擋土墻設(shè)計(jì)詳解(共13頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 加筋土支擋結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師：時(shí)間：2016年12月 第一章 加筋土擋土墻一、 概述加筋土擋土墻指的是由填土、拉帶和鑲面砌塊組成的加筋土承受土體側(cè)力的擋土墻。加筋土擋土墻是在土中加入拉筋，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻由填料、在填料中布置的拉筋以及墻面板三部分組成。一般應(yīng)用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。擋土墻是公路工程中應(yīng)用中最廣泛的一種構(gòu)筑物。是一種支撐路堤土和山體土坡，防止填土和土體變形失穩(wěn)，承受側(cè)向土壓

2、力的建筑物，隨著時(shí)代的發(fā)展和對(duì)出行的需要，高速公路建設(shè)要求也日益增高，擋土墻也顯著越來(lái)越重要。其結(jié)構(gòu)形式也向著多樣化發(fā)展，設(shè)計(jì)理念也不斷創(chuàng)新，可謂是與時(shí)俱進(jìn)。加筋土擋土墻是在土中加入拉筋，利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程特性，從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。二、 加筋土擋土墻特點(diǎn)加筋土實(shí)質(zhì)上是填土、拉筋、面板三者的結(jié)合體。土和拉筋之間的摩擦改善了土的物理力學(xué)性質(zhì)，使土與拉筋結(jié)合成為一個(gè)整體。在這個(gè)整體中起控制作用的是填土與拉筋間的摩擦力。面板的作用是阻擋填土或填砂的坍塌擠出，迫使填料與拉筋結(jié)合為整體。加筋土擋墻就是利用填土與拉筋的摩擦力去平衡填土的側(cè)壓力。這樣就使得加筋土

3、擋墻更加輕型化和簡(jiǎn)單化。近年來(lái)加筋土技術(shù)廣泛應(yīng)用于土木工程，其優(yōu)越性愈來(lái)愈明顯。經(jīng)歸納，其特點(diǎn)概括如下：(1)組成加筋土的面板和筋帶可以預(yù)先制作，在現(xiàn)場(chǎng)用機(jī)械(或人工)分層填筑，這種裝配式的方法，施工簡(jiǎn)便、快速，并且節(jié)省勞力和縮短工期；(2)加筋土是柔性結(jié)構(gòu)物, 能適應(yīng)地基輕微的變形；(3)加筋土擋土墻抗振動(dòng)性強(qiáng)，因此它也是一種良好的抗震結(jié)構(gòu)物；(4)加筋土擋土墻節(jié)約占地, 造型美觀。加筋土擋土墻的墻面板可以垂直砌筑，可大量減少占地。擋土墻的總體布設(shè)和面板的型式圖案可根據(jù)周圍環(huán)境特點(diǎn)和需要進(jìn)行設(shè)計(jì)；(5)加筋土擋土墻造價(jià)比較低。加筋土擋土墻與鋼筋混凝土擋土墻相比，可減少造價(jià)一半；與石砌重力式擋

4、土墻比較，也可節(jié)約20%以上。同時(shí)，加筋土擋土墻的造價(jià)隨墻高的增加而節(jié)省效果愈顯著。因此它具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。三、工作原理加筋土的工作原理是拉筋與填土(通常是顆粒材料)之間的摩擦作用，可以解釋為：加筋土看作是由拉筋和土組成的一種復(fù)合材料。三軸試驗(yàn)表明，對(duì)干燥的砂土試樣施加豎向壓力，試樣會(huì)產(chǎn)生側(cè)向膨脹；如果土中水平放置不易延伸的拉筋后，由于筋土的摩擦作用，使拉筋受到拉力，而給予土料的側(cè)向位移以約束力，這就好象在試樣上又施加一個(gè)側(cè)向壓力。當(dāng)豎向壓力增加時(shí)，側(cè)向約束力隨之增大，直到土與拉筋之間出現(xiàn)滑移或拉筋斷裂，試樣才破壞。因而，加筋土的強(qiáng)度相應(yīng)獲得提高。為使側(cè)向約束力較大，一方面要設(shè)法增加土粒和拉

5、筋接觸面上的摩擦力，也就是采用料徑較大的填料和表面粗糙的扁形拉筋；另一方面，應(yīng)使用延展性較差的材料做拉筋；材料的延展性過(guò)大，拉筋將隨土料側(cè)向位移一起變形，而起不到側(cè)向約束使用，就不能提高土的強(qiáng)度。拉筋一般應(yīng)水平布設(shè)并垂直于墻面，拉筋在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)必須有足夠的長(zhǎng)度，以防止拉筋被拔出。五、加筋土擋墻的形式常見(jiàn)的加筋土擋土墻形式有下列幾種：(1)單面式加筋土擋土墻；(2)雙面式加筋土擋土墻，雙面式中又分為分離式、交錯(cuò)式以及對(duì)拉式加筋土擋土墻；(3)臺(tái)階式加筋土擋土墻；(4)無(wú)面板加筋墻。第二章 擋土墻設(shè)計(jì)資料一、 基本資料某地區(qū)高速公路上擬設(shè)計(jì)一座路堤式加筋土擋土墻。據(jù)調(diào)查，擋土墻不受浸水影響，已確定擋

6、土墻全長(zhǎng)為260m，沉降縫間距離采用15m，縫寬2-3m，縫內(nèi)填塞瀝青麻布或?yàn)r青木板。典型計(jì)算斷面見(jiàn)圖示：擋土墻墻高9.75m，填土高度0.7m，墻頂邊為1：0.3坡率。設(shè)計(jì)計(jì)算基本資料按下列要求選取：1) 路基寬度為26m，路面寬18.5m； 2）荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路級(jí)； 3）填土采用粗砂填料，容重=18.5kN/m3, 內(nèi)摩擦角=33°, 粘聚力C=0kPa； 4）地基為硬塑黏土，容重=18.0kN/m3, 內(nèi)摩擦角=26°, 粘聚力C=60kPa； 5）墻頂填土材料采用與加筋土相同填料； 6）設(shè)計(jì)墻高9.75m， 墻頂填土高0.7m， 填料內(nèi)摩擦角32°， 地基土

7、內(nèi)摩擦角25°，粘聚力53kPa。二、擋墻的設(shè)計(jì)加筋擋土墻的示意圖加筋土擋墻立面示意圖 加筋土擋墻斷面示意圖 三、加筋擋土墻的設(shè)計(jì)內(nèi)容 由已知條件可知：H=9.33m，=0m，m=1.5，=0.5m，由公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ-015-91）中的公式（2.2.2）可知： m 3.11m>=0.5m =0.5m 故加筋體上填土重力的土層厚度為=0.5m 因此，加筋體上路堤填土對(duì)第i層拉筋產(chǎn)生的拉力計(jì)算公路二級(jí)重車作用產(chǎn)生的拉力1、計(jì)算荷載布置長(zhǎng)度 已知公路二級(jí)重車的前后軸距L=3+1.4+7+1.4=12.8m，車輪接地長(zhǎng)度a=0.2m，由規(guī)范中的公式（2.3.22）可知

8、因擋土墻分段長(zhǎng)度大于10m，故取擴(kuò)散長(zhǎng)度 2、計(jì)算荷載布置寬度 （1）按活動(dòng)區(qū)寬度布置汽車荷載來(lái)求已知：由規(guī)范公式（2.3.2-1）可知：（2）按路基全寬布置汽車荷載來(lái)求 因路面寬為18.5m，橫向可布置四輛重車 由上可看出 故取h=0.55m在深度hi處，拉筋承受的拉力為其中，路堤式擋土墻在車輛荷載作用下，深度處的垂直應(yīng)力按下式計(jì)算式中：車輛荷載作用下，加筋體內(nèi)深度處的垂直應(yīng)力 結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)采用的荷載布置寬度 深度處應(yīng)力擴(kuò)散寬度，按照下式計(jì)算 當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)， 面板背面至路基邊緣距離計(jì)算加筋體自重產(chǎn)生的拉力 根據(jù)應(yīng)力分析法的基本假定和基本原理，加筋體自重第i層拉筋產(chǎn)生的拉力為： 上式中：水平土壓

9、力系數(shù) 當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)， -靜止土壓力系數(shù)，； -主動(dòng)土壓力系數(shù)， -第i單元結(jié)點(diǎn)至加筋體頂面垂直距離（m）四、筋帶所受拉力計(jì)算筋帶所受拉力可按照下式計(jì)算：式中：加筋體填料容重（） 加筋體上填土容重（） 筋材之間的垂直距離（m） 加筋體路堤填土產(chǎn)生的拉力 車輛荷載產(chǎn)生的拉力 加筋自重產(chǎn)生的拉力計(jì)算列表進(jìn)行如下所示：筋帶層號(hào)Zi（m）kiLi(m)aiT1T2T3Ti10.00 0.48 19.00 9.01 2.22 3.67 6.22 12.11 20.70 0.44 19.70 8.69 2.04 3.26 5.72 11.03 31.40 0.40 20.20 8.47 1.87 2.91

10、 5.23 10.01 42.10 0.37 20.55 8.33 1.69 2.59 4.74 9.02 52.80 0.33 20.90 8.19 1.52 2.28 4.24 8.04 63.50 0.29 21.25 8.05 1.34 1.98 3.75 7.07 74.20 0.25 21.60 7.92 1.16 1.69 3.26 6.11 84.90 0.21 21.95 7.80 0.99 1.41 2.76 5.17 95.60 0.18 22.30 7.67 0.81 1.14 2.27 4.23 106.30 0.32 22.65 7.56 1.48 2.06 4.1

11、4 7.68 117.00 0.32 23.00 7.44 1.48 2.02 4.14 7.65 127.70 0.32 23.35 7.33 1.48 1.99 4.14 7.62 138.40 0.32 23.70 7.22 1.48 1.96 4.14 7.59 149.10 0.32 24.05 7.12 1.48 1.94 4.14 7.56 加筋體上填土及其上車輛荷載作用下垂直應(yīng)力計(jì)算圖五、加筋復(fù)合體內(nèi)部穩(wěn)定驗(yàn)算筋材抗拉斷驗(yàn)算 筋材長(zhǎng)度按下式計(jì)算 式中：總長(zhǎng)度（m） 筋材在主動(dòng)區(qū)的長(zhǎng)度，=0.3=3m 筋材有效長(zhǎng)度，按照下式計(jì)算： 的取值為1m 故每層筋材下料長(zhǎng)度為：m 因而為了安全起見(jiàn)，取的長(zhǎng)度為7m鋼材抗拔出驗(yàn)算考慮到筋材上下兩面都承受摩擦力，抗拔安全應(yīng)符合下式要求 式中：筋材與周圍土的摩擦系數(shù) 要求的安全系數(shù)，因而實(shí)際取為=1m由此可見(jiàn)，設(shè)計(jì)滿足抗拉斷和抗拔出要求六、加筋復(fù)合體外部穩(wěn)定性驗(yàn)算基底底面地基應(yīng)力驗(yàn)算（1） 基底面上垂直力N（2） 墻背上水平土壓力 路基頂面1點(diǎn)處水平壓力： 路基頂面2點(diǎn)處水平壓力： （3） 求各力對(duì)基底重心o點(diǎn)的力矩（4） 由規(guī)范中的公式（5.2.8）可知已知地基容許承載力地基