挡土墙的计算方法

挡土墙计算方法挡土墙的形式多种多样，按结构特点可分为：重力式、衡重式、轻型式、半重力式、钢悬臂式、扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型。当墙高V时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势。所以这里只介绍应用最为广泛的重力式挡土墙的设计计算方法。一：基础资料1.填料内摩擦角。当缺乏试验数据时，填料的内摩擦角可参照表一选用。表一：填料内摩擦角W土的种类块石大卵石、碎石类土小卵石、砾石、粗砂、石屑中、细砂、砂质土粉砂粘土内摩擦角(o)454035302614-212.填料标准容重Y土的种类砾石、碎石、砾质土砂、砂质土粉土、粘性土(3l＜50%)石灰土(石灰10%)粉煤灰容重(KN/m3)2019181815墙背摩擦角基底摩擦系数基底摩擦系数u应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。地基容许承载力基底摩擦系数基底摩擦系数u应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。地基容许承载力填土与墙背间的摩擦角5应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。对于浆砌片石墙体、排水条件良好，均可采用5=^/2。按DL5077-1997〈水工建筑物荷载设计规范〉及SL265-2001＜水闸设计规范〉'墙背平滑，排水不良时：5=(0-0.33)中墙背粗糙，排水良好时：5=(0.33-0.5)中5墙背很粗糙，排水良好时：5=(0.5-0.67)中、墙背与填土不可能滑动时：5=(0.67-1.0)中从经济合理的角度考虑，对于浆砌石挡土墙，应要求施工时尽量保持墙后粗糙，可采用5值等于或略小于甲值。2)原苏联电站部水工挡土墙设计规范取用的外摩擦角5值如下表。g180-0＜（90-甲）（90-甲）~（90-里/2）(90-中/2)〜(90+中/2)（90+里/2）〜（90+甲）＞（90+甲）-甲~000甲/4甲/3甲/200甲/4甲/22甲/33甲/40~甲0甲/22甲/33甲/4甲&:填土表面倾斜角；0:挡土墙墙背倾斜角；中：填土的内摩擦角。地基容许承载力可按照《公路设计手册•路基》及有关设计规范规定选取。建筑材料的容重根据有关设计规范规定选取。砌体的容许应力和设计强度根据有关设计规范规定选取。砼的容许应力和设计强度根据有关设计规范规定选取。二：计算挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多。由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算，且一般情况下计算结果均能满足工程要求，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。填土为砂性土并且填土表面水平时，采用朗肯公式计算土压力较简单。土压力分为主动、被动、静止土压力，为安全计，应按主动土压力计算。1)库伦主动土压力公式：F=-yH2K2aFh=Fcos(e+8)Fv=Fsin(e+8)cos2(甲一£)K="“rsX、「j'sin(p+6)sin(p-p)12COS2£cos(8+0)1+—Ycos(£+8)cos(£-p)8:墙背与铅直面的夹角，p:墙后回填土表面坡度。朗肯主动土压力公式：F=1yH2K2aK=tg2(45o-中/2)a注意：F为作用于墙背的水平主动土压力，垂直主动土压力按墙背及后趾以上的土重计算。回填土为粘性土时的土压力按等值内摩擦角法计算主动土压力，可根据工程经验确定，也可用公式计算。经验确定时：挡土墙高度＜6m时，水上部分的等值内摩擦角可采用28。〜300，地下水位以下部分的等值内摩擦角可采用25。〜280。挡土墙高度＞6m时，等值内摩擦角随挡土墙高度的加大而相应降低，具体可参照SL265-2001＜水闸设计规范〉。公式计算时：

邛H邛H2tg2(450一tg(450一#)={2)-B(450-§+彳yH2甲d:等值内摩擦角，H:墙高，C:土的粘聚力，KN/m2。4）挡土墙的稳定验算及强度验算4.1挡土墙沿基底的滑动稳定系数K应不小于1.3。计算公式为:=乏=乏f:基底与地基的摩擦系数；ZG：所有垂直荷载之和；SH:所有水平荷载之和。ZG根据情况需要考虑挡土墙自重、墙背及后趾上的土重、扬压力等，SH根据情况需要考虑水平土压力、水压力等。f值按SL265-2001＜水闸设计规范〉，根据岩土地基类别由下表查得。4.2挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数K0应不小于1.5。计算公式为:K0=（WZw+EyZx）/（ExZy）式中：Zx——Ey对墙趾O点的力臂（m），Zy——Ex对墙趾O点的力臂（m），Zw——W对墙趾O点的力臂（m）。4.3基底应力按下式计算：…ZG+6xZMminBB2ZM:所有作用力矩之和，KN•M。按照规范，应满足，平均基底应力小