《路基路面工程》课件-6.挡土墙设计

第六章挡土墙设计第一节挡土墙的构造与布置构造是研究建筑物的构成、各组成部分的组合原理和构造方法的学科。主要任务是根据建筑物的使用功能、技术经济和艺术造型要求提供合理的构造方案，作为建筑设计的依据。通俗讲建筑构造就是房屋构件怎么做，为什么这样做。国家各地有专门的建筑构造图集（一）墙身构造（二）基础构造（三）排水设施挡土墙的排水设施包括：地面排水和墙身排水。地面排水：防止地表水渗入墙背填料或地基。地面排水沟、夯实回填土顶面、铺砌面层。墙身排水：浆砌块(片)石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔(图a)。墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔(图b)。孔眼间距一般为2～3m，对于浸水挡土墙孔眼间距一般1.0～1.5m，干旱地区可适当加大，孔眼上下错开布置。下排排水孔的出口应高出墙前地面或墙前水位0.3m；

为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道阻塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m的范围内铺设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层(图c)（四）沉降缝与伸缩缝沉降缝：为防止地基不均匀沉陷引起墙身开裂，设置的变形缝称为沉降缝。挡土墙高度变化处、基底地质、水文变化处、挡土墙折线布置处。伸缩缝：为防止温度变化引起墙身开裂，设置的变形缝称为伸缩缝。与其他建筑物连接处。

设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15m设置一道，兼起两者的作用，缝宽2～3cm，缝内一般用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m。挡土墙的布置

第二节挡土墙设计一荷载—垂直恒载引起的效应分项系数；

——恒载及汽车活载的土压力效应分项系数;

——其它荷载效应分项系数;——恒载效应；—恒载及汽车活载的土压力效应；——其它荷载效应;——抗力安全系数；

——构件抗力标准值；——结构或结构构件几何参数的设计值.二挡土墙土压力的计算（一）作用在挡土墙上的力系主动土压力：挡土墙在墙后土压力的作用下向前移动或转动，土体随着下滑，当达到一定位移时，墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力就叫做主动土压力。被动土压力：挡土墙在外力作用下向后移动或转动，挤压填土，使土体向后位移，当挡土墙向后达到一定位移时，墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压力叫被动土压力。静止土压力：挡土墙的刚度很大，在土压力作用下不产生移动或转动，墙后土体处于静止状态，此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力。二一般条件下库伦主动土压力计算早在1776年，法国工程师库仑（Coulumb，C.A）就根据城堡中挡土墙设计的经验．研究在档土墙背后土体滑动楔块上的静力平衡。从而提出一种土压力计算理论。出于概念简明．且在一定条件下符合实际，因此，这一古典理论也沿用至今。库仑理论的假设1.假设墙背填料为均质散粒体，仅有内摩擦力，而无粘聚力。2.当墙背向外移动或饶墙趾外倾时，墙背填料会出现一通过墙踵的破裂面，设为平面。3.破裂面上的土楔为刚性体。库仑土压力理论根据墙后土楔体的静力平衡条件推导出土压力的计算公式，考虑了墙背与填土的摩擦力，并可用与墙背倾斜和填土面倾斜的情况。但由于该理论假定填土为无粘性土，因此不能用库仑理论的原始公式直接计算粘性土和粉土的土压力。另外，库仑理论假定墙后填土破坏面为一平面，实际上多是曲面，计算结果与按曲线滑动面计算有一定的误差。在通常情况下，计算的主动土压力与实际相差约2%～10%，但被动土压力相差约2～3倍，甚至更大朗肯土压理论是1857年法国人朗肯(W·，J．M．Rankine)提出的，这一理论建立在土的极限平衡理论基础上.基本假定是：

(1)挡土墙墙面是竖直、光滑的；

(2)挡土墙墙背面的填土是均质各向同性的无粘性土或粘性土，填土表面是水

平的；

(3)墙体在压力作用下将产生足够的位移和变形，使填土处于极限平衡状态；

(4)填土滑动面为直线朗肯土压力理论应用半空间体中的应力状态和极限平衡条件的概念比较清楚，公式简单、便于记忆；对粘性土和无粘性土都可以直接计算，故在工程中得到广泛的应用。但为了符合半空间的应力状态，必须假定墙背垂直（α=0）、光滑（δ=0），填土面水平（β=0），因而其它情况时计算复杂，并由于忽略了墙背与填土的摩擦力，使计算的主动土压力偏大，而计算的被动土压力偏小。力的方向和作用点1）力的方向：静力平衡状态决定其与墙背法线夹角等于墙背与填土间的摩擦角。2）力的作用点舍弃土楔为刚体的假设，引用土楔为松散体假设，土压力对高度求导，绘出土压应力分布图，力的作用点在压应力分布图的形心处。破裂面位于其他位置的库仑表达式由于静力平衡条件不变，破裂面交于路基表面和外边坡时，只需要改变土楔重力G的表达式，同时在土压应力分布图中叠加车辆荷载，就能得到类似的表达式。三、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法五、墙后为粘性土土压力计算等效内摩擦角法按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算

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值。通常把粘性土的内摩擦角值增大5°～1