸缩缝合并设置，每隔1015m设置一道，缝宽2030mm,一般用胶泥填塞，渗水量大填料易流失地区宜采用沥青麻筋或涂有沥青的木

36、板等弹性材料；填深不宜小于200mm;若墙后为掩饰路堑或填石路堤时，可设置空缝。 措施： 地面排水沟：引排地面水； 夯实回填土顶面和地面松土：防止雨水以及地面水下渗； 铺砌边沟：防止边沟水进入基础 排水孔：排除墙后水4、布置原则l 位置的选择：路堑挡土墙多设在边沟旁；山沟挡土墙宜设在基础可靠处；路肩挡土墙课充分收缩坡脚减少填方和占地。当路肩墙和路堤墙工程量相当，墙高相近时优先采用路肩墙。沿河堤设置挡土墙时应保证水流畅通，不挤压河道而引起局部冲刷。l 纵向布置：墙趾纵断面图、挡土墙起讫点、伸缩缝与沉降缝位置、基础类型。排水设置l 横向布置：墙身断面、基础埋深，绘制横断面图l 平面布置：个别复杂挡

37、土墙，高度大、长度长的沿河挡土墙需绘制平面图标示挡土墙与路线的平面位置和附近的地貌地物情况 5、填土材料 墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和碎石等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实抗剪强度，墙后填土应分层夯实v二、挡土墙计算二、挡土墙计算n1.1.稳定性验算：稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定抗倾覆稳定和抗滑稳定n2.2.地基承载力验算地基承载力验算挡土墙计算内容挡土墙计算内容n3.3.墙身强度验算墙身强度验算抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算zfe

38、aeazeaxg06 . 10faxfaztzexegxk抗倾覆稳定条件抗倾覆稳定条件)cos(aazee)sin(aaxeecotzbxf0tanbzzf挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾o点向外倾覆点向外倾覆ox0 xfbz抗滑稳定验算抗滑稳定验算3 . 1)(tatannsgeegk抗滑稳定条件抗滑稳定条件0cosggn)cos(0aaneeeaeaneatggngt0o挡土墙在土压力作用下可能沿基础挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动底面发生滑动0singgt)sin(0aatee为基底摩为基底摩擦系数，根擦系数，根据土的类别据土的类别查表得到查表得到n

39、2.2.挡土墙截面尺寸挡土墙截面尺寸砌石挡土墙顶宽不小于砌石挡土墙顶宽不小于0.5m0.5m，混，混凝土墙可缩小为凝土墙可缩小为0.20m0.20m0.40m0.40m，重力式挡土墙基础底宽约为墙高重力式挡土墙基础底宽约为墙高的的1/21/21/31/3为了增加挡土墙的抗滑稳定性，为了增加挡土墙的抗滑稳定性，将基底做成逆坡将基底做成逆坡当墙高较大，基底压力超过地基当墙高较大，基底压力超过地基承载力时，可加设墙趾台阶承载力时，可加设墙趾台阶逆坡逆坡墙趾台阶墙趾台阶6、设置凸榫基础 在基础地面设置混凝土凸榫，可利用榫前土体所产生的被动土压力（规范取1/3）来增加挡土墙的抗滑稳定性。 凸榫后缘和墙踵

40、连线与水平线夹角不超过，应将其置于通过墙趾并与水平线成45_/2角的直线和通过墙趾并与水平线成角的直线包围的三角形范围内。 2.2 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计 2.2.1 重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造 2.2.2 重力式挡土墙的设计重力式挡土墙的设计（1）作用在挡土墙上的荷载： 作用在挡土墙上的荷载分类 a.永久荷载-自重、土压力、水压力、浮力、地基反力和摩擦力等。 b.可变荷载-活载、动荷载、温度应力、地震作用、洪水压力等。 荷载组合其中其中 荷载计算a.挡土墙自重b.土压力c.静水压力d.动水压力-为水流流向与挡土墙面的夹角。 e.波浪压力f.浮力g.渗透压力h.公路和铁路荷

41、载及或荷载（2）挡土墙的稳定性验算作用在挡土墙上的荷载效应组合一般地区挡土墙的稳定性a.抗滑移稳定性验算()1.3nansattgekegb.基底合力偏心距d.基底承载力验算当时：当时：max23npc偏心荷载作用下，基底承载力应满足：和e.软弱下卧层验算软弱下卧层滑移面验算挡土墙强身强度验算a.偏心受压承载力验算当时当时1、展宽墙趾展宽基础以增加稳定力臂，当地面横坡较陡时会引起墙高的增加；2、改变墙面及墙背坡度 改缓墙面坡度以增加稳定力臂，改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背减小土压力3、改变墙身断面类型 地面横坡较陡时尽量墙身直立，或加设卸荷搭板以减少土压力7、增加抗倾覆稳定性的方法2.2 卸荷板式

42、挡土墙 卸荷板式挡土墙是指在墙背设置卸荷平台或卸荷板，达到减少墙背土压力和增加稳定力矩的效果，以填土重量和墙身自重共同抵抗土体侧压力的挡土结构。一、结构特征1、结构形式（按照卸荷板长度、形状等划分）： 短卸荷板挡土墙、长卸荷板挡土墙、拉杆卸荷板柱板式挡土墙、“一”字形卸荷板挡土墙、“l”形卸荷板挡土墙、卸荷板托盘式路肩挡土墙 短卸荷板挡土墙 短卸荷板式挡土墙的卸荷板长度可以任意调整，使其基底偏心矩接近零，基底应力分布比较均匀，墙身截面积较小，较衡重式挡土墙截面减少30%左右。较衡重式挡土墙可节省工程费10%20%；墙高大于6m 时，短卸荷板式挡土墙与衡重式挡土墙相比开始显示经济效益，墙越高经济

43、效益越大,因实践经验尚少，故要求墙高一般不宜超过12m。 2、适用范围v地基强度较大，墙高大于6m，小于等于12m 的路肩墙可采用短卸荷板式挡土墙。当墙高大于12m 时不宜采用。3、组成结构 短卸荷板式挡土墙由上、下墙和卸荷板组成，上下墙高度比例一般取4:6，墙身可采用石砌体。当墙高大于10m 时应采用片石混凝土或混凝土，其最低强度等级水泥砂浆应为m10；混凝土应为c20。片石材料应采用不易风化的石块，其饱和单轴极限抗压强度不得小于30mpa。受力钢筋直径不应小于12mm。二、力学分析1、受力特点与计算理论v卸荷板减少挡土墙下墙土压力，板上填土增加全墙抗倾覆稳定。v作用在墙背上的主动土压力可按

44、库仑理论计算，其中上墙可按第二破裂面法计算，两破裂面交点在短卸荷板悬臂端；下墙可按力多边形法计算，土压力强度按矩形分布，作用点为下墙墙高的1 / 2处。(第二破裂面理论)v计算作用于短卸荷板上的竖向压力时，可先计算第二破裂面上的竖向分力，短卸荷板承受其长度相应部分投影的应力；再计算第二破裂面以下土体的重力，两者叠加即为短卸荷板的竖向压力，在板上按均匀分布。第二破裂面理论第二破裂面理论v力学计算图 根据铁道部科技发展计划项目“路肩短卸荷板式挡土墙的研究”成果，认为：下墙墙背土压力的计算采用力多边形法是较合适的。由于力多边形法考虑了上墙对下墙土压力的影响，理论上较为严谨，而延长墙背法和校正墙背法误差较大，未考虑上墙对下墙土压力的影响，而且墙踵和卸荷板末端连线与下墙实际墙背间的一块土体无法考虑。土