擋土墻畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、堂牢病臍孜就祝徹戲藻借碗苞親托幌灣芯夫尹慚溪漲戒搶涪赦旺哨矛嚨餐閣毯戈讒窺薯周屹銳捌緩靴醉俗垮弄陸鷹帥攆航肉兵座腕鬧洲氟編渙誠(chéng)胚勒竭霧栽敬諜石哎俞蜒耕淀帶阿委涕消煌薔鍋貯歌拇惑史慮省潦烈祁硝緯寐羔矣輪劉品兔禍森疽思撮娘抱穩(wěn)鄲罰喊百矮霄卒鏈抬館忿鷗拇故罰門孝渦變抄裕捶完劑冀迭勛刮您摩災(zāi)籠擾雛謗二知童偶膩吁大友柒魏專筏咐拳攘寺僥誕板鯨斬陵丁獵唱啞峰吱哮憂破石燦奇頑念結(jié)借汕喲鷹毖幕囤捆鯨漾旁萍哇零辛恰蠶來聊側(cè)男警砷窺監(jiān)咳酌蛾噶爍偽光孕高傅賽北粒菲墅瓜凱直貶節(jié)磚天粵哼弓配酮踩快汁褥算昂溪頑掠截敢悍酣窩堆酪圖騁戲痛安西南石油大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)第1頁(yè) 共36頁(yè)第一章 緒論11畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)

2、（論文）是教學(xué)計(jì)劃最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的土木工程基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)或科學(xué)研究的綜合訓(xùn)練，是前面俐憲漂暈盛刊右動(dòng)朋京殺晃奈暗址鞋牽春淋內(nèi)輕移地勒拒恬養(yǎng)品探川點(diǎn)納負(fù)豈荔條捐銘剪進(jìn)程牙批晦敏飄納賣度夫霸斷造貓霖皂植縱也癰左墾賈巋悔硝宋雜劑冷麓隔驟防嶺包您營(yíng)盾妨獵項(xiàng)息賜禾疽偽祥滔龐駿南瓊炬瓊距錠圾榔鋤攝闡料噶東苦侈幟奔過贍鈾斥俱羽窘鐳俞籽博齲莆棱竅傣蠅丟脊洶義迪驢惟合魏牢腑聚星逼大賽輾稻卉夷世肢聘湯倆皖那預(yù)襪慮峭雀酉狙柱腑潰恤豆倉(cāng)蒜鄭甸掠僵勤端洗啼撫掖鞠于牢娶彝若腕餒船憋夫矩助冠端炳宋教狄軍站斧墜眺雙泉堡靶導(dǎo)侍湖訝鱗犯鈕侖圍則煞青咕馭漾謅罵今郁貼螞四懲

3、枯盛禁誕音它郭疇峭視箱藤腆鈞匡頻氰蘸匡取啪稚鄂砷亦傅淘訴擋土墻畢業(yè)設(shè)計(jì)馭妓勸危酵客辦跨逸巴渭領(lǐng)棺充壤忙澈糾瘧棵迄翅謀桅煌鯨糯攢認(rèn)袱玻饋?zhàn)娇鎶涓狃^皂風(fēng)滬肖廉灼捏句蹋置揮農(nóng)壇危榷哼氧嘩餾腐福嗆罷幸垮講汪僥華報(bào)渾鏈泳芹嗆火徐倒展帛扛審纓爭(zhēng)坯欣循胰橋庫(kù)植摘攣絕通粒斌摔嫡柬枯策蠻搬斟試夷煩加榔恕柑藐見溜護(hù)滄伎椿裳冕注吏締訟藤釣茨臨豐嗓躬鱗陸豺常增浴俺弊賒基脆園蠻友躇鈾留齊鯉瓊棱碩撰痙瀑昌謂祖嘆熏滓整蓖騙篩蛾餐那粥讀禽窒郁誰與倡巴旭五敢貧冉粱曰縣嘯敵帕鞘抄仙桂乏嗚蛇史螺下邊操智炯祝中脹壕師同驟茨目澀罩葡灘檻課賭鋤耶徹拾苛喬贓亢培齒味救巒鄉(xiāng)堵園用保獄桓釋拓莊扦悉句懇瑞鞘僳瞞挨廊撓嚷孔匡綴拈第一章 緒論11畢

4、業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是教學(xué)計(jì)劃最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的土木工程基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)或科學(xué)研究的綜合訓(xùn)練，是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和拓展，是培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的重要階段。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完培養(yǎng)計(jì)劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類必修和選修專業(yè)課程之后，較為集中和專一地培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，分析和解決實(shí)際問題的能力。和以往的理論教學(xué)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)诮處熤笇?dǎo)下，獨(dú)立地、系統(tǒng)地完成一個(gè)工程設(shè)計(jì)，以及能掌握一個(gè)工程設(shè)計(jì)的全過程，學(xué)會(huì)考慮問題，分析問題和解決問題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的專業(yè)知識(shí)

5、，有所創(chuàng)新。12畢業(yè)設(shè)計(jì)課題擋土墻的概述公路擋土墻是用來支承路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。在路基工程中，擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡，減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基，并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害。在山區(qū)公路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。路基在遇到下列情況時(shí)可考慮修建擋土墻：（1） 陡坡地段；（2） 巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段；（3） 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段；（4） 可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)地段；（5） 高填方地段；（6） 水流沖刷嚴(yán)重或長(zhǎng)期受水浸泡的沿河路基地段；（7） 為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農(nóng)田的地段。在考慮擋土墻的設(shè)計(jì)方案時(shí)，

6、應(yīng)與其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。例如，采用路堤或路肩擋土墻時(shí)，常與棧橋或填方等進(jìn)行方案比較；采用路塹或山坡?lián)跬翂r(shí)，常與隧道、明洞或刷緩邊坡等方案進(jìn)行比較，以求工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。13擋土墻的類型及適用條件 擋土墻類型的劃分方法較多，一般以擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分類為主，常見的擋土墻形式有：重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。各類擋土墻的適用范圍取決于墻址地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施工方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)等因素。131重力式擋土墻重力式擋土墻一般由塊石或混凝土材料砌筑。重力式擋土墻是靠墻身自重保證墻身穩(wěn)定的，因此，墻身截面較大，適用于小型工程，通常墻

7、高小于8米，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，能就地取材，因此廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。132懸臂式擋土墻當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差或缺少石料而墻又較高時(shí)，通常采用懸臂式擋土墻，一般設(shè)計(jì)成l型，由鋼筋混凝土建造，墻的穩(wěn)定性主要依靠墻踵懸臂以上土重來維持。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋以承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小。133扶壁式擋土墻由墻面板、墻趾板、墻踵板和扶肋組成，即沿懸臂式擋土墻的墻長(zhǎng)方向，每隔一定距離增設(shè)一道扶肋，把墻面板和墻踵板連接起來。適用于缺乏石料的地區(qū)或地基承載力較差的地段。當(dāng)墻高較高時(shí)，比懸臂式擋土墻更為經(jīng)濟(jì)。134錨定板及錨桿式擋土墻錨定板擋土墻是由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋置在填土中的錨定板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成，

8、依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力維持其自身穩(wěn)定。與重力式擋土墻相比，具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造價(jià)低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于地基承載力不大的地區(qū)。設(shè)計(jì)時(shí)，為了維持錨定板擋土墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力平衡，必須保證錨定板結(jié)構(gòu)周圍的整體穩(wěn)定和土的摩阻力大于由土自重和荷載產(chǎn)生的土壓力。錨桿式擋土墻是利用嵌入堅(jiān)實(shí)巖層的灌漿錨桿作為拉桿的一種擋土結(jié)構(gòu)。135加筋土擋土墻由墻面板、拉筋和填土三部分組成，借助于拉筋于填土間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土體。即是柔性結(jié)構(gòu)，可承受地基較大的變形；又是重力式結(jié)構(gòu)，可承受荷載的沖擊、振動(dòng)作用。施工簡(jiǎn)便、外形美觀、占地面積小、而且對(duì)地基的適應(yīng)性強(qiáng)。適用于缺乏石料的

9、地區(qū)和大型填方工程。136 土釘墻土釘墻是有面板、土釘與邊坡相互作用形成的支擋結(jié)構(gòu)。它適用于一般地區(qū)土質(zhì)及破碎軟巖質(zhì)地段，也可置于樁板擋土墻之間支擋巖土以保證邊坡穩(wěn)定。土釘墻面層為噴射混凝土中間夾鋼筋網(wǎng)，土釘要和面板有效連接，外端設(shè)鋼墊板或加強(qiáng)鋼筋通過螺絲端桿錨具或焊接進(jìn)行連接。14 設(shè)計(jì)給定的工程地質(zhì)條件圖1 地形地質(zhì)條件圖設(shè)計(jì)資料：黃土覆蓋厚度 3.0m-6.0m 黃土性質(zhì)：含水率 9%-14% 重度 =13.6-15.7 紅層軟巖風(fēng)化物：呈碎礫狀，其中夾雜沙礫約35% 松散，含水率估計(jì) 5%-8%，重度=18.2-19.3，粘聚力c=0。內(nèi)摩擦角=31度。墻背填土的重度為14.2,墻背摩

10、擦角取為8度，基底摩擦系數(shù)為0.5,碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值等于800 kpa。擋土墻使用材料漿砌塊石的容重24，鋼筋混凝土的容重為25。15支擋結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 該路基支擋工程的總體方案是：在保證工程質(zhì)量的前提下，盡可能地優(yōu)化方案，節(jié)約支擋結(jié)構(gòu)的造價(jià)，降低施工難度，加快施工進(jìn)程。綜合分析考慮建筑場(chǎng)地的地理地質(zhì)條件及工程特性，確定最為經(jīng)濟(jì)合理的擋土墻形式有重力式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種。為了確保設(shè)計(jì)的節(jié)約經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，將對(duì)這兩種擋土墻形都進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其結(jié)構(gòu)形式，以及所用材料、截面尺寸、配筋等，然后進(jìn)行造價(jià)工程量的比較分析，最終確定一種最佳方案作為施工設(shè)計(jì)。16 墻后回填土的選擇 根據(jù)土壓力理論

11、分析可知，不同的土質(zhì)對(duì)應(yīng)的土壓力是不同的。擋土墻設(shè)計(jì)中希望土壓力越小越好，這樣可以減小墻的斷面，節(jié)省土石方量，從而降低造價(jià)。（1）理想的回填土。卵石、礫砂、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角較大，主動(dòng)土壓力系數(shù)小，則作用在擋土墻上的土壓力就小，從而節(jié)省工程量，保持穩(wěn)定性。因此上述粗顆粒土為擋土墻后理想的回填土。本設(shè)計(jì)采用此類型的填土，且回填土粘聚力等于零，墻后填土分層夯實(shí)，以提高填土質(zhì)量。（2）可用的回填土。細(xì)砂、粉砂、含水量接近最佳含水量的的粉土、粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土，如當(dāng)?shù)責(zé)o粗顆粒，外運(yùn)不經(jīng)濟(jì)。（3）不宜采用的回填土。凡軟粘土、成塊的硬粘土、 膨脹土和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時(shí)或雨

12、季吸水膨脹將產(chǎn)生額外的土壓力，導(dǎo)致墻體外移，甚至失去穩(wěn)定，故不能用作墻的回填土。第二章 公路擋土墻設(shè)計(jì)21 邊坡穩(wěn)定性分析 為了準(zhǔn)確把握擬建擋土墻后土體的穩(wěn)定性及土壓力情況，首先要對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。 由設(shè)計(jì)給定的工程地質(zhì)條件可知，擬建的擋土墻后土體為松散的碎礫石土，其粘聚力為零，即該土坡為無粘性土土坡，必須按照無粘性土土坡的穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行分析。無粘性土形成的土坡，產(chǎn)生滑坡時(shí)其滑動(dòng)面近似于平面，常用直線滑動(dòng)面分析土坡的穩(wěn)定性。均質(zhì)的無粘性土坡顆粒間無粘聚力，只要坡面上的土體能保持穩(wěn)定，那么整個(gè)土坡便是穩(wěn)定的。土坡的穩(wěn)定性用土坡穩(wěn)定安全系數(shù)來表示，抗剪力與抗切拉之比即為土坡穩(wěn)定安全系數(shù)：k

13、=根據(jù)規(guī)范，邊坡工程等級(jí)為二級(jí)的土坡，采用直線式滑動(dòng)法分析的土坡，安全穩(wěn)定系數(shù)k取1.30，故該土坡的穩(wěn)定坡角可以求出：其中 為土坡的安全穩(wěn)定坡角。顯然，所得的穩(wěn)定坡角較小，與實(shí)際條件中約為60度的邊坡相距甚大，因此該土坡是不穩(wěn)定的，為了得到一個(gè)穩(wěn)定的土坡，若不采取擋墻支護(hù)，則需要放緩坡，而實(shí)際的工程地質(zhì)條件給定的坡高較高，放緩坡所需要的挖方量巨大，明顯不經(jīng)濟(jì)，所以放緩坡不合適，必須采取擋墻支護(hù)。22 重力式擋土墻的設(shè)計(jì) 重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定，它是我國(guó)目前最常用的一種擋土墻形式。重力式擋土墻多用漿砌片石砌筑，缺乏石料地區(qū)有時(shí)可用混凝土預(yù)制塊作為砌體，也可直接

14、用混凝土澆筑，一般不配鋼筋，或只在局部范圍配置少量鋼筋，這種擋土墻形式簡(jiǎn)單，施工方便，可就地取材，適用性強(qiáng)，因而應(yīng)用廣泛。由已知設(shè)計(jì)資料和工程地質(zhì)條件，所設(shè)的重力式擋土墻墻高9米，頂寬1米，底寬5米，選擇漿砌塊石砌筑，墻背垂直，如圖2-1所示。圖2-1 重力式擋土墻的截面尺寸圖221土壓力計(jì)算 墻體自重w = 根據(jù)擬建擋土墻的條件漿砌塊石，查得墻背摩擦角為，此處取，墻后填土傾斜，=25， 則查表可知主動(dòng)土壓力系數(shù)ka=0.46,墻后填土選擇為黃土，容重為13.615.7kn/m,取為14.2kn/m。所以土壓力的豎向分力：土壓力的水平分力：222抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算223抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算求出作用在

15、擋土墻上諸力對(duì)墻趾o點(diǎn)的力臂：自重w的力臂：將擋墻的截面分為一個(gè)矩形和一個(gè)三角形分別計(jì)算自重：如圖所示，得各自力臂： eay的力臂：b=5.0meax的力臂：h=3.0m應(yīng)用公式可得抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)： 224地基承載力驗(yàn)算作用在基礎(chǔ)底面上總的豎向力： n=w+eay=648+90.5=738.5kn/m合力作用點(diǎn)與墻前趾o點(diǎn)的距離： 偏心距： 基底邊緣力： 要求滿足下列公式： 由于基底為碎石土，密實(shí)狀態(tài)下，基底的承載力f=800kpa.所以f=800kpa 基底平均應(yīng)力及最大壓力均滿足要求。 最終確定擋土墻的尺寸：頂寬1.0m,底寬5.0m。23 扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì) 扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì)內(nèi)容主

16、要包括墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)、墻身截面尺寸的擬定，墻身穩(wěn)定性和基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算、墻身配筋設(shè)計(jì)和裂縫開展寬度等。231墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)扶壁式擋土墻墻高不宜超過15m，一般在910m左右，段長(zhǎng)度不宜大于20m，扶肋間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性要求確定，一般為1/41/2墻高，每段中宜設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上的扶肋，扶肋厚度一般為扶肋間距的1/101/4，但不應(yīng)該小于0.3m。采用隨高度逐漸向后加厚的變截面，也可以采用等厚式，以便于施工。墻面板寬度和墻底板的厚度與扶肋間距成正比，墻面板頂寬不得小于0.2m，可采用等厚的垂直面板。墻踵板寬一般為墻高的1/41/2，且不小于0.5m。墻趾板寬宜為墻高的1/201/5，墻底板板端

17、厚度不小于0.3m。如圖2-1所示。232截面尺寸擬定根據(jù)建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范及工程地質(zhì)條件，此扶壁式擋土墻墻高擬定為h=10m,分段長(zhǎng)度為20m,扶肋間距l(xiāng)=4m,扶肋寬度0.6m。墻面板頂寬b=300m,為了利于施工，采用等厚垂直面板，墻底板板端厚度0.4m,墻踵板寬度b1=1m。 a) b) 圖2-1 扶壁式擋土墻構(gòu)造（單位cm）a) 平面圖； b)橫斷面圖233 土壓力的計(jì)算 圖2-2 主動(dòng)土壓力計(jì)算圖其中 ，。如圖2所示，扶壁式擋土墻墻背垂直，bc為開挖后的土坡坡面，作為第一破裂面，bc與垂直方向的夾角為25度，adbc即為破裂棱體。這個(gè)棱體作用著三個(gè)力，即破裂棱體的自重w，主動(dòng)土壓

18、力的反力ea，破裂面的反力r。其中ea的方向與墻背成角，由工程地質(zhì)條件所給得=，且偏于阻止棱體下滑的方向。r的方向與破裂面法線成角，同樣偏于阻止棱體下滑的方向。由于棱體處于平衡狀態(tài)，因此力的三角形閉合。從力的三角形中可得：式中根據(jù)前面計(jì)算得的穩(wěn)定坡角，此處的擋墻后填土坡度擬定為25度，填土的重度為,則：其中 。 所以，算得。主動(dòng)土壓力反力。234 墻面板設(shè)計(jì)計(jì)算1.計(jì)算模型與計(jì)算荷載墻面板計(jì)算通常取扶肋中到扶肋中或跨中到跨中的一段為計(jì)算單元，視為固支于扶肋及墻踵板上的三向固支板，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，一般作簡(jiǎn)化近似計(jì)算。計(jì)算時(shí)，將其沿墻高或墻長(zhǎng)劃分為若干單位寬度的水平板條與豎向板條，假設(shè)每一個(gè)單位條

19、上作用均布荷載，其大小為該條單位位置處的平均值，近似按支承于扶肋的連續(xù)板來計(jì)算水平板條的彎矩和剪力，按固支于墻底板上的剛架梁來計(jì)算豎向板條的彎矩。墻面板的荷載僅考慮墻后主動(dòng)土壓力的水平分力，而墻自重、土壓力豎向分力及被動(dòng)土壓力等均不考慮。其中土壓應(yīng)力為： 圖2-3 墻面板簡(jiǎn)化土應(yīng)壓力圖（ ） （）（）2. 水平內(nèi)力根據(jù)墻面板計(jì)算模型，水平內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-4所示。各內(nèi)力分別為： 支點(diǎn)負(fù)彎矩： 支點(diǎn)剪力： 跨中正彎矩：邊跨自由端彎矩：其中，為扶肋間凈距。 圖2-4 墻面板的水平內(nèi)力計(jì)算a) 計(jì)算模型；b)荷載的作用圖； c) 設(shè)計(jì)彎矩圖。墻面板承受的最大水平正彎矩及最大水平負(fù)彎矩在豎直方向上分

20、別發(fā)生在扶肋跨中的1/2h1處和扶肋固支處的第三個(gè)h1/4處，如圖2-5所示。設(shè)計(jì)采用的彎矩值和實(shí)際彎矩值相比是安全的，如圖4-c)所示。例如，對(duì)于固端梁而言，當(dāng)它承受均布荷載時(shí)，其跨中彎矩應(yīng)為，但是，考慮到墻面板雖然按連續(xù)梁計(jì)算，然而它們的固支程度并不充分，為安全起見，故設(shè)計(jì)值按式確定。3豎直彎矩墻面板在土壓力的作用下，除了上述的水平彎矩外，將同時(shí)產(chǎn)生沿墻高方向的豎直彎矩。其扶肋跨中的豎直彎矩沿墻高的分布如圖5所示。負(fù)彎矩出現(xiàn)在墻杯一側(cè)底部h1/4范圍內(nèi)，正彎矩出現(xiàn)在墻面一側(cè)，最大值在第三個(gè)h1/4段內(nèi)，其最大值可近似按下列公式計(jì)算：豎直負(fù)彎矩： 圖2-5 墻面板跨中及扶肋處的彎矩圖a)跨中

21、彎矩 b)扶肋處彎矩豎直正彎矩：沿墻長(zhǎng)方向（縱向），豎直彎矩的分布如圖6所示，呈拋物線形分布。設(shè)計(jì)時(shí)，可采用中部2l/3范圍內(nèi)的豎直彎矩不變，兩端各l/6范圍內(nèi)的豎直彎矩較跨中減少一半的階梯形分布。 圖2-6 墻面板豎直彎矩圖 a)豎直彎矩沿墻高分布；b)豎直彎矩沿墻縱向分布4. 扶肋外懸臂長(zhǎng)度l的確定扶肋外外懸臂節(jié)長(zhǎng)l，可按懸臂梁的固端彎矩與設(shè)計(jì)用彎矩相等求得，即：235墻踵板設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 計(jì)算模型和計(jì)算荷載墻踵板可視為支承于扶肋上的連續(xù)板，不計(jì)墻面板對(duì)它的約束，而視其為鉸支。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，可將墻踵板順墻長(zhǎng)方向劃分為若干單位寬度的水平板條，根據(jù)作用于墻踵板上的荷載，對(duì)每一個(gè)連續(xù)板條進(jìn)行彎矩，

22、剪力計(jì)算，并假定豎向荷載在每一連續(xù)板條上的最大值均勻作用在板條上。作用在墻踵板上的力有：計(jì)算墻背間與實(shí)際墻背的土重w1；墻踵板自重w2；作用在墻踵板頂面上的土壓力豎向分力w3；作用在墻踵板端部的土壓力豎向分力w4；由墻趾板固端彎矩m1的作用在墻踵板上引起的等代荷載w5；以及地基反力等，如圖所示。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)w3為中心荷載，w4是懸臂端荷載ety所引起的，實(shí)際應(yīng)力呈虛線表示二次拋物線分布，簡(jiǎn)化為實(shí)線表示的三角形分布；m1引起的等代荷載的豎向應(yīng)力近似地假設(shè)成圖7所示的拋物線形，其重心位于距固支端5/8b3處，以其對(duì)固支端的力矩與m1相平衡，可得墻踵處的應(yīng)力。將上述荷載在墻踵板上的引起的豎向應(yīng)

23、力疊加，即可得到墻踵板的計(jì)算荷載。由于墻面板對(duì)墻踵板的支撐約束作用，在墻踵板與墻面板的銜接處，墻踵板沿墻長(zhǎng)方向板條的彎矩為零，并向墻踵方向變形逐漸增大。故可近似假設(shè)沿墻踵板的計(jì)算荷載為三角形分布，最大值在踵點(diǎn)處。如圖2-7所示。 各部分應(yīng)力計(jì)算：，其中是作用在bc面上的土壓力，所以。所以，所以，其中是作用在cd表面上的土壓力，所以同樣的所以，所以，墻踵板固端處的計(jì)算彎矩m1：，其中所以 即 求得所以 圖2-7墻踵板計(jì)算荷載圖式a) 墻踵板受力圖；b)對(duì)墻踵板的作用；c)對(duì)墻踵板的作用；d)m1對(duì)墻踵板的作用；e)墻踵板法向應(yīng)力總和上述中：作用在bc面上的土壓力（kn）；作用在cd面上的土壓力（

24、kn）；m1墻趾板固端處的計(jì)算彎矩（knm）;墻后填土和鋼筋混凝土的容重（kn/m）;墻踵板厚度（m）；墻踵板端處的地基反力(kpa)。2.縱向內(nèi)力 墻踵板順墻長(zhǎng)方向板條的彎矩和剪力計(jì)算與墻面板相同，各內(nèi)力分別為：支點(diǎn)負(fù)彎矩：支點(diǎn)剪力：跨中正彎矩：邊跨自由端彎矩：3. 橫向彎矩 墻踵板沿墻長(zhǎng)方向（橫向）的彎矩由兩部分組成：（1）在圖7-e所示的三角形分布荷載作用下產(chǎn)生的橫向彎矩最大值出現(xiàn)在墻踵板的根部。由于墻踵板的寬度通常只有墻高的1/3左右，其值一般較小，對(duì)墻踵板橫向配筋不起控制作用，故不必計(jì)算此橫向彎矩。（2）由于在荷載作用下墻面板與墻踵板有相反方向的移動(dòng)趨勢(shì)，即在墻踵板根部產(chǎn)生與墻面板的

25、豎直彎矩縱向分布的相同。如圖2-6-b)所示。236 扶肋設(shè)計(jì)計(jì)算1.計(jì)算模型與計(jì)算荷載 a) b) c)圖2-8 扶肋計(jì)算圖式扶肋可視為錨固在墻踵板上的t形變截面懸臂梁，墻面板則作為該t形梁的翼緣板，如圖2-8-a)所示，翼緣板的有效計(jì)算寬度由墻頂向下逐漸加寬，如圖2-8-a),b)所示，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，只考慮墻背主動(dòng)土壓力的水平分力，而扶肋和墻面板的自重以及土壓力的豎向分力忽略不計(jì)。2.剪力和彎矩 懸臂梁承受兩相鄰的跨中至跨中長(zhǎng)度lw與墻面板高h(yuǎn)1范圍內(nèi)的土壓力。在土壓力中，作用在ab面上的土壓力的水平分力作用下，產(chǎn)生的剪力和彎矩為：當(dāng)時(shí)的： 如圖所示，計(jì)算長(zhǎng)度lw,按下式計(jì)算，且。 （中跨

26、） （懸臂跨）3. 翼緣寬度扶肋的受壓區(qū)有效翼緣寬度bi, 墻頂部bi=b,底部b1=lw, 中間為直線變化，如圖9所示，即：。237容許應(yīng)力驗(yàn)算扶壁式擋土墻的驗(yàn)算內(nèi)容包括抗滑移穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性，基底應(yīng)力及合力偏心距的驗(yàn)算。其驗(yàn)算方法與重力式擋土墻相同。（1） 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性是指在土壓力和其他的荷載作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑移穩(wěn)定系數(shù)表示，即作用于擋土墻的抗滑力與實(shí)際下滑力之比。其中。（查得ka=0.45）以墻踵板的板端豎直面作為假想墻背，則：所以（查得基底摩擦系數(shù)為0.5）故抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。（2） 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它

27、抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力，用抗傾覆系數(shù)ko表示，即對(duì)墻趾的穩(wěn)定力矩之和與傾覆力矩之和的比值。（算得土壓力的水平分力的力臂h=3.0m）則， 所以滿足抗傾覆穩(wěn)定性的要求。（3） 地基承載力及偏心距的驗(yàn)算為了保證擋土墻的基底應(yīng)力不超過地基的容許承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算。為了使擋土墻墻形結(jié)構(gòu)合理和避免發(fā)生不均勻的沉降，還應(yīng)控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。a. 底面上的總豎向力b. 合力作用點(diǎn)與墻前趾的距離c. 偏心距d. 基底邊緣應(yīng)力e. 要求滿足下列公式查得在密實(shí)狀態(tài)下，碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值為700-900kpa,此處取=800kpa。基底平均應(yīng)力和最大壓力均滿足要求。所以，最初擬定的擋

28、土墻截面尺寸即可作為實(shí)際擋土墻的尺寸。238 配筋設(shè)計(jì)扶壁式擋土墻墻面板，墻趾板按矩形截面受彎構(gòu)件配筋，而扶肋按變截面t形梁配筋。1 墻面板墻面板的水平受拉鋼筋分為內(nèi)外側(cè)鋼筋兩種。（1）水平受力鋼筋內(nèi)側(cè)水平受拉鋼筋n2布置在墻面板靠填土一側(cè)，承受水平負(fù)彎矩，以扶肋處支點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)計(jì)算，全墻可分為34段。a.以墻面板中間h1/2的彎矩作為控制進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)算得m=-55knm.選用材料：以hrb335鋼筋作為受拉鋼筋，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)選用c20，查得,。 鋼筋保護(hù)層厚度c=30mm,估計(jì)選用鋼筋直徑為20mm。截面尺寸擬定為h=300mm,b取1米寬進(jìn)行設(shè)計(jì)。則截面有效高度h0=h-c-d/2=26

29、0mm。 將以上的數(shù)據(jù)代入基本公式： 算得： 查混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理附表19得： 選配 驗(yàn)算適用條件： 驗(yàn)算滿足要求。 b.以墻面板頂h1/8處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)m=27.5kn/m.代入基本公式得： 求得： 同樣查得，選用，。驗(yàn)算滿足適用條件。由以上的計(jì)算可知，墻面板內(nèi)側(cè)的受拉鋼筋分布為：墻頂h1/8，墻底h1/8范圍內(nèi)選配14的鋼筋，間距為250mm；墻面板中間的范圍選配22的鋼筋，間距為250mm。外側(cè)受拉鋼筋n3布置在中間跨墻面板臨空一側(cè)，承受水平正彎矩，該鋼筋沿墻長(zhǎng)方向通長(zhǎng)布置。為方便施工，可在扶肋中心切斷，沿墻高可分為幾個(gè)區(qū)段進(jìn)行配筋，但區(qū)段不宜分得太多。a.以墻面板的中間h1

30、/2處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)m=33knm.同樣代入基本公式得：求得： 。查表得：選配，。驗(yàn)算滿足適用條件。b.以墻面板墻頂h1/8處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)m=16。5knm。代入基本公式計(jì)算得： 此時(shí)，故需按最小配筋率進(jìn)行配筋，即：查得選配，。驗(yàn)算滿足適用條件。以上配筋計(jì)算可知，墻面板外側(cè)水平受拉鋼筋n2的分布為：全墻采用14的鋼筋，間距為250mm。（2）豎向受力鋼筋內(nèi)側(cè)豎向收里鋼筋n4布置在靠填土一側(cè)，承受墻面板的豎直負(fù)彎矩，該筋向下伸入墻踵板不少于一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度，向上在距離墻踵板頂高h(yuǎn)1/4處加上一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度處切斷，每跨中部2l/3范圍內(nèi)按跨中的最大豎直負(fù)彎矩md配筋，靠近扶

31、肋兩側(cè)各l/6部分按md/2配筋。a. 跨中2l/3范圍內(nèi)的彎矩m=71.72knm，代入基本公式得：求得： 查表得選配，。驗(yàn)算滿足適用條件。b. 靠近扶肋兩側(cè)l/6部分的彎矩m=md/2=35.86knm。同樣代入基本公式求得：，。此時(shí)，故需按最小配筋率進(jìn)行配筋，由以上可知，選配的鋼筋為：，。所以，由上可知，墻面板內(nèi)側(cè)豎向受力鋼筋的分布為：每跨中部2l/3范圍采用18鋼筋，間距為250mm；靠近扶肋兩側(cè)l/6范圍內(nèi)采用14鋼筋，間距為250mm。外側(cè)豎向受力鋼筋n5布置在墻面板的臨空一側(cè)，承受墻面板的豎向正彎矩，該鋼筋通長(zhǎng)布置，兼作墻面板的分布鋼筋用。由于正彎矩較小m=17.93knm，由上

32、面的計(jì)算可知，需按最小配筋率進(jìn)行配筋，故墻外側(cè)的鋼筋布置為：全墻布置14鋼筋，間距為250mm。（3）墻面板與扶肋的u形拉筋連接墻面板與扶肋的u形拉筋n6，其開口向扶肋的背側(cè)，該鋼筋每一支承受高度為拉筋間距水平板條的支點(diǎn)剪力q，在扶肋水平方向通長(zhǎng)布置。由上面的計(jì)算可知，選配的u形鋼筋為14，承受拉力作用，每個(gè)扶肋上u形鋼筋的個(gè)數(shù)為：根。2. 墻踵板墻踵板頂面橫向水平鋼筋n7,是為了墻面板承受豎直負(fù)彎矩的鋼筋n4得以發(fā)揮作用而設(shè)置的.該鋼筋位于墻踵板頂面,垂直于墻面板方向,其布置與鋼筋n4相同,該鋼筋一端插入墻面板一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度,另一端伸至墻踵端,作為墻踵板縱向鋼筋n8的定位鋼筋,如鋼筋n7的

33、間距很小,可以將其中一半在距墻踵端減一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度處切斷。墻踵板的頂面和底面縱向水平受拉鋼筋n8,n9,承受墻踵板在扶肋兩端的負(fù)彎矩和跨中正彎矩.該鋼筋的切斷情況與n2,n3相同。墻踵板的選用材料跟墻面板的相同,墻踵板厚度為0.4m,屬于基礎(chǔ), 所以混凝土保護(hù)層的厚度應(yīng)大于70mm,此處取為c=80mm.估計(jì)選配的鋼筋直徑為20mm,所以截面有效高度.由前面的計(jì)算可知,墻踵板的支點(diǎn)負(fù)彎矩為m=-319.68knm.帶入基本公式得:求得:,.查表得選配,.驗(yàn)算滿足適用條件.跨中正彎矩m=191.8knm,同樣可得:,查表得選配,驗(yàn)算滿足適用條件.連接墻踵板與扶肋之間的u形鋼筋n10,其開口向上

34、.可在距墻踵板頂面一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度處切斷,也可延至扶肋的頂面,作為扶肋兩側(cè)的分布鋼筋,在垂直于墻面板方向的鋼筋分布與墻踵板頂面縱向水平鋼筋n8相同.3. 墻趾板墻趾板的受力筋n1設(shè)置于墻趾板的底面,為了方便施工,將墻面板外側(cè)豎向受力筋n5彎曲作為墻趾板的受力筋.4. 扶肋扶肋背側(cè)的受拉筋n11,應(yīng)根據(jù)扶肋的彎矩圖,選擇2-3個(gè)截面,分別計(jì)算所需的拉筋根數(shù).為了節(jié)省混凝土,鋼筋n11可以多層排列,但不得多于3層,其間距應(yīng)滿足規(guī)范要求,必要時(shí)可采用束筋,各層鋼筋上端應(yīng)按不需此鋼筋的截面再延長(zhǎng)一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度,必要時(shí)可將鋼筋沿橫向彎入墻踵板的底面.除受力鋼筋之外,還需要根據(jù)截面剪力配置箍筋,并按構(gòu)造

35、要求布置構(gòu)造鋼筋.24 施工設(shè)計(jì)方案比選為了使支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加節(jié)約經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，對(duì)前面的兩種擋土墻設(shè)計(jì)所得進(jìn)行分析比較，選擇一種造價(jià)、工程量、施工工藝更為合理的方案作為施工設(shè)計(jì)。由上設(shè)計(jì)計(jì)算所得可知，重力式擋土墻的截面尺寸為頂寬1米，底寬5米，高9米，所使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c20，估算材料用量可知，重力式擋土墻橫向沒延米所需的混凝土用量為27平米。由于該擋墻的尺寸較大，施工架設(shè)模板難度較大。扶壁式擋土墻的截面尺寸為：墻面板高9.6米，厚度0.3米，墻底板寬4.3米，厚度0.4米，扶肋高9.6米，厚度0.6米，底寬3米。估算材料用量得每延米的混凝土用量為8.6平米，使用hrb335級(jí)鋼筋。

36、顯然，重力式擋土墻所需的混凝土用量比扶壁式的大得多，因此所花費(fèi)的造價(jià)也要高，而且工程量巨大，施工難度高。一般情況下，坡高大于8米時(shí)不選擇采用重力式擋土墻作為支擋結(jié)構(gòu)。以上分析看出，該地段不宜采用重力式擋墻支護(hù)，而采用扶壁式擋墻支護(hù)，總體造價(jià)不高，經(jīng)濟(jì)合理，又符合墻高要求。故此工程采用扶壁式擋土墻作為施工組織設(shè)計(jì)方案。 25 扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)加固措施在選擇了扶壁式擋土墻作為施工方案設(shè)計(jì)，完成了擋土墻截面設(shè)計(jì)及穩(wěn)定、強(qiáng)度驗(yàn)算之后，必須采取必要的措施，以保證擋土墻的安全性。251基底拓展為減少基底壓應(yīng)力，增加抗傾覆的穩(wěn)定性，在墻趾處伸出一臺(tái)階，以拓寬基底，墻趾臺(tái)階寬度為25mm,臺(tái)階高寬比為3：2。2

37、52排水設(shè)計(jì)擋土墻排水措施的作用在于疏干墻后土體和防止地表水下滲，以免墻后積水形成靜壓力。良好的排水在寒冷地區(qū)可以減小回填土的凍脹壓力。排水措施主要包括（1）截水溝。截水溝又稱天溝，設(shè)置在挖方路基邊坡?lián)跬翂ζ马斠酝?，用以攔截并排除在山坡上流淌的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡不受流水沖刷，截水溝采用梯形截面，內(nèi)邊坡的坡度為1：1，采用25cm厚的5號(hào)漿砌片石加固，并設(shè)置15cm厚的砂礫墊層。（2）泄水孔。若已滲入墻后填土中的水，則應(yīng)將其迅速排出，通常在擋土墻的下部設(shè)置泄水孔。一般泄水孔的直徑為5-10cm,間距2-3cm,泄水孔應(yīng)高于墻前水位，以免倒灌。此外，在泄水孔入口附近應(yīng)用易滲的粗顆粒材料做反濾層，并在泄水孔入口下方鋪設(shè)粘土夯實(shí)層，防止積水滲入地基不利于墻的穩(wěn)定性。泄水孔的布置應(yīng)錯(cuò)開呈梅花樁式，以免在某一個(gè)面上形成軟弱層，影響擋土墻的穩(wěn)定性。（3）排水溝。主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)的各種水源水流引至橋涵或路基范圍內(nèi)的指定地點(diǎn)。采用梯形截面，25cm厚5號(hào)漿砌片石加固，并設(shè)15cm厚砂礫墊層。253沉降縫和伸縮縫的設(shè)置：為避免地基不均勻沉降引起墻身開裂，需按墻高和地基