路基路面工程1-3-3ppt課件

1、第五章第五章 擋土墻設(shè)計擋土墻設(shè)計 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 擋土墻的作用、種類及用途擋土墻的作用、種類及用途 1 1、擋土墻的作用、擋土墻的作用 支撐天然邊坡或人工填土邊坡，以堅持土體支撐天然邊坡或人工填土邊坡，以堅持土體穩(wěn)定。公路中主要用于支撐路堤、路塹、隧道洞穩(wěn)定。公路中主要用于支撐路堤、路塹、隧道洞口、橋梁兩端及河岸壁等?？?、橋梁兩端及河岸壁等。 2 2、擋土墻的設(shè)置種類及其各自用途、擋土墻的設(shè)置種類及其各自用途 P116P116 路肩墻：護(hù)肩及改善綜合坡度路肩墻：護(hù)肩及改善綜合坡度 路堤墻：收縮坡腳，防止邊坡或基底路堤墻：收縮坡腳，防止邊坡或基底( (對于陡對于陡坡路堤坡路堤) )滑

2、滑 動，沿河路堤那么可防水流沖刷、減動，沿河路堤那么可防水流沖刷、減小河床占壓小河床占壓 路塹墻：減少開挖，降低邊坡高度路塹墻：減少開挖，降低邊坡高度 山坡墻：支擋坡上覆蓋層，可兼起攔石作用山坡墻：支擋坡上覆蓋層，可兼起攔石作用 隧道及明洞口擋墻：縮短隧道或明洞口長度隧道及明洞口擋墻：縮短隧道或明洞口長度 橋梁兩端擋墻：護(hù)臺及銜接路堤，作為翼墻或橋梁兩端擋墻：護(hù)臺及銜接路堤，作為翼墻或橋臺橋臺 擋土墻的各部分稱號擋土墻的各部分稱號 P120 1 1、墻面墻胸、墻面墻胸 2 2、墻背俯斜、仰斜、垂直、墻背俯斜、仰斜、垂直 有直線形墻背和折線形墻背之分有直線形墻背和折線形墻背之分 3 3、墻頂、墻

3、頂 4 4、墻底墻趾、墻踵、墻底墻趾、墻踵 擋土墻的構(gòu)造類型擋土墻的構(gòu)造類型一重力式擋土墻一重力式擋土墻 重力式擋土墻靠本身重力平衡土體，重力式擋土墻靠本身重力平衡土體，普通型式簡單、施工方便、圬工量大，普通型式簡單、施工方便、圬工量大，對根底要求也較高。根據(jù)墻背型式不對根底要求也較高。根據(jù)墻背型式不同，其種類有普通重力式擋墻、不帶同，其種類有普通重力式擋墻、不帶衡重臺的折線墻背式重力擋墻和衡重衡重臺的折線墻背式重力擋墻和衡重式擋墻。式擋墻。 衡重式擋墻屬重力式擋墻；衡重臺衡重式擋墻屬重力式擋墻；衡重臺 上填土使得墻身重心后移，添加了墻上填土使得墻身重心后移，添加了墻 身的穩(wěn)定性；墻胸很陡，下

4、墻背仰斜，身的穩(wěn)定性；墻胸很陡，下墻背仰斜， 可以減小墻的高度和土方開挖；但基可以減小墻的高度和土方開挖；但基 底面積較小，對地基要求較高。底面積較小，對地基要求較高。 二錨定式擋土墻二錨定式擋土墻 錨定式擋土墻屬于輕型擋土墻，通錨定式擋土墻屬于輕型擋土墻，通常包括錨桿式和錨定板式兩種。常包括錨桿式和錨定板式兩種。 錨桿式擋墻主要由預(yù)制的鋼筋混凝錨桿式擋墻主要由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱和擋土板構(gòu)成墻面、與程度或土立柱和擋土板構(gòu)成墻面、與程度或傾斜的鋼錨桿結(jié)協(xié)作用支擋土體，主傾斜的鋼錨桿結(jié)協(xié)作用支擋土體，主要是靠埋置巖土中的錨桿的抗拉力拉要是靠埋置巖土中的錨桿的抗拉力拉住立柱保證土體穩(wěn)定的。住立柱保

5、證土體穩(wěn)定的。 錨定板式那么將錨桿換為拉桿，在錨定板式那么將錨桿換為拉桿，在其土中的末端連上錨定板。它不適于其土中的末端連上錨定板。它不適于路塹，路堤施工容易實現(xiàn)。路塹，路堤施工容易實現(xiàn)。三薄壁式擋墻三薄壁式擋墻 薄壁式擋土墻是鋼筋混凝土構(gòu)造，薄壁式擋土墻是鋼筋混凝土構(gòu)造，包括懸臂式和扶壁式兩種主要型式。包括懸臂式和扶壁式兩種主要型式。 懸臂式擋土墻由立壁和底板組成，懸臂式擋土墻由立壁和底板組成，有三個懸臂，即立壁、趾板和踵板。有三個懸臂，即立壁、趾板和踵板。當(dāng)墻身較高時，可沿墻長一定間隔當(dāng)墻身較高時，可沿墻長一定間隔 立立肋板即扶壁結(jié)合立壁板與踵板，肋板即扶壁結(jié)合立壁板與踵板，從而構(gòu)成扶壁式

6、擋墻；老路加固時，從而構(gòu)成扶壁式擋墻；老路加固時，思索扶壁難以在踵板側(cè)做，也可思索思索扶壁難以在踵板側(cè)做，也可思索將其做在趾板側(cè)，同樣可以發(fā)揚(yáng)作用，將其做在趾板側(cè)，同樣可以發(fā)揚(yáng)作用，但須進(jìn)展設(shè)計計算確定。但須進(jìn)展設(shè)計計算確定。四加筋土擋土墻四加筋土擋土墻 加筋土擋土墻是由填土、填土中的加筋土擋土墻是由填土、填土中的拉筋條以及墻面板等三部分組成，它拉筋條以及墻面板等三部分組成，它是經(jīng)過填土與拉筋間的摩擦作用把土是經(jīng)過填土與拉筋間的摩擦作用把土的側(cè)壓力削減到土體中起到穩(wěn)定土體的側(cè)壓力削減到土體中起到穩(wěn)定土體作用的。作用的。 加筋土擋土墻屬于柔性構(gòu)造，對地加筋土擋土墻屬于柔性構(gòu)造，對地基變形順應(yīng)性大

7、，建筑高度也可很大，基變形順應(yīng)性大，建筑高度也可很大，適用于填土路基；但須思索其擋板后適用于填土路基；但須思索其擋板后填土的滲水穩(wěn)定及地基變形對其的影填土的滲水穩(wěn)定及地基變形對其的影響，需求經(jīng)過計算分析選用。響，需求經(jīng)過計算分析選用。五其它擋土墻五其它擋土墻 柱板式擋土墻柱板式擋土墻 沿河路堤及基坑沿河路堤及基坑開挖中常用開挖中常用 樁板式擋土墻樁板式擋土墻 基坑開挖及抗洪基坑開挖及抗洪中運用中運用 垛式擋土墻又稱為框架式擋土墻垛式擋土墻又稱為框架式擋土墻 等等等等 第二節(jié)第二節(jié) 擋土墻土壓擋土墻土壓力計算力計算 作用在擋土墻上的力系作用在擋土墻上的力系 1 1、主要力系經(jīng)常作用在擋土墻上的各

8、種力：、主要力系經(jīng)常作用在擋土墻上的各種力： 擋土墻自重及位于墻上的衡載擋土墻自重及位于墻上的衡載 墻后土體的自動土壓力包括超載墻后土體的自動土壓力包括超載 基底的支撐力與摩阻力基底的支撐力與摩阻力 墻前土體的被動土壓力墻前土體的被動土壓力 浸水墻的常水位靜水壓力及浮力浸水墻的常水位靜水壓力及浮力 2 2、附加力、附加力 季節(jié)性或規(guī)律性作用于墻的各種力，如波浪沖季節(jié)性或規(guī)律性作用于墻的各種力，如波浪沖擊、洪水擊、洪水 3 3、特殊力、特殊力 偶爾出現(xiàn)的力，如地震力、水面物撞擊力等偶爾出現(xiàn)的力，如地震力、水面物撞擊力等 普通地域，擋土墻設(shè)計僅思索主要力 系，在浸水地域應(yīng)思索附加力，地震地域 還應(yīng)

9、思索地震對擋土墻的影響，按最不利 的組合進(jìn)展設(shè)計。 擋土墻庫侖土壓力實際擋土墻庫侖土壓力實際 擋土墻土壓力計算時運用了庫侖擋土墻土壓力計算時運用了庫侖CoulombCoulomb土壓力實際，經(jīng)過對墻背后破壞棱體的受力分析，得到土壓力的反力土壓力實際，經(jīng)過對墻背后破壞棱體的受力分析，得到土壓力的反力E E是破裂角的函數(shù)，即是破裂角的函數(shù)，即 ，再求，再求E E的極值可以得到自動土壓力和的極值可以得到自動土壓力和被動土壓力。被動土壓力。 1 1庫侖法的適用條件：庫侖法的適用條件： 順應(yīng)墻背傾斜、粗糙，墻后填土不程度。三條假定為：破裂面為平面、填料為砂性土順應(yīng)墻背傾斜、粗糙，墻后填土不程度。三條假定

10、為：破裂面為平面、填料為砂性土(c=0)(c=0)、破壞土體為剛體。、破壞土體為剛體。 2)2)自動土壓力為自動土壓力為E E的極大值，由于土推墻，土壓力為不穩(wěn)定要素，最大值為最危險形狀；被動土壓力為的極大值，由于土推墻，土壓力為不穩(wěn)定要素，最大值為最危險形狀；被動土壓力為E E的極小值，由于墻推土，土壓力為穩(wěn)定要素，最小值為最危險形狀。的極小值，由于墻推土，土壓力為穩(wěn)定要素，最小值為最危險形狀。)(fE 擋土墻土壓力思索擋土墻土壓力思索 1 1、自動土壓力與被動土壓力的區(qū)分：、自動土壓力與被動土壓力的區(qū)分： 假定擋土墻處于極限挪動形狀，土體有假定擋土墻處于極限挪動形狀，土體有沿墻及假想破裂面

11、挪動的趨勢，那么土推沿墻及假想破裂面挪動的趨勢，那么土推墻即為自動土壓力，墻推土即為被動土壓墻即為自動土壓力，墻推土即為被動土壓力。力。 2 2、路基擋土墻的土壓力思索：、路基擋土墻的土壓力思索： 路基擋土墻普通都有能夠有向外的位移路基擋土墻普通都有能夠有向外的位移或傾覆，因此，在設(shè)計中按墻背土體到達(dá)或傾覆，因此，在設(shè)計中按墻背土體到達(dá)自動極限平衡形狀思索，且取一定的平安自動極限平衡形狀思索，且取一定的平安系數(shù)以保證墻背土體的穩(wěn)定。墻趾前土體系數(shù)以保證墻背土體的穩(wěn)定。墻趾前土體的被動土壓力普通不計。的被動土壓力普通不計。 普通條件下庫侖自動土壓力計算普通條件下庫侖自動土壓力計算 1 1、破裂面

12、交于內(nèi)邊坡：、破裂面交于內(nèi)邊坡： 2 2、破裂面交于路基面：、破裂面交于路基面： 1 1交于荷載中部交于荷載中部 2 2交于荷載外部交于荷載外部 3 3交于荷載內(nèi)部交于荷載內(nèi)部 3 3、破裂面交于外邊坡：、破裂面交于外邊坡： 大俯角墻背的自動土壓力大俯角墻背的自動土壓力 第二破裂面法第二破裂面法 土體并不沿墻背滑動，而是土體并不沿墻背滑動，而是沿另一滑動面滑動，這普通是折沿另一滑動面滑動，這普通是折線形重力墻背、懸臂墻或帶衡重線形重力墻背、懸臂墻或帶衡重臺的墻背，其傾角大于第二破裂臺的墻背，其傾角大于第二破裂面的傾角面的傾角i i、且墻背上抗滑力大、且墻背上抗滑力大于下滑力的情況。于下滑力的情

13、況。 普通仰斜擋土墻為防止土壓普通仰斜擋土墻為防止土壓力過大，很少采用平緩背坡，不力過大，很少采用平緩背坡，不易出現(xiàn)易出現(xiàn) i i的情況，不出現(xiàn)第的情況，不出現(xiàn)第二破裂面；衡重式擋墻的上墻或二破裂面；衡重式擋墻的上墻或懸臂式墻，因采用的是假想的墻懸臂式墻，因采用的是假想的墻背，背，= =，只需，只需 i i，即存在，即存在第二破裂面。第二破裂面。 詳細(xì)求解請詳細(xì)求解請本人課后研討本人課后研討 折線形墻背的土壓力計算折線形墻背的土壓力計算 * 粘性土土壓力計算粘性土土壓力計算 * 不同土層的土壓力計算不同土層的土壓力計算 * 有限范圍填土的土壓力計算有限范圍填土的土壓力計算 * 被動土壓力計算被

14、動土壓力計算 * 車輛荷載的換算車輛荷載的換算 1 1、換算方法：、換算方法： 換算為對應(yīng)于墻后填料的一定高度的均換算為對應(yīng)于墻后填料的一定高度的均布土層。布土層。 2 2、換算土層高：、換算土層高： h = q / h = q / 其中：其中： 墻高墻高H H2.0m2.0m時，時，q=20.0kN/q=20.0kN/； 墻高墻高H H10.0m10.0m時，時，q=10.0kN/q=10.0kN/； 墻高墻高H H在在2.0m 10.0m2.0m 10.0m時，時，q q內(nèi)插取內(nèi)插取用用 第三節(jié)第三節(jié) 擋土墻擋土墻設(shè)計設(shè)計 擋土墻布置擋土墻布置 1 1、在橫斷面圖上進(jìn)展擋土墻位置的選定、在

15、橫斷面圖上進(jìn)展擋土墻位置的選定 確定出是路塹墻、路肩墻、路堤墻或浸水擋墻確定出是路塹墻、路肩墻、路堤墻或浸水擋墻 2 2、在墻趾縱斷面圖上進(jìn)展擋土墻的縱向布置：、在墻趾縱斷面圖上進(jìn)展擋土墻的縱向布置： 1 1分段，設(shè)伸縮縫與沉降縫分段，設(shè)伸縮縫與沉降縫 2 2思索始、末位置在路基及其它構(gòu)造處的銜接思索始、末位置在路基及其它構(gòu)造處的銜接 3 3根底的縱向布置根底的縱向布置 4 4布置泄水孔布置泄水孔 3 3、墻身斷面及根底的橫向布置、墻身斷面及根底的橫向布置 4 4、特殊擋墻的平面布置、特殊擋墻的平面布置 沿河擋墻沿河擋墻 繞避建筑物擋墻繞避建筑物擋墻 擋土墻構(gòu)造重力式擋墻為例擋土墻構(gòu)造重力式擋

16、墻為例 1 1、墻身構(gòu)造、墻身構(gòu)造(P120)(P120) 1 1墻背墻背 仰斜：土壓力小，對基底前側(cè)的地面橫坡要仰斜：土壓力小，對基底前側(cè)的地面橫坡要求高求高 俯斜：土壓力大，穩(wěn)定性及基底土壓力好俯斜：土壓力大，穩(wěn)定性及基底土壓力好 垂直垂直 凸形折線凸形折線 衡重式衡重式 2 2墻面墻面 3 3墻頂墻頂 4 4護(hù)欄護(hù)欄 2 2、根底、根底 1 1根底類型：取決于基底應(yīng)力大小情況，可有：根底類型：取決于基底應(yīng)力大小情況，可有： 墻身作根底、擴(kuò)展根底、鋼筋混凝土根底、墻身作根底、擴(kuò)展根底、鋼筋混凝土根底、 臺階根底、拱形根底等臺階根底、拱形根底等 2 2根底埋置深度：思索沖刷線及冰凍深度根底埋

17、置深度：思索沖刷線及冰凍深度 3 3、排水設(shè)備、排水設(shè)備 1 1地面排水溝地面排水溝 2 2泄水孔泄水孔 4 4、沉降縫與伸縮縫、沉降縫與伸縮縫 擋土墻荷載計算方法擋土墻荷載計算方法 1 1、荷載劃分及荷載組合、荷載劃分及荷載組合( (表表6-86-8、6-96-9 2 2、荷載抗震驗算、荷載抗震驗算 3 3、荷載設(shè)計方法、荷載設(shè)計方法 擋土墻設(shè)計按擋土墻設(shè)計按“分項平安系數(shù)極限形狀法進(jìn)展分項平安系數(shù)極限形狀法進(jìn)展 1 1承載力極限形狀傾覆失穩(wěn)；墻身或根底強(qiáng)承載力極限形狀傾覆失穩(wěn)；墻身或根底強(qiáng)度缺乏度缺乏 極限形狀分項荷載系數(shù)見表極限形狀分項荷載系數(shù)見表6-116-11 2 2正常運用極限形狀

18、外形變形等影響正常運正常運用極限形狀外形變形等影響正常運用；用； 裂痕等部分破壞；其它特定形狀裂痕等部分破壞；其它特定形狀 極限形狀的分項荷載系數(shù)除極限形狀的分項荷載系數(shù)除EpEp取取0.50.5外，其他外，其他均取均取1.0 1.0 3 3合力偏心距計算時的極限形狀分項荷載系數(shù)合力偏心距計算時的極限形狀分項荷載系數(shù)取值同取值同 正常運用極限形狀。正常運用極限形狀。 擋土墻穩(wěn)定性驗算擋土墻穩(wěn)定性驗算 1 1、抗滑穩(wěn)定性驗算、抗滑穩(wěn)定性驗算 檢查基底在土壓力、自重等作用下的摩阻檢查基底在土壓力、自重等作用下的摩阻力抵抗擋土墻滑動的才干。式力抵抗擋土墻滑動的才干。式6-456-45 2 2、抗傾覆

19、穩(wěn)定性驗算、抗傾覆穩(wěn)定性驗算 檢查墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的抵抗才干。檢查墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的抵抗才干。 驗算結(jié)果假設(shè)不滿足以上要求，那么穩(wěn)定性驗算結(jié)果假設(shè)不滿足以上要求，那么穩(wěn)定性不夠，須改動墻身斷面尺寸重新核算。不夠，須改動墻身斷面尺寸重新核算。 基底應(yīng)力及合力偏心距驗算基底應(yīng)力及合力偏心距驗算 1 1、根底底面的應(yīng)力、根底底面的應(yīng)力 p = N / Ap = N / A 2 2、偏心荷載作用、偏心荷載作用 e = B/2 - ZNe = B/2 - ZN pmin pmin及及pmaxpmax的求算的求算 3 3、地基承載抗力值、地基承載抗力值 f = 1.1 fkf = 1.1 fk

20、 擋土墻的基底應(yīng)力應(yīng)不超越地基承載力，擋土墻的基底應(yīng)力應(yīng)不超越地基承載力，同時，基底合力偏心距也應(yīng)滿足要求，從同時，基底合力偏心距也應(yīng)滿足要求，從而防止墻底不均勻沉陷而防止墻底不均勻沉陷 墻身截面強(qiáng)度驗算墻身截面強(qiáng)度驗算 尋覓控制斷面進(jìn)展強(qiáng)度驗算尋覓控制斷面進(jìn)展強(qiáng)度驗算 添加擋土墻穩(wěn)定性的措施添加擋土墻穩(wěn)定性的措施 1 1、添加抗滑穩(wěn)定性的方法、添加抗滑穩(wěn)定性的方法 1 1設(shè)置傾斜基底設(shè)置傾斜基底 2 2采用凸榫形根底采用凸榫形根底 2 2、添加抗傾覆穩(wěn)定性的方法、添加抗傾覆穩(wěn)定性的方法 1 1展寬墻趾展寬墻趾 2 2改動墻面及墻背坡度改動墻面及墻背坡度 3 3改動墻身斷面類型改動墻身斷面類型 其它其它 復(fù)習(xí)提綱：復(fù)習(xí)提綱： 1、公路用土的粒徑界限，分類及其根據(jù)、公路用土的粒徑界限，分類及其根據(jù) 2、公路