路基路面工程第6章-擋土墻設計

1、 擋土墻設置與否，宜于與其工程方案比較確定擋土墻設置與否，宜于與其工程方案比較確定 與移改路線位置進行比較；與移改路線位置進行比較； 與填筑或開挖邊坡相比較；與填筑或開挖邊坡相比較； 與坼移有關干擾路基的構造物（房屋、河流、水渠）等比較；與坼移有關干擾路基的構造物（房屋、河流、水渠）等比較； 與設置其他類型的構造物（橋、護墻）等比較與設置其他類型的構造物（橋、護墻）等比較 A 豎直式豎直式B 俯斜式俯斜式C 仰斜式仰斜式D 折線式折線式 A A、B B多用于路肩墻、路堤墻；多用于路肩墻、路堤墻；C C、D D多用于路塹墻多用于路塹墻 衡重式衡重式 漿砌塊漿砌塊( (片片) )石墻身應在墻前地面

2、以上設一排泄水孔石墻身應在墻前地面以上設一排泄水孔( (圖圖a)a)。墻高時，。墻高時， 可在墻上部加設一排瀉水孔可在墻上部加設一排瀉水孔( (圖圖b)b) ?？籽坶g距一般為?？籽坶g距一般為2 23m3m，對于，對于 浸水擋土墻間距為浸水擋土墻間距為1.01.01.5m1.5m，干旱地區(qū)可適當加大，孔眼上下錯，干旱地區(qū)可適當加大，孔眼上下錯 開布置。下排排水孔的出口應高出墻前地面或墻前水位開布置。下排排水孔的出口應高出墻前地面或墻前水位0.3m0.3m； 為防止水分滲入地基，下排泄水孔進水口的底部應鋪設為防止水分滲入地基，下排泄水孔進水口的底部應鋪設30cm30cm厚的粘厚的粘 土隔水層。泄水

3、孔的進水口部分應設置粗粒料反濾層，以免孔道阻土隔水層。泄水孔的進水口部分應設置粗粒料反濾層，以免孔道阻 塞。當墻背填土透水性不良或可能發(fā)生凍脹時，應在最低一排泄水塞。當墻背填土透水性不良或可能發(fā)生凍脹時，應在最低一排泄水 孔至墻頂以下孔至墻頂以下0.5m0.5m的范圍內鋪設厚度不小于的范圍內鋪設厚度不小于0.3m0.3m的砂卵石排水層的砂卵石排水層 ( (圖圖c) c) 沉降伸縮縫沉降伸縮縫 基地線基地線 泄水孔泄水孔 路線縱坡路線縱坡 錐坡錐坡 擋土墻正面圖擋土墻正面圖 主要力系：經常作用于擋土墻的各種力主要力系：經常作用于擋土墻的各種力，包括：，包括： 1.擋土墻自重擋土墻自重G及位于墻上

4、的衡載；及位于墻上的衡載；2.墻后土體的主動土壓力墻后土體的主動土壓力Ea； 3.基底的法向反力基底的法向反力N及摩擦力及摩擦力T； 4.墻前土體的被動土壓力墻前土體的被動土壓力Ep。 （對于浸水擋土墻而言還包括常水位時的靜水壓力和浮力）（對于浸水擋土墻而言還包括常水位時的靜水壓力和浮力） 附加力：是季節(jié)性作用于擋土墻的各種力附加力：是季節(jié)性作用于擋土墻的各種力，例如洪水時的靜水壓力，例如洪水時的靜水壓力 和浮力、動力壓力、波浪沖擊力、凍脹壓力以及冰壓力等。和浮力、動力壓力、波浪沖擊力、凍脹壓力以及冰壓力等。 特殊力：偶然出現(xiàn)的力，特殊力：偶然出現(xiàn)的力，例如地震力、施工荷載、水流漂浮物的撞例如

5、地震力、施工荷載、水流漂浮物的撞 擊力等。擊力等。 路基擋土墻一般都可能有向外的位移或傾覆，因此在設計中按照墻路基擋土墻一般都可能有向外的位移或傾覆，因此在設計中按照墻 背土體達到主動極限平衡狀態(tài)，且設計時取一定的安全系數(shù)，以保背土體達到主動極限平衡狀態(tài)，且設計時取一定的安全系數(shù)，以保 證墻背土體的穩(wěn)定。證墻背土體的穩(wěn)定。 對于墻趾的土體的被動土壓力，在擋土墻基礎一般埋深的情況下，對于墻趾的土體的被動土壓力，在擋土墻基礎一般埋深的情況下， 考慮到各種自然力和人畜活動的作用，一般均不計，以偏于安全?？紤]到各種自然力和人畜活動的作用，一般均不計，以偏于安全。 當參數(shù)當參數(shù)、 、固定時，固定時，Ea

6、隨破裂面的位置而變化，即隨破裂面的位置而變化，即Ea是是 破裂角破裂角的函數(shù)。為求最大土壓力的函數(shù)。為求最大土壓力Ea，可以用求駐點的辦法，得到，可以用求駐點的辦法，得到 如上圖邊界條件如上圖邊界條件 的最大土壓力公式和最危險破裂角如下：的最大土壓力公式和最危險破裂角如下： 2 22 2 2 1cos ()1 = 22 sin()sin() coscos() 1 cos()cos() aa EHH K ixa ixy ix x EE tgEE tgtg H h H b byAc E tgtgh a ax AE sec cos1 2 1 2 1 1 1 cos1 2 1 1 1 2 2 0 02

7、 0 2 2 2 2 2 2 或 ixy h h x tgZBZ hhhahah hhhhhhah dy ydy Z 301 2 2 30 2 11 23 0 0 223 333 不考慮下墻影響不考慮下墻影響, ,按照俯斜墻背計算土壓力按照俯斜墻背計算土壓力, ,衡重式考慮是否出現(xiàn)第衡重式考慮是否出現(xiàn)第 二破裂面二破裂面 1.1.延長墻背法延長墻背法 在上墻土壓力算出后，延長下在上墻土壓力算出后，延長下 墻墻背交于填土表面墻墻背交于填土表面C C，以，以BCBC 為假想墻背，根據延長墻背的為假想墻背，根據延長墻背的 邊界條件，用相應的庫倫公式邊界條件，用相應的庫倫公式 計算土壓力，并繪出墻背應

8、力計算土壓力，并繪出墻背應力 分布圖，從中截取下墻分布圖，從中截取下墻BBBB部部 分的應力圖作為下墻的土壓力。分的應力圖作為下墻的土壓力。 將上下墻兩部分應力圖疊加，將上下墻兩部分應力圖疊加， 即為全墻土壓力即為全墻土壓力 2.2.力多邊形法力多邊形法 在墻背土體處于極限平衡條件下，作用于破裂棱體上的諸力，應構在墻背土體處于極限平衡條件下，作用于破裂棱體上的諸力，應構 成矢量閉合的力多邊形。在算得上墻土壓力成矢量閉合的力多邊形。在算得上墻土壓力E1E1后，就可繪出下墻任后，就可繪出下墻任 一破裂面力多邊形。利用力多邊形來推求下墻土壓力一破裂面力多邊形。利用力多邊形來推求下墻土壓力 按換算前后

9、土的抗剪強度相等的原則或土壓力相等的原則來計算按換算前后土的抗剪強度相等的原則或土壓力相等的原則來計算 D D 值。通常把粘性土的內摩擦角值增大值。通常把粘性土的內摩擦角值增大5 51010，或采用等效內摩，或采用等效內摩 擦角擦角 D D為為30303535。對于矮墻偏于安全，對于高墻則偏于危險。對于矮墻偏于安全，對于高墻則偏于危險。 因此在設計高墻時，應按墻高酌情降低因此在設計高墻時，應按墻高酌情降低 D D值值 1.1.首先求得當首先求得當c=0c=0時的土壓力時的土壓力EE，Ea=EEa=EEc Ec ； 2.2.再求得由于粘聚力的作用而減少的土壓力再求得由于粘聚力的作用而減少的土壓力

10、EcEc 3.3.用求駐點的辦法求最大土壓力和最危險破裂面用求駐點的辦法求最大土壓力和最危險破裂面 填土為兩層以上不同性質的土體，首先求得上一土層的土壓力及作填土為兩層以上不同性質的土體，首先求得上一土層的土壓力及作 用點，并近似的假定上下兩土層層面平行。用點，并近似的假定上下兩土層層面平行。 計算下一土層時，將計算下一土層時，將 上一土層視為均布荷載，按地面為一平面時的庫侖公式計算。上一土層視為均布荷載，按地面為一平面時的庫侖公式計算。 擋土墻修在陡坡的半路堤上，或者山坡土體有傾向路基的層面，則擋土墻修在陡坡的半路堤上，或者山坡土體有傾向路基的層面，則 墻后存在著已知坡面或潛在滑動面，當其傾

11、角陡于由計算求得的破墻后存在著已知坡面或潛在滑動面，當其傾角陡于由計算求得的破 裂面的傾角時，墻后填料將沿著陡破面裂面的傾角時，墻后填料將沿著陡破面( (或滑動面或滑動面) )下滑，而不是沿下滑，而不是沿 著計算破裂面下滑，土壓力計算的破裂面為由勘察確定的實際可能著計算破裂面下滑，土壓力計算的破裂面為由勘察確定的實際可能 發(fā)生的破裂面。計算時不必求取最危險破裂面和最大土壓力。發(fā)生的破裂面。計算時不必求取最危險破裂面和最大土壓力。 EH K K x PP P 1 2 1 2 2 22 cos () coscos() sin()sin() cos()cos() 通常情況下?lián)跬翂η暗谋粍油翂毫刹挥?/p>

12、算，當基礎埋置較深且地通常情況下?lián)跬翂η暗谋粍油翂毫刹挥嬎?，當基礎埋置較深且地 層穩(wěn)定、不受水流沖刷和擾動破壞時，可計入，但是應對被動土壓層穩(wěn)定、不受水流沖刷和擾動破壞時，可計入，但是應對被動土壓 力的計算值進行大幅度的折減力的計算值進行大幅度的折減 q q 車輛荷載附加荷載強度，墻高小于車輛荷載附加荷載強度，墻高小于 2 m2 m，取，取 20kN/m20kN/m2 2；墻高；墻高 大于大于 10 m10 m，取，取10kN/m10kN/m2 2；墻高在；墻高在 2 210m 10m 之間時，附加荷載強度用之間時，附加荷載強度用 直線內插法計算直線內插法計算 作用于墻頂或墻后填土上的人群荷

13、載強度規(guī)定為作用于墻頂或墻后填土上的人群荷載強度規(guī)定為 3kN/m3kN/m2 2 作用于擋墻欄桿頂?shù)乃酵屏Σ捎米饔糜趽鯄跅U頂?shù)乃酵屏Σ捎?0.75kN/m0.75kN/m，作用于欄桿扶手上，作用于欄桿扶手上 的豎向力采用的豎向力采用 1kN/m1kN/m 承載力極限狀態(tài)承載力極限狀態(tài)是當擋土墻出現(xiàn)以下任何一種狀態(tài)，即認為超過了是當擋土墻出現(xiàn)以下任何一種狀態(tài)，即認為超過了 承載力極限狀態(tài)：承載力極限狀態(tài)： 1 1）整個擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體失去平衡；）整個擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體失去平衡； 2 2）擋土墻構件或連接部件因材料強度超過而破壞，或因過度塑性）擋土墻構件或連接部件

14、因材料強度超過而破壞，或因過度塑性 變形而不適于繼續(xù)承載；變形而不適于繼續(xù)承載； 3 3）擋土墻結構變?yōu)闄C動體系或局部失去平衡。）擋土墻結構變?yōu)闄C動體系或局部失去平衡。 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)是擋土墻出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正是擋土墻出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正 常使用極限狀態(tài)：常使用極限狀態(tài)： 1 1）影響正常使用或外觀變形；）影響正常使用或外觀變形； 2 2）影響正常使用或耐久性的局部破壞（包括裂縫）；）影響正常使用或耐久性的局部破壞（包括裂縫）； 3 3）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。 011 (,) k GGKQQ KQiciQiKd f R SSSR 0 結構重要性系數(shù)結構重要性系數(shù); G 垂直恒載引起的效應分項系數(shù)；垂直恒載引起的效應分項系數(shù)； 1Q 恒載及汽車活載的土壓力效應分項系數(shù)恒載及汽車活載的土壓力效應分項系數(shù); Qi 其它荷載效應分項系數(shù)其它荷載效應分項系數(shù); 恒載效應；恒載效應； GK S 恒載及汽車活載的土壓力效應；恒載及汽車活載的土壓力效應； KQ S 1 其它荷載效應其它荷載效應; QiK S 抗力安全系數(shù)；抗力安全系數(shù)； f 構件抗力標準值；構件抗力標準值； k R d 結構或結構構件幾何參數(shù)的設計值結構或結構構件幾何參數(shù)的設計值. B/6 B/6 e0B/2 1 2 B/6 0 d