路面路基工程挡土墙设计PPT课件

1、4.4.水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段riverside subgrade plat seriously scoured by current or steeped in water for a long perioud5.5.桥梁或隧道与路基的连接地段桥梁或隧道与路基的连接地段 connecting section between bridge and subbase6.6.为节约用地，减少拆迁或少占农田地地段为节约用地，减少拆迁或少占农田地地段plat for conserving land, reduce removal or farmi

2、ng land7.7.为保护重要建筑物，生态环境或其它特殊需要的地段为保护重要建筑物，生态环境或其它特殊需要的地段plat for protecting important buildings, ecological environment or other special needs第1页/共57页2.2.用途用途 Use路堑墙路堑墙 cutting wall路肩墙路肩墙 shoulder wall山坡墙山坡墙 hillside wall路堤墙路堤墙 embankment wall桥头挡土墙桥头挡土墙bridgehead retaining wall第2页/共57页第3页/共57页路堑墙 c

3、utting wall：1）在山坡陡峻处，用以减少挖方量，降低边坡高度，避免山坡因开挖而失去稳定；2）在地质不良地段，用以支挡可能滑塌的山坡土体。第4页/共57页路堤墙路堤墙 Embankment Wall：1）在山坡陡峻处填筑路堤，用以支挡路堤下滑；2）收缩坡脚，避免与其它建筑物相互干扰，减少填方量；3）保证沿河路堤不受河水冲刷第5页/共57页路肩墙 Shoulder Wall：1.支挡陡坡路堤下滑；2.抬高公路；3.收缩坡脚，减少占地，减少填方量；山坡墙 Hillside Wall：支挡山坡覆盖层或滑坡下滑第6页/共57页二二. .挡土墙的类型挡土墙的类型 Types of the ret

4、aining wall1.1.按墙的位置分类：按墙的位置分类：Classification based on the wall position山坡墙、路堤墙、路堑墙、路肩墙山坡墙、路堤墙、路堑墙、路肩墙2.2.按墙的墙体材料分类：按墙的墙体材料分类：Classification based on the building types of the wall石砌石砌、混凝土混凝土、钢筋混凝土钢筋混凝土、砖砌砖砌、木质木质、钢板墙钢板墙3.3.按墙的结构形式分类：按墙的结构形式分类：Classification based on the structural form of the wall重力

5、式、半重力式、衡重式、锚杆式、薄壁式、加筋土、垛式重力式、半重力式、衡重式、锚杆式、薄壁式、加筋土、垛式 第7页/共57页挡土墙的特点及适用范围挡土墙的特点及适用范围 Features of all types of walls1 1、重力式挡土墙重力式挡土墙重力式挡土墙 Gravity retaining wall第8页/共57页普通重力式挡土墙0rdinary gravity retaining wall：依靠墙自重承受土压力，结构简单，施工简便，由于墙身重，对地基承载力地要求比较高。衡重式挡土墙dead gravity retaining wall：设置衡重台使墙身重心后移，并利用衡重台

6、上的填土，增加墙身稳定。上墙背俯斜而下墙背仰斜，可降低墙身及减少基础开挖，以及节约墙身断面尺寸。适用于陡山坡的路肩墙、路堤墙和路堑墙混凝土半重式:half- gravity concrete retaining wall在墙背设少量钢筋,并将墙趾展宽,以减薄墙身,节省圬工.一般适用于低墙第9页/共57页锚定式挡土墙锚定式挡土墙( (锚杆式锚杆式) )Tied retaining wall(anchored bar)锚杆式挡土墙Tie rod anchored retaining wall：由肋柱，挡板和锚杆组成，靠锚杆锚固在山体内拉住肋柱。肋柱，挡板可预制。一般适用于墙身较高的路堑墙或路肩墙。

7、第10页/共57页锚定式挡土墙(锚定板式)Tied retaining wall(anchor plate)锚定板式挡土墙 Anchor plate retaining wall：类似于锚杆式挡土墙，仅锚杆的固定端用锚定板固定在山体内。一般适用于路堑墙或路堤墙。第11页/共57页薄壁式挡土墙 Slipsheet retaining wall(悬臂式、扶壁式)悬臂式挡土墙cantilever retaining wall：由立壁，墙趾板和墙踵板组成，利用墙踵板上的填土重量来维持土体稳定。适用于缺乏石料地区及挡土墙高度不大于7m的情况。第12页/共57页扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 buttress

8、retaining wall：相当于沿悬臂式挡土墙的墙长，每隔一定距离设置一道扶壁，使墙面板与墙踵板连接起来，以承受较大的弯矩作用。适用于高墙。第13页/共57页加筋土挡土墙加筋土挡土墙 reinforced earth retaining wall： 由面板，拉筋和填料组成，依靠拉筋与填料之间的摩擦力来抵抗侧向土压力，面由面板，拉筋和填料组成，依靠拉筋与填料之间的摩擦力来抵抗侧向土压力，面板可预制。板可预制。适用于缺乏石料地区及在软弱地基上修筑路肩墙与路堤墙。适用于缺乏石料地区及在软弱地基上修筑路肩墙与路堤墙。第14页/共57页垛式挡土墙垛式挡土墙buttress retaining wal

9、l：用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力。用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力。适用于缺适用于缺乏石料地区的路肩墙与路堤墙。乏石料地区的路肩墙与路堤墙。第15页/共57页桩板式挡土墙桩板式挡土墙pile-baffler retaining wall：由桩柱和挡板组成，利用深埋的桩柱前土层的被动土压力来平衡墙后主动土压力。由桩柱和挡板组成，利用深埋的桩柱前土层的被动土压力来平衡墙后主动土压力。适用适用于土压力大，要求基础埋置深地段，可用于路堑墙、路肩墙。于土压力大，要求基础埋置深地段，可用于路堑墙、路肩墙。第16页/共57页一一. .挡土墙

10、的构造挡土墙的构造 Structure of the Retaining Wall 墙身、基础、排水设施与伸缩缝构成墙身、基础、排水设施与伸缩缝构成1.墙身墙身6-26-2：挡土墙的构造与布置：挡土墙的构造与布置墙背墙背墙面墙面墙趾墙趾墙踵墙踵 墙顶墙顶第17页/共57页墙背墙背仰斜仰斜、俯斜俯斜、垂直垂直、凸形折线和衡重式、凸形折线和衡重式n仰斜挡墙墙背所受土压力小，墙背比较经济。但基础外移，地面横坡比较陡时，增加墙高，断面增大；n俯斜式所受土压力较大，通常在地面坡度较陡时采用，借助于陡直的墙面，减小高度；n衡重式在上下墙之间设一衡重台，采用陡直的墙面，适宜于陡峻的地形。n墙背的坡度一般在1

11、：0.251：0.4，仰斜式坡度在1：0.25左右。第18页/共57页v墙面墙面 wall space：墙面一般为平面，其坡度与墙背坡度相协调，还应考虑到墙趾处墙面一般为平面，其坡度与墙背坡度相协调，还应考虑到墙趾处地面的横坡度。地面的横坡度。v墙顶墙顶 wall crest：v护栏护栏 guard rail：2.2.基础基础 foundation基础形式的选择和基础埋置深度的确定基础形式的选择和基础埋置深度的确定挡土墙一般采用浅基础，只有特殊情况下，才使用桩基。挡土墙一般采用浅基础，只有特殊情况下，才使用桩基。基础类型基础类型 foundation types扩大基础扩大基础 spread

12、foundation 台阶基础台阶基础 step foundation钢筋混凝土基础钢筋混凝土基础 armored concrete foundation拱形基础拱形基础 vaulted foundation 换填基础换填基础 refilled foundation第19页/共57页扩大基础扩大基础spread foundation钢筋混凝土基础armored concrete foundation换填基础refilled foundation第20页/共57页拱形基础拱形基础vaulted foundation台阶基础footstep foundationv基础埋置深度 embedment

13、depth of foundationv影响因素：地质条件、水文情况、冻结深度、邻近建筑物的基础影响v一般情况下，地表下不小于1米。第21页/共57页3.3.排水设施排水设施 drainage facilities 第22页/共57页排水设施：排水设施：drainge facilities 地面排水和墙身排水地面排水和墙身排水地面排水：地面排水：ground drainge 主要防止地表水渗入墙背填料或地基主要防止地表水渗入墙背填料或地基墙身排水：墙身排水：body drainge 主要为了迅速排除墙后积水主要为了迅速排除墙后积水第23页/共57页v沉降缝与伸缩缝沉降缝与伸缩缝 settlem

14、ent joint and expansion joint为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。断面的变化情况设置沉降缝。为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。第24页/共57页二、挡土墙的布置二、挡土墙的布置 set-up of the retaining wall 路基横断面和墙趾纵断面路基横断面和墙趾纵断面cross section of the subgrade or profi

15、le of the wall toe1 1挡土墙的横向布置挡土墙的横向布置 how to locate the retaining wall 在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面上进行。2 2挡土墙的纵向布置挡土墙的纵向布置 longitudinal set-up of the retaining wall1 1）确定起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物衔接方式；）确定起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物衔接方式；to to decide the starting point, the end and the length of the wall,

16、and choose the joining way between the retaining wall and the subgrade and other stuctures2 2）按地基及地形情况进行分段，确定沉降缝与伸缩缝）按地基及地形情况进行分段，确定沉降缝与伸缩缝 divide the retaining wall into sections according to the subgrade and topographic features and locate the settlement joint and the expansion joint ；3 3）布置挡土墙的基础

17、）布置挡土墙的基础 arrange the subgrade of the retaining wall；4 4）布置泄水孔的位置）布置泄水孔的位置 locating the weep-hole第25页/共57页3平面布置 floor plan layout 第26页/共57页6-3：挡土墙土压力计算Earth pressure calculation of the retaining wall主要力系assemblage of main forces：1）挡土墙自重及位于墙上的衡载2）墙后土体的主动土压力3）基底的法向反力及摩擦力4）墙前土体的被动土压力附加力系assemblage of a

18、dditional forces： 季节性作用于挡土墙的各种力。特殊力系assemblage of special forces： 偶然出现的力。第27页/共57页二、一般条件下二、一般条件下CoulombCoulomb主动土压力计算主动土压力计算土压力的类型土压力的类型 ：主动土压力、被动土压力、静止土压力：主动土压力、被动土压力、静止土压力 一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水地区一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水地区应考虑附加力，地震地区还应考虑地震对挡土墙的影响，应考虑附加力，地震地区还应考虑地震对挡土墙的影响，按最不利的组合进行设计。按最不利的组合进行设计。第28页/共

19、57页 主动土压力与被动土压力的区分：主动土压力与被动土压力的区分： 假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移动的趋势，则土推墙即为主动土压力，墙推土即为被面移动的趋势，则土推墙即为主动土压力，墙推土即为被动土压力。动土压力。 路基挡土墙的土压力考虑：路基挡土墙的土压力考虑： 路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，路基挡土墙一般都有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考虑，且取一在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑，且取一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。墙趾前土体的被动定的安全系数以保

20、证墙背土体的稳定。墙趾前土体的被动土压力一般不计。土压力一般不计。第29页/共57页路堤墙为例（路堤墙为例（5种计算图式）：破裂面交于内边坡、破裂面交于路基内侧、中部和外侧、破裂面交于外边坡cos()sin()xayaEEEE第30页/共57页计算主动土压力的步骤：计算主动土压力的步骤：计算挡土墙的土压力，首先确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角。计算挡土墙的土压力，首先确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角。（试算法）（试算法）先假定破裂面位置是否通过荷载中心，按此图式及相应的公式求出破裂角，先假定破裂面位置是否通过荷载中心，按此图式及相应的公式求出破裂角，与原假定的破裂面位置相对比，看是

21、否相符；如与假定不符，重新计算假与原假定的破裂面位置相对比，看是否相符；如与假定不符，重新计算假定破裂面，直至相符为止；定破裂面，直至相符为止；根据破裂角计算最大主动土压力。根据破裂角计算最大主动土压力。第31页/共57页三三. .车辆荷载换算及计算参数车辆荷载换算及计算参数 vehicle loading conversion and calculation factors 1. 1.车辆荷载换算车辆荷载换算 vehicle loading conversion (1)(1)按墙高确定的附加荷载强度进行换算按墙高确定的附加荷载强度进行换算(2)(2)根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算根据破

22、裂棱体范围内布置的车辆荷载换算qh0LBQh002.2.计算参数计算参数 calculation factors (1)(1)填料的计算内摩擦角和重度（见表填料的计算内摩擦角和重度（见表6-66-6） inner friction angle and gravity of fill materials (2)(2)墙背摩擦角墙背摩擦角 back wall friction angle （见表（见表6-76-7）第32页/共57页6-4：挡土墙设计原则retaining wall design principle一.挡土墙的荷载组合 Loading combination 第33页/共57页 挡

23、土墙的荷载1）永久荷载（恒载）：墙重、填土重，填土的侧压力。2）可变荷载：汽车土压力，浮力，静水压力、施工荷载3）偶然荷载： 常用荷载组合：第34页/共57页二二. .挡土墙的设计原则挡土墙的设计原则 design principle极限状态分项系数法极限状态分项系数法 limit situation item factors挡土墙设计极限状态分挡土墙设计极限状态分构件承载力极限状态构件承载力极限状态和和正常使用极限状态正常使用极限状态. .Retaining wall limit situation:Bearing loads limit situation and normally app

24、lication limit situation承载力极限状态出现任一即认为超过承载力极限状态：承载力极限状态出现任一即认为超过承载力极限状态：1 1）整个或一部分挡土墙作为刚体，失去平衡；）整个或一部分挡土墙作为刚体，失去平衡；2 2）构件或连接部分强度破坏或过度塑性变形；）构件或连接部分强度破坏或过度塑性变形；3 3）变为机动体系或局部失去平衡；）变为机动体系或局部失去平衡；第35页/共57页正常使用极限状态出现任一正常使用极限状态出现任一即认为超过正常使用极限状态：1）影响正常使用或外观变形2）影响正常使用或耐久性局部破坏（包括裂缝）3）影响正常使用的其它特点状态 挡土墙按构件承载能力极

25、限状态设计，采用下列表达式：),()()(0dfkRRRRS第36页/共57页一一. .挡土墙稳定性验算挡土墙稳定性验算 stability computations of the retaining wall容许应力法 allowable stress computation极限状态分项系数法极限状态分项系数法 ultimate stress computation 1.挡土墙的破坏形式 destruction types of the retaining wall 1）由于基础滑动而造成的破坏； 2）由于绕墙趾转动所引起的破坏； 3）由于基础产生过大或不均匀的沉陷而引起的墙身倾斜； 4）因

26、墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏；6-5：重力式挡土墙设计第37页/共57页xQyQEGEG101tan9 . 0)9 . 0 (xyCEfEGK)(2.抗滑稳定性验算 anti-slippery stability computation 验算在土压力及其他外力作用下,基底磨阻力抵抗挡土墙滑移的能力.第38页/共57页3.3.抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 tilt stability computation 验算挡土墙抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力.0)(9 . 01yxxyQGZEZEGZyyyyGyZEZEGZMMK00第39页/共57页二二. .基底应力及合力偏心距的验算基底

27、应力及合力偏心距的验算 computation of the subgrade stress and the excentricity of composite forces 为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力,应进行基底应力验算,为了避免挡土墙不均匀沉陷,控制作用于挡土墙基底的合力偏心距.1.1.基础地面的压应力基础地面的压应力 compression stress in foudation(1)(1)轴心荷载作用轴心荷载作用 axis loading(2)(2)偏心荷载作用偏心荷载作用 eccentric loading1NpA11010()cossinGQyQxNGEWE1MeN第4

28、0页/共57页当当eB/6eB/6当当e eB/6B/6)61 ()61 (1min1maxBeANpBeANp032min1maxpCNp第41页/共57页2 2 基底合力偏心距基底合力偏心距 eccentric moment inend of foundation3.3.地基承载力抗力值地基承载力抗力值 bearing capacity of subsoil ( (地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值) )(1)(1)当轴向荷载作用时当轴向荷载作用时(2)(2)当偏心荷载作用时当偏心荷载作用时fp fp2 . 1(3)(3)地基承载力抗力值的规定

29、地基承载力抗力值的规定 definition of bearing capacity of subsoil )5 . 0()3(2211hkbkffk第42页/共57页三三. .墙身截面强度的验算墙身截面强度的验算 computation of the sectional dependability of the wall body 为了保证墙身具有足够的强度,应根据经验选择12个控制断面进行验算.第43页/共57页)(/110QiGiQiQQGGjkkkjNNNNARN1.1.强度计算强度计算 strength calculation2.2.稳定计算稳定计算 stability calcul

30、ationkkkkjARN/3.3.弯曲抗拉极限强度弯曲抗拉极限强度 bend tensile limit strengthkWLjWAeARN)1(04.4.正截面直接受剪时验算正截面直接受剪时验算 direct shear strength1/NfRAQmkjjj第44页/共57页)61 (2111!12, 1!11111!11AYYxxyYGBeBEGEGZEZEGZBeA.法向应力验算 normal stress check BEATx11B.剪应力验算 shear stress check第45页/共57页四四. .增加挡土墙稳定性的措施增加挡土墙稳定性的措施ways to enha

31、nce the stability of the retaining wall1.增加抗滑稳定性的方法 ways to enhance the anti-slippery stability1）设置倾斜基底 set up slanting foundation 设置倾斜基底示意图2）采用凸榫基础 adoption of tenon foundation 采用凸榫基础示意图3）采用人工基础 adoption of manpowered foundation第46页/共57页2.增加抗倾覆稳定性的方法 ways to enhance the tilt stability1）展宽墙趾 broaden

32、 the wall toe2）改变墙面及墙背坡度change grade of wall space and wall back2）改变墙身断面类型change types of section of the wall body3.提高地基承载力或减小基地应力的方法 ways to enhance the bearing capacity of subsoil and reduce the bastion stress1）采用人工基础 adoption of manpowered foundation 2）采用扩大基础 adoption of spread foundation第47页/共57

33、页第48页/共57页6-36-3：浸水挡土墙设计：浸水挡土墙设计 design of the immerseable retaining wall与一般挡土墙的区别 difference from ordinary retaining wall： 1）土压力因填料受浮力的影响而减小； 2）有附加力系的作用，如动水压力、静水压力、上浮力； 3）浸水挡土墙的稳定性降低; 4) 砂性土的内摩擦角在浸水前后不变,粘性土浸水后抗剪强度降低;第49页/共57页一、浸水挡土墙土压力的计算 calculation of the pressure against the immerseable retainin

34、g wall 1、填料为砂性土 cohesionless soil as the filler 计算前提条件：1）内摩擦角不变 Inner friction angle isnt varied 2）破裂面为一平面；bursting surface is flat3）浸水部分填料容重为浮容重。Dense is floating denseabbbbabKHEEEE2)(21第50页/共57页2.填料为粘性土 cohesive soil as the filler 将填土的上下两部分视为不同性质的土层,分别计算土压力.计算中,先求出计算水位以上填土的土压力,然后再将上层填土重量作为荷载,计算浸水部分的土压力.将两者矢量