《擋土墻畢業(yè)設(shè)計(jì)》word版

1、.西南石油大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)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)（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(lèi)必修和選修專(zhuān)業(yè)課程之后，較為集中和專(zhuān)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(wèn)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(guò)程，學(xué)會(huì)考慮問(wèn)題，分析

2、問(wèn)題和解決問(wèn)題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，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(lái)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

3、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)，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(lèi)型及適用條件 擋土墻類(lèi)型的劃分方法較多，一般以擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)為主，常見(jiàn)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(lèi)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)

4、定的，因此，墻身截面較大，適用于小型工程，通常墻高小于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(lái)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(lái)。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

5、面、鋼拉桿和埋置在填土中的錨定板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成，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?chē)恼w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

6、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(guò)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)

7、摩擦角=31度。墻背填土的重度為14.2,墻背摩擦角取為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

8、施工設(shè)計(jì)。16 墻后回填土的選擇 根據(jù)土壓力理論分析可知，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(lèi)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、

9、 膨脹土和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時(shí)或雨季吸水膨脹將產(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(wú)粘性土土坡，必須按照無(wú)粘性土土坡的穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行分析。無(wú)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(wú)粘性土坡顆粒間無(wú)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(lái)

10、表示，抗剪力與抗切拉之比即為土坡穩(wěn)定安全系數(shù)：K=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(lái)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

11、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

12、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(mǎn)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(mǎn)足要求。 最終確定擋土墻的尺寸：頂寬1.0m,底寬5.0m。2

13、3 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(kāi)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(guò)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0.5

14、m。墻趾板寬宜為墻高的1/201/5，墻底板板端厚度不小于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=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(kāi)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

15、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

16、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(lái)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(lái)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

17、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(jiàn)，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

18、： 圖2-5 墻面板跨中及扶肋處的彎矩圖a)跨中彎矩 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)

19、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，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

20、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)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B

21、C面上的土壓力（kN）；作用在CD面上的土壓力（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

22、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H1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：

23、如圖所示，計(jì)算長(zhǎng)度Lw,按下式計(jì)算，且。 （中跨） （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(mǎn)足要求。（

24、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(mǎn)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(guò)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(mǎn)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

25、平均應(yīng)力和最大壓力均滿(mǎn)足要求。所以，最初擬定的擋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)

26、行設(shè)計(jì)。則截面有效高度h0=h-c-d/2=260mm。 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(mǎn)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(mǎn)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

27、配筋，但區(qū)段不宜分得太多。a.以墻面板的中間H1/2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(mǎn)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(mǎn)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H1/4處加上一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度處切斷，每跨中部2L

28、/3范圍內(nèi)按跨中的最大豎直負(fù)彎矩MD配筋，靠近扶肋兩側(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(mǎn)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

29、鋼筋用。由于正彎矩較小M=17.93kNm，由上面的計(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(kāi)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

30、,作為墻踵板縱向鋼筋N8的定位鋼筋,如鋼筋N7的間距很小,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(mǎn)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(mǎn)足適用條件.

31、連接墻踵板與扶肋之間的U形鋼筋N10,其開(kāi)口向上.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(mǎn)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

32、力鋼筋之外,還需要根據(jù)截面剪力配置箍筋,并按構(gòu)造要求布置構(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(méi)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。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