第六章+挡土墙设计.ppt

1、第六章 挡土墙设计,第二节 挡土墙的基本构造,墙身构造 基础 排水设施 伸缩缝和沉降缝,第三节 挡土墙的设计,挡土墙的布置 挡土墙土压力的计算,一、挡土墙的布置,挡土墙位置的选定 挡土墙的纵向布置 挡土墙的横向布置 挡土墙的平面布置,二、土压力计算,作用在挡土墙上的力系 一般条件下库伦主动土压力计算 用土压应力分布图计算主动土压力 车辆荷载换算及计算参数,1、作用在挡土墙上的力系,按力的作用性质分为主要力系、附加力和特殊力。,一般条件下库伦主动土压力计算,路堤挡土墙主动土压力计算图式,破裂面交于内边坡 破裂面交于荷载内侧 破裂面交于荷载中部 破裂面交于荷载外侧 破裂面交于外边坡,破裂面交于内边

2、坡,破裂面交于内边坡,破裂面交于内边坡,取dEa/d=0，得,土压力的水平和垂直为：,1）交于荷载中部 2）交于荷载外部 3）交于荷载内部,破裂面交于路基面,破裂面交于路基面,破裂面交于外边坡,B,L,3、用土压应力分布图计算主动土压力,土压应力分布图表示墙背在竖直投影面上的应力分布情况，按下述假定绘制： （1）墙顶以上的填土及均布荷载向墙背扩散压应力的方向平行于破裂面； （2）各点压应力的大小与其所承受的垂直压力成正比，即，K为土压力系数，其合力即是主动土压力； （3）其作用点由压应力图的重心定出，或计算压应力图的面积矩，除以总面积求得。,路肩墙,其重量：,可得：,由土压应力计算可得：,由此

3、求得土压力系数：,路堑墙和路堤墙,路堑墙和路堤墙，当墙上有均布荷载时，增加了墙顶上填土及荷栽所引起的侧压力，这时应引进一个土压力修正系数K1，则用以下的通用公式表示：,破裂面交于内边破,由土压应力分布图得：,A,B,C,H1,土压力作用点：,破裂面交于路基面,破裂面交于路基面,h1,h3,b,h0,H,d,a,土压力作用点,破裂面交于路基面,土压力作用点,破裂面交于外边坡,4、车辆荷载换算及计算参数,按墙高确定的附加荷载强度进行换算,P140表6-5,车辆荷载换算及计算参数,根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算,车辆荷载换算及计算参数,车辆荷载换算及计算参数,（2）求土压力及土压力作用点,一、

4、荷载效应组合 作用在一般地区挡土墙上的力，可只计算永久作用（或荷载）和基本可变作用（或荷载），浸水地区、产生冻胀力的地区等，尚应计算其它可变作用（或荷载）和偶然作用（或荷载）； 洪水与地震力不同时考虑； 冻胀力、冰压力与流水压力或波浪压力不同时考虑； 车辆荷载与地震力不同时考虑；,第四节 挡土墙设计原则,荷载分类,常用作用（或荷载）组合,“极限状态分项系数法”,现行路基设计规范（JTG-D30 2004）采用以极限状态设计的分项系数法为主的设计法。式中的设计基本变量通过概率分析取其代表值，而以分项系数来反映它们的变异性。,二、挡土墙设计原则,采用以极限状态设计的分项系数法为主的设计方法。,挡土

5、墙构件承载力极限状态采用下列表达式：,结构重要性系数,挡土墙的极限状态设计,挡土墙结构超过某一特定状态，致使挡土墙不能正常使用或在正常维护下的正常使用要求，该特定状态称为功能的极限状态。 极限状态分下列两类： 承载能力极限状态。 正常使用极限状态。,构件承载力极限状态,（1）整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡； （2）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破坏，或因过量塑性变形而不适于继续承载； （3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。,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的局部破坏（包括裂缝）； （3）影响正常使用的其他特定状态。

6、,（1）承载能力极限状态分项荷载系数表,（2）正常使用极限状态 除被动土压力用0.5外，其它全部荷载系数规定采用1.0。 （3）当对挡土墙进行基础合力偏心距和圬工结构合力偏心距计算时，除被动土压力用0.5外，其它全部荷载系数规定采用1.0。,初 拟 断 面,基 本 参 数 获 取,挡土墙稳定性验算,基底应力及合力偏心距验算,墙身截面强度验算,增加稳定性措施,改进设计,三、挡土墙的验算,抗滑稳定性验算 抗倾覆稳定性验算 基底应力验算 合力偏心矩验算 墙身截面强度验算,抗滑稳定性的验算,检查基底在土压力、自重等作用下的摩阻力抵抗挡土墙滑动的能力。,抗倾覆稳定性的验算,检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵

7、抗能力。,验算结果如果不满足以上要求，则稳定性不够，须改变墙身断面尺寸重新核算。,基底应力验算,基础地面的压应力,挡土墙的基底应力应不超过地基承载力，同时，基底合力偏心距也应满足要求，从而避免墙底不均匀沉陷,基底应力验算,轴心荷载作用时,基底应力验算,偏心荷载作用时,当e 时,基底倾斜：,当e 时,压应力重新分布,（eB/2）,地基承载力抗力值,轴向荷载作用：pf pN/A f地基承载力抗力值，KPa。,偏心荷载作用：p 1.2f pN/A f地基承载力抗力值，KPa。,地基承载力抗力值的规定,合力偏心矩验算,e = B/2 - ZN,墙身截面强度验算,寻找控制断面进行强度验算,三、墙身截面强

8、度验算,1、强度计算,2、稳定计算,3、弯曲抗拉极限强度,4、正截面直接受剪时验算,某路肩挡土墙尺寸如图，已知Ex = 80 kN， Ey= 78.18 kN ，Zy = 2.21 m，Zx = 0.95 m，G = 300 kN， ZG=1.0m，基底摩擦系数为0.8，基底容许偏心距为B/6，基底承载力抗力值为610 kPa，试验算稳定性与基底强度。,解：一、抗滑稳定性,二、抗倾覆稳定性,三、基底偏心距验算,四、基底应力验算,增加挡土墙稳定性的措施,增加抗滑稳定性的方法 设置倾斜基础 采用凸榫基础 增加抗倾覆稳定性的方法 展宽墙趾 改变墙面及墙背坡度 改变墙身断面类型,增加抗倾覆稳定性的方法

9、 展宽墙趾 改变墙面及墙背坡度,失稳的加筋土挡土墙,垮塌的重力式挡墙,垮塌的护坡挡墙,阶梯式挡墙，防护绿化坡面,花池式挡墙，防护绿化边坡,深路堑低挡墙，减少生硬高大的挡防结构,挡土墙顶面进行“渐变”处理，增强动感,路基防护与支挡,挡土墙端部进行“隐入”处理，自然和谐,路基防护与支挡,配合环境色彩的饰面,路基防护与支挡,形态多变的镶面,路基防护与支挡,课程小结,1、挡土墙的用途与类型 2、挡土墙的构造与布置 3、作用于挡土墙的力系 4、库仑土压力计算 5、挡土墙设计原则 6、重力式挡土墙的设计步骤,思考题,1、路基在什么情况下宜修建挡土墙？ 2、挡土墙有哪些类型？ 3、一般在什么情况下设置路肩挡土墙？ 4、挡土墙构造各部分名称和要求是什么？ 5、挡土墙布置的主要内容和要求是什么？ 6、作用于挡土墙上的力系有哪些？ 7、重力式挡土墙有哪些验算内容？ 8、增加挡土墙稳定性的措施有哪些？ 9、浸水挡土墙的水压力如何考虑？,作业,挡土墙如图，H