路基路面作業(yè)擋土墻

1、路基路面工程作業(yè)3班級(jí)土木103學(xué)生姓名學(xué)號(hào)時(shí)間題目一、思考題1 分析各類(lèi)擋土墻的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其使用場(chǎng)合。2 重力式擋土墻由哪幾部分組成？各有什么要求？3 說(shuō)明在不同情況下土壓力計(jì)算的基本方法。4 試推導(dǎo)地震荷載作用下重力式擋土墻抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算公式。5 擋土墻抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定或地基承載力不足時(shí)，可分別采用哪些改進(jìn)措施？什么措施較為有效？6 土中加筋可起什么作用？怎樣才能使拉筋發(fā)揮最大效用？7. 加筋土擋土墻墻面所受到的土壓力，與其他擋土墻的受力有什么不同？二、設(shè)計(jì)驗(yàn)算題1. 擋土墻布置已知三級(jí)公路某路段中心線上縱坡為3%（下坡），縱斷面設(shè)計(jì)資料見(jiàn)下表（表中設(shè)計(jì)高程為路肩外緣的設(shè)計(jì)高程

2、）。樁號(hào)K4+300+330+370+400+420原地面高程（m）80.3072.0068.8070.5076.60設(shè)計(jì)高程（m）77.2各橫斷面左右原地面點(diǎn)與中心樁的高差見(jiàn)下表。樁號(hào)K4+300+330+370+400+420左20m+2.0+2.5+3.2+2.4+1.8右20m-1.5-1.8-2.2-1.7-1.4路基寬度為8.5m，左側(cè)路肩墻，右側(cè)可占地（離路中心線8m）。K4+350之前地基為堅(jiān)硬礫石，之后為礫石土。采用漿砌石重力式擋土墻，墻面垂直，俯斜式，墻背坡度為1：0.25。填料為開(kāi)挖的礫石土，路基邊坡為1：1.5。要求作擋土墻布置圖（包括各樁橫斷面圖、左右擋土墻立面圖、最

3、高斷面處大樣圖、構(gòu)造及施工說(shuō)明等，比例自定）。2. 擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算 地基為中密礫石土，基底摩阻系數(shù)f=0.45，容許承載力為392kPa。開(kāi)挖的礫石土內(nèi)摩擦角為40º，重度為18.62kN/m³。漿砌石與土的外摩擦角為20 º，墻身漿砌石重度為22.54 kN/m³。砌體容許壓應(yīng)力為700 kPa，容許拉應(yīng)力為70 kPa，容許剪應(yīng)力為150kPa。設(shè)計(jì)汽車(chē)荷載為公路I級(jí)。請(qǐng)對(duì)右側(cè)最高墻進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。要求1. 擋土墻布置圖要求按A3大小繪制；2. 請(qǐng)于10月28日前交。答題一1. 擋土墻的主要結(jié)構(gòu)形式有重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶臂式擋土墻及輕型擋

4、土結(jié)構(gòu)。重力式擋土墻通常由砌石或素混凝土修筑而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，能夠就地取材，墻身斷面較大，作用于墻背的土壓力所引起的傾覆力矩全靠墻身自重產(chǎn)生的抗傾覆力矩來(lái)平衡。懸臂式擋土墻一般用鋼筋混凝土建造，它由立臂、墻趾懸臂和墻踵懸臂三個(gè)懸臂板組成，當(dāng)墻高度較大時(shí)，為了增加立臂的抗彎性能，沿墻的縱向每隔一定距離設(shè)一道扶臂，則為扶臂式擋土墻。懸臂式擋土墻和扶臂式擋土墻的穩(wěn)定主要依靠墻踵底板上的土重，而墻體內(nèi)的拉應(yīng)力則由鋼筋承擔(dān)，這類(lèi)擋土墻能充分利用鋼筋混凝土的受力特性，墻體截面較小。輕型擋土結(jié)構(gòu)包括錨桿擋土墻、錨定板式擋土墻、加筋土擋土墻、土工織物擋土墻等，具有結(jié)構(gòu)輕便且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，對(duì)地基的承載力要

5、求相對(duì)較低。2.常用的重力式擋土墻，一般由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和沉降、伸縮縫等幾部分組成仰斜墻背的坡度愈緩，所受的土壓力愈小，但施工愈困難，故仰斜墻背的坡度不宜緩于1：0.3。俯斜墻背所受的土壓力較大，相對(duì)而言，俯斜墻背的斷面比仰斜式要大。但當(dāng)?shù)孛鏅M坡較陡時(shí)，俯斜式擋土墻可采用陡直的墻面，從而減小墻高。俯斜墻背的坡度緩些固然對(duì)施工有利，但所受的土壓力亦隨之增加，致使斷面增大，因此墻背坡度不宜過(guò)緩，通常控制a<21°48(即1：0.4)。當(dāng)?shù)孛鏅M坡度較陡時(shí)，墻面可直立或外斜1：0.051：0.20，以減少墻高；當(dāng)?shù)孛鏅M坡平緩時(shí)，一般采用1：0.201：0.35較為經(jīng)濟(jì)。地基不良和

6、基礎(chǔ)處理不當(dāng)，往往引起擋土墻的破壞，因此，應(yīng)重視擋土墻的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)的程序是：首先應(yīng)對(duì)地基的地質(zhì)條件作詳細(xì)調(diào)查，必要時(shí)須做挖探或鉆探，然后再來(lái)確定基礎(chǔ)類(lèi)型與埋置深度。擋土墻的排水處理是否得當(dāng)，直接影響到擋土墻的安全及使用效果。因此，擋土墻應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，以疏干墻后坡料中的水分，防止地表水下滲造成墻后積水，從而使墻身免受額外的靜水壓力；消除粘性土填料因含水量增加產(chǎn)生的膨脹壓力；減少季節(jié)性冰凍地區(qū)填料的凍脹壓力。為了防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開(kāi)裂，應(yīng)根據(jù)地基的地質(zhì)條件及墻高、墻身斷面的變化情況設(shè)置沉降縫；為了防止圬工砌體因砂漿硬化收縮和溫度變化而產(chǎn)生裂縫，須設(shè)置伸縮縫。通常把沉降縫與伸縮

7、縫合并在一起，統(tǒng)稱(chēng)為沉降伸縮縫或變形縫。沉降伸縮縫的間距按實(shí)際情況面定，對(duì)于非巖石地基，宜每隔1015m設(shè)置一道沉降伸縮縫；對(duì)于巖石地基，其沉降伸縮縫間距可適當(dāng)增大。沉降伸縮縫的縫寬般為23cm。漿砌擋土墻的沉降伸縮縫內(nèi)可用膠泥填塞，但在滲水量大、凍害嚴(yán)重的地區(qū)，宜用瀝青麻筋或?yàn)r青木板等材料，沿墻內(nèi)、外頂三邊填塞，填深不宜小于5m；當(dāng)墻背為填石且凍害不嚴(yán)重時(shí)，可僅留空隙，不嵌填料。3.靜止土壓力的計(jì)算公式朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算：1.無(wú)粘性土2. 粘性土4. 有地震作用下的土壓力為 ，其中為地震角 因此有 由式（7-39）和（7-40）： 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算公式： 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算公式： 5. (1)

8、減少土的壓力：(2) 增加墻踵的懸臂長(zhǎng)（在原基礎(chǔ)底板墻踵后面加設(shè)抗滑拖板、在原基礎(chǔ)底板墻踵部分加長(zhǎng)）(3) 提高基礎(chǔ)抗滑能力（基礎(chǔ)底板做成傾斜面、設(shè)置防滑鍵、增加摩擦系數(shù)值，提高擋土墻抗滑能力）。6. 用于路基補(bǔ)強(qiáng)，使粒狀填料與網(wǎng)格互相鎖合在一起，形成穩(wěn)定的平面，防止填料下陷，并可將垂直載苛分散，地理?xiàng)l件惡劣地區(qū)可采用多層補(bǔ)強(qiáng)；2. 鋪于堤壩及路基填土中能增加它的穩(wěn)定性，減少占地面積；3. 用于路面補(bǔ)強(qiáng)，使網(wǎng)格與路面材料摻合在一起，可以有效地分散傳遞載荷，防止路面裂紋；4. 可承受一定沖擊載荷；5. 可承受較大的交變載荷；6. 縮短工程建設(shè)周期；7. 在惡劣環(huán)境條件下，也能施工；8. 可防止翻

9、漿造成的路面沉陷和裂紋；9. 可減少路面材料用量；10. 加快施工速度。7. 加筋土擋土墻是依靠拉筋與填料之間的摩擦力來(lái)拉住墻面，用來(lái)支擋路基填土或山坡坡體的墻式結(jié)構(gòu)物。通過(guò)了解加筋土擋土墻的型式、構(gòu)造、特點(diǎn)和工作原理，能夠準(zhǔn)確的布置和使用加筋土擋土墻。加筋土擋土墻是一種由豎直墻面（面板）、水平拉筋和墻內(nèi)填料三部分組成的加筋體。它通過(guò)拉筋與填料之間的摩擦力，拉住墻面，阻止填料塌落，以形成一個(gè)整體的復(fù)合結(jié)構(gòu)，再依靠其自重抵抗墻后的土壓力作用。加筋土擋土墻，材料消耗少，施工較簡(jiǎn)便，外形美觀，占地少，對(duì)地基的承載力要求也較低，有良好的抗震性能，因而常較其他類(lèi)型的擋土墻經(jīng)濟(jì)，適用于路肩墻和路堤墻。二1

10、、初擬尺寸按照已知的設(shè)計(jì)資料，初步擬定擋土墻的尺寸為三種，均為重力式擋土墻，設(shè)計(jì)的尺寸如下圖所示： 圖1 重力式擋土墻類(lèi)型一（路塹） 圖2 重力式擋土墻類(lèi)型二 （路堤） 其中樁號(hào)K4+300, K4+420處的擋土墻橫斷面為重力式擋土墻類(lèi)型一（路塹），K4+330，K4+370,K4+400處的擋土墻橫斷面尺寸為重力式擋土墻類(lèi)型二 （路堤）。2、擋土墻土壓力計(jì)算2.1、樁號(hào)K4+300處的擋土墻土壓力計(jì)算樁號(hào)K4+300處的擋土墻情況如圖4所示： 圖4、主動(dòng)土壓力計(jì)算： 路左：Ea= = Ka =0.5×18.62×3.12× =33.66KN/m 路右：Ea=

11、= Ka =0.5×18.62×22× = 12.47 KN/m式中：Ka庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。主動(dòng)土壓應(yīng)力沿墻高呈三角形分布，土壓力作用點(diǎn)為離墻踵高度為H/3，方向與墻背的法線成角，與水平方向成+角。、被動(dòng)土壓力計(jì)算：路左：Ep= = Kp =0.5×18.62×3.12× =819.56 KN/m路右：Ep= = Kp =0.5×18.62×22× =195

12、.52 KN/m式中：Kp庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。2.2、樁號(hào)K4+330處的擋土墻土壓力計(jì)算樁號(hào)K4+330處的擋土墻情況如圖5所示： 圖5、主動(dòng)土壓力計(jì)算：=1· 路左：Ea= = Ka =0.5×18.62×7.52× =185.65KN/m 墻前主動(dòng)土壓力：Ea=cos = Ka =0.5×18.62×3.092×0.993× =19.61 KN/m 路右：Ea=

13、= Ka =0.5×18.62×7.52× =185.65KN/m 墻前主動(dòng)土壓力：Ea=cos = Ka =0.5×18.62×1.752×0.996× =6.25KN/m式中：Ka庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。、被動(dòng)土壓力計(jì)算：路左：Ep= = Kp =0.5×18.62×7.52× =825.19KN/m 墻前被動(dòng)土壓力：EP=cos = KP =0.5

14、×18.62×3.092×0.993× =384.52KN/m路右：Ep= = Kp =0.5×18.62×7.52× =825.19KN/m 墻前被動(dòng)土壓力：EP=cos = KP =0.5×18.62×1.752×0.996× =128.95KN/m式中：Kp庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。2.3、樁號(hào)K4+370處的擋土墻土壓力計(jì)算樁號(hào)K4+37

15、0處的擋土墻情況如圖6所示： 圖6、主動(dòng)土壓力計(jì)算： 路左：Ea= = Ka =0.5×18.62×92× =267.33KN/m 墻前主動(dòng)土壓力：Ea=cos = Ka =0.5×18.62×2.812×0.988× =16.40KN/m 路右：Ea= = Ka =0.5×18.62×112× =399.35 KN/m 墻前主動(dòng)土壓力：Ea=cos = Ka =0.5×18.62×3.122×0.995× =19.92KN/m式中：Ka庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)

16、；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。、被動(dòng)土壓力計(jì)算：路左：Ep= = Kp =0.5×18.62×92× =1188.27 KN/m 墻前被動(dòng)土壓力：EP=cos = KP =0.5×18.62×2.812×0.988× =321.65 KN/m路右：Ep= = Kp =0.5×18.62×112× =1775.09 KN/m 墻前被動(dòng)土壓力：EP=cos = KP =0.5

17、15;18.62×3.122×0.995× =408.29 KN/m式中：Kp庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。2.4、樁號(hào)K4+400處的擋土墻土壓力計(jì)算樁號(hào)K4+400處的擋土墻情況如圖7所示： 圖7、主動(dòng)土壓力計(jì)算： 路左：Ea= = Ka =0.5×18.62×6 2× =118.81 KN/m 墻前主動(dòng)土壓力：Ea=cos = Ka =0.5×18.62×2.162

18、5;0.993× =9.58 KN/m 路右：Ea= = Ka =0.5×18.62×72× =161.72KN/m 墻前主動(dòng)土壓力：Ea=cos = Ka =0.5×18.62×1.882×0.996× =7.21 KN/m 式中：Ka庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。、被動(dòng)土壓力計(jì)算：路左：Ep= = Kp =0.5×18.62×6 2× =528.

19、11 KN/m 墻前被動(dòng)土壓力：EP=cos = KP =0.5×18.62×2.162×0.993× =194.16 KN/m路右：Ep= = Kp =0.5×18.62×72× =718.83 KN/m 墻前被動(dòng)土壓力：EP=cos = KP =0.5×18.62×1.882×0.996× =148.91 KN/m式中：Kp庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜

20、時(shí)為負(fù)。2.5、樁號(hào)K4+420處的擋土墻土壓力計(jì)算樁號(hào)K4+420處的擋土墻情況如圖8所示： 圖8、主動(dòng)土壓力計(jì)算： 路左：Ea= = Ka =0.5×18.62×32× =31.13 KN/m 路右：Ea= = Ka =0.5×18.62×22× =12.47 KN/m式中：Ka庫(kù)侖主動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。、被動(dòng)土壓力計(jì)算：路左：Ep= = Kp =0.5×18.62×32

21、× =693.90 KN/m路右：Ep= = Kp =0.5×18.62×22× =195.52 KN/m式中：Kp庫(kù)侖被動(dòng)土壓力系數(shù)；填土的容重（KN/m3）；H墻背高度（m）;墻背的內(nèi)摩擦角（。）;墻背摩擦角（。）;填土表面的傾角（。）;墻背傾角（。）墻背俯斜時(shí)為正,仰斜時(shí)為負(fù)。3、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算（右側(cè)最高斷面處擋土墻）3.1、用容許應(yīng)力法進(jìn)行驗(yàn)算 圖8荷載組合:路右: Ea=399.35 KN/m； 墻前主動(dòng)土壓力：Ea=19.92KN/m路右：Ep =1775.06 KN/m；墻前被動(dòng)土壓力：Ep=408.29KN/m、穩(wěn)定性驗(yàn)算1）、抗滑穩(wěn)定

22、性驗(yàn)算=2.051.3所以，抗滑穩(wěn)定性滿足要求。式中：N-作用于基底的豎向力的代數(shù)和（KN）: N=G+Ey; Ex-墻背主動(dòng)土壓力的水平分力；Ep-墻前被動(dòng)土壓力；-基底摩擦系數(shù)。主要組合時(shí)，抗滑穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1.3；附加組合時(shí)，不應(yīng)小于1.2；考慮偶然組合時(shí)，不小于1.1。2）、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算= =2.201.5所以，抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。式中：My-各力系對(duì)墻址的穩(wěn)定力矩之和（KN.m）,即：My-GZG+EyZy+EpZEP; M0-ExZx;ZG,Zy,Zx,ZEP-相應(yīng)各力對(duì)墻址的力臂?？箖A覆穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1.5，考慮附加組合時(shí)，不應(yīng)小于1.3，考慮偶然組合時(shí)不應(yīng)小于1.1。、基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)