路基路面工程第6章-擋土墻設(shè)計(jì)

1、擋土墻設(shè)置與否，宜于與其工程方案比較確定擋土墻設(shè)置與否，宜于與其工程方案比較確定 與移改路線位置進(jìn)行比較；與移改路線位置進(jìn)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(guān)干擾路基的構(gòu)造物（房屋、河流、水渠）等比較；與坼移有關(guān)干擾路基的構(gòu)造物（房屋、河流、水渠）等比較； 與設(shè)置其他類型的構(gòu)造物（橋、護(hù)墻）等比較與設(shè)置其他類型的構(gòu)造物（橋、護(hù)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(yīng)在墻前地面以上設(shè)一

2、排泄水孔石墻身應(yīng)在墻前地面以上設(shè)一排泄水孔( (圖圖a)a)。墻高時(shí)，。墻高時(shí)，可在墻上部加設(shè)一排瀉水孔可在墻上部加設(shè)一排瀉水孔( (圖圖b)b) 。孔眼間距一般為。孔眼間距一般為2 23m3m，對(duì)于，對(duì)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(dāng)加大，孔眼上下錯(cuò)，干旱地區(qū)可適當(dāng)加大，孔眼上下錯(cuò)開布置。下排排水孔的出口應(yīng)高出墻前地面或墻前水位開布置。下排排水孔的出口應(yīng)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(jìn)水口的底部應(yīng)鋪設(shè)為防止水分滲入地基，下排泄水孔進(jìn)水口的底部應(yīng)鋪設(shè)30cm30cm厚的粘厚的粘土隔水層。泄水孔的進(jìn)水口部分應(yīng)設(shè)

3、置粗粒料反濾層，以免孔道阻土隔水層。泄水孔的進(jìn)水口部分應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層，以免孔道阻塞。當(dāng)墻背填土透水性不良或可能發(fā)生凍脹時(shí)，應(yīng)在最低一排泄水塞。當(dāng)墻背填土透水性不良或可能發(fā)生凍脹時(shí)，應(yīng)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(nèi)鋪設(shè)厚度不小于的范圍內(nèi)鋪設(shè)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?lián)跬翂φ鎴D擋土墻正面圖主要力系：經(jīng)常作用于擋土墻的各種力主要力系：經(jīng)常作用于擋土墻的各種力，包括：，包括：1.擋土墻自重?fù)跬翂ψ灾谿及位于墻上的衡載；及位于墻上的衡載；2.墻后土體

4、的主動(dòng)土壓力墻后土體的主動(dòng)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(dòng)土壓力墻前土體的被動(dòng)土壓力Ep。（對(duì)于浸水擋土墻而言還包括常水位時(shí)的靜水壓力和浮力）（對(duì)于浸水擋土墻而言還包括常水位時(shí)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(shí)的靜水壓力，例如洪水時(shí)的靜水壓力和浮力、動(dòng)力壓力、波浪沖擊力、凍脹壓力以及冰壓力等。和浮力、動(dòng)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地震力、施工荷載、水流漂浮物的撞擊力等。擊力等。

5、路基擋土墻一般都可能有向外的位移或傾覆，因此在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中按照墻背土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，且設(shè)計(jì)時(shí)取一定的安全系數(shù)，以保背土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，且設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)于墻趾的土體的被動(dòng)土壓力，在擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下，對(duì)于墻趾的土體的被動(dòng)土壓力，在擋土墻基礎(chǔ)一般埋深的情況下，考慮到各種自然力和人畜活動(dòng)的作用，一般均不計(jì)，以偏于安全?？紤]到各種自然力和人畜活動(dòng)的作用，一般均不計(jì)，以偏于安全。當(dāng)參數(shù)當(dāng)參數(shù)、 、固定時(shí)，固定時(shí)，Ea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

6、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(diǎn)的辦法，得到，可以用求駐點(diǎn)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(xiǎn)破裂角如下：的最大土壓力公式和最危險(xiǎn)破裂角如下：222221cos ()1= 22sin()sin()coscos() 1cos()cos()aaEHH K ixaixyixxEEtgEEtgtgHhHbbyAcEtgtghaaxAEseccos1212111cos12111220020222222或ixyhhxtgZBZhhhahahhhhhhhahdyydyZ30122302112300223333不考慮下墻影響不考慮下墻影響, ,

7、按照俯斜墻背計(jì)算土壓力按照俯斜墻背計(jì)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(zhǎng)墻背法延長(zhǎng)墻背法在上墻土壓力算出后，延長(zhǎng)下在上墻土壓力算出后，延長(zhǎng)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(jù)延長(zhǎng)墻背的為假想墻背，根據(jù)延長(zhǎng)墻背的邊界條件，用相應(yīng)的庫(kù)倫公式邊界條件，用相應(yīng)的庫(kù)倫公式計(jì)算土壓力，并繪出墻背應(yīng)力計(jì)算土壓力，并繪出墻背應(yīng)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(yīng)力圖作為下墻的土壓力。分的應(yīng)力圖作為下墻的土壓力。將上下墻兩部分應(yīng)力圖疊加，將上下墻兩部分應(yīng)力圖疊加，即為全墻土壓力即為全墻土壓力 2.2.力

8、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(yīng)構(gòu)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(yīng)構(gòu)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 按換算前后土的抗剪強(qiáng)度相等的原則或土壓力相等的原則來計(jì)算按換算前后土的抗剪強(qiáng)度相等的原則或土壓力相等的原則來計(jì)算 D D 值。通常把粘性土的內(nèi)摩擦角值增大值。通常把粘性土的內(nèi)摩擦角值增大5 51010，或采用等效內(nèi)摩，或采用等效內(nèi)摩擦角擦角 D D為為

9、30303535。對(duì)于矮墻偏于安全，對(duì)于高墻則偏于危險(xiǎn)。對(duì)于矮墻偏于安全，對(duì)于高墻則偏于危險(xiǎn)。因此在設(shè)計(jì)高墻時(shí)，應(yīng)按墻高酌情降低因此在設(shè)計(jì)高墻時(shí)，應(yīng)按墻高酌情降低 D D值值 1.1.首先求得當(dāng)首先求得當(dāng)c=0c=0時(shí)的土壓力時(shí)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EcEc3.3.用求駐點(diǎn)的辦法求最大土壓力和最危險(xiǎn)破裂面用求駐點(diǎn)的辦法求最大土壓力和最危險(xiǎn)破裂面 填土為兩層以上不同性質(zhì)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(zhì)的土體，首先求得上一土層的土壓力及作用點(diǎn)，并近似的假定上下兩土層層面平

10、行。用點(diǎn)，并近似的假定上下兩土層層面平行。 計(jì)算下一土層時(shí)，將計(jì)算下一土層時(shí)，將上一土層視為均布荷載，按地面為一平面時(shí)的庫(kù)侖公式計(jì)算。上一土層視為均布荷載，按地面為一平面時(shí)的庫(kù)侖公式計(jì)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(dòng)面，當(dāng)其傾角陡于由計(jì)算求得的破墻后存在著已知坡面或潛在滑動(dòng)面，當(dāng)其傾角陡于由計(jì)算求得的破裂面的傾角時(shí)，墻后填料將沿著陡破面裂面的傾角時(shí)，墻后填料將沿著陡破面( (或滑動(dòng)面或滑動(dòng)面) )下滑，而不是沿下滑，而不是沿著計(jì)算破裂面下滑，土壓力計(jì)算的破裂面為由勘察確定的實(shí)際可

11、能著計(jì)算破裂面下滑，土壓力計(jì)算的破裂面為由勘察確定的實(shí)際可能發(fā)生的破裂面。計(jì)算時(shí)不必求取最危險(xiǎn)破裂面和最大土壓力。發(fā)生的破裂面。計(jì)算時(shí)不必求取最危險(xiǎn)破裂面和最大土壓力。EH KKxPPP1212222cos ()coscos()sin()sin()cos()cos()通常情況下?lián)跬翂η暗谋粍?dòng)土壓力可不計(jì)算，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且地通常情況下?lián)跬翂η暗谋粍?dòng)土壓力可不計(jì)算，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且地層穩(wěn)定、不受水流沖刷和擾動(dòng)破壞時(shí)，可計(jì)入，但是應(yīng)對(duì)被動(dòng)土壓層穩(wěn)定、不受水流沖刷和擾動(dòng)破壞時(shí)，可計(jì)入，但是應(yīng)對(duì)被動(dòng)土壓力的計(jì)算值進(jìn)行大幅度的折減力的計(jì)算值進(jìn)行大幅度的折減 q q 車輛荷載附加荷載強(qiáng)度，墻高小于車輛荷載

12、附加荷載強(qiáng)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(shí)，附加荷載強(qiáng)度用之間時(shí)，附加荷載強(qiáng)度用直線內(nèi)插法計(jì)算直線內(nèi)插法計(jì)算作用于墻頂或墻后填土上的人群荷載強(qiáng)度規(guī)定為作用于墻頂或墻后填土上的人群荷載強(qiáng)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(dāng)擋土墻出現(xiàn)以下任

13、何一種狀態(tài)，即認(rèn)為超過了是當(dāng)擋土墻出現(xiàn)以下任何一種狀態(tài)，即認(rèn)為超過了承載力極限狀態(tài)：承載力極限狀態(tài)：1 1）整個(gè)擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體失去平衡；）整個(gè)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(gòu)件或連接部件因材料強(qiáng)度超過而破壞，或因過度塑性）擋土墻構(gòu)件或連接部件因材料強(qiáng)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(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系或局部失去平衡。）擋土墻結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)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(shí)，即認(rèn)為超過了正是擋土墻出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：常使用極限狀態(tài)：1 1

14、）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(,)kGGKQQ KQiciQiKdfRSSSR 0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù); G垂直恒載引起的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)；垂直恒載引起的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)； 1Q恒載及汽車活載的土壓力效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)恒載及汽車活載的土壓力效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù); Qi其它荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)其它荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù); 恒載效應(yīng)；恒載效應(yīng)； GKS恒載及汽車活載的土壓力效應(yīng)；恒載及汽車活載的土壓力效應(yīng)； KQS1其它荷載效應(yīng)其它荷載效應(yīng); QiKS抗力安全系數(shù)；抗力安全系數(shù)； f構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值；構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值； kRd結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)值結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)值.B/6B/6e0B/212B