9擋土墻設(shè)計(jì)解析PPT課件.ppt

1、第八章 擋土墻設(shè)計(jì)8.3 重力式擋土墻設(shè)計(jì)與驗(yàn)算擋土墻設(shè)計(jì)步驟 1.根據(jù)具體情況，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定墻趾位置。2.測(cè)繪墻趾處的縱向地面線，核對(duì)路基橫斷面圖。3.收集墻趾處的地質(zhì)水文資料。4.選擇墻后填料，確定填料的物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)和地基計(jì)算參數(shù)。5.進(jìn)行擋土墻斷面形式，構(gòu)造和材料設(shè)計(jì)。6.進(jìn)行擋土墻的縱向設(shè)計(jì)。7.確定擋土墻橫斷面尺寸。8.繪制擋土墻立面、橫斷面和平面圖。1、公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則2、公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD 30-2004（一）作用在擋土墻上的力系原則：根據(jù)擋土墻所處的具體工作條件、最不利組合 一般地區(qū) ： 僅考慮永久荷載和基本可變荷載 浸水地區(qū)，地震區(qū)還應(yīng)考慮其他

2、可變荷載和偶然荷載（二）不同條件下荷載組合（三）車輛荷載換算及計(jì)算參數(shù)1、車輛荷載換算土層厚度（1）按墻高確定的附加荷載強(qiáng)度進(jìn)行換算： q 車輛荷載附加荷載強(qiáng)度，墻高小于 2 m，取 20kN/m2；墻高大于 10 m，取10kN/m2；墻高在 210m 之間時(shí)，附加荷載強(qiáng)度用直線內(nèi)插法計(jì) （2）根據(jù)破裂棱體范圍內(nèi)布置的車輛荷載換算 B0不計(jì)車輛荷載作用時(shí)破裂棱體的寬度（m），對(duì)于路堤墻為破裂棱體范圍內(nèi)的路基寬度（即不計(jì)邊坡部分的寬度b）；(橫向) 擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度即擋土墻的擴(kuò)散長(zhǎng)度（L）,可按下式計(jì)算：（縱向）L擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度（m）；L0標(biāo)準(zhǔn)汽車前后軸軸距加輪胎著地長(zhǎng)度（12.8+0.2=

3、13 m）當(dāng)擋土墻的擴(kuò)散長(zhǎng)度20m 時(shí)，擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度L=擴(kuò)散長(zhǎng)度； 當(dāng)擋土墻的擴(kuò)散長(zhǎng)度20m 時(shí)，擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度L =20m （分段長(zhǎng)度）。 Q布置在B0L面積內(nèi)的車輪總重； 縱向：當(dāng)取用擋土墻分段長(zhǎng)度時(shí)，為分段長(zhǎng)度內(nèi)可能布置的車輪；當(dāng)取標(biāo)準(zhǔn)汽車的擴(kuò)散長(zhǎng)度時(shí)為一輛標(biāo)準(zhǔn)汽車重力（550KN）。 橫向：破裂棱體寬度B0 范圍內(nèi)可能布置的車輪。車輛外側(cè)車輪中線距路面（或硬路肩）、安全帶邊緣的距離為0.5m。路肩墻則車輪外緣靠墻頂內(nèi)緣布置。若橫向布置的車輛不為整數(shù)，則小數(shù)部分按半輛標(biāo)準(zhǔn)車計(jì)算。 2、計(jì)算參數(shù) （1）填料的計(jì)算內(nèi)摩擦角和重度 最好按填料的實(shí)際工作情況進(jìn)行試驗(yàn)，并考慮一定的安全度后再

4、確定。當(dāng)缺乏可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，填料內(nèi)摩擦角可參照表8.3.3選（2）墻背摩擦角 值視墻背的粗糙程度和墻后填料的性質(zhì)及排水條件而定。無試驗(yàn)資料時(shí)，可參考表8.3.4數(shù)據(jù)選用。 （3） 基底與基底土間的摩擦系數(shù)（書中無此表）一、一般條件下庫倫主動(dòng)土壓力計(jì)算（一）庫侖理論的假設(shè)1.假設(shè)墻背填料為均質(zhì)散粒體， 僅有內(nèi)摩擦力，而無粘聚力。2.當(dāng)墻背向外移動(dòng)或繞墻趾外傾時(shí)，墻背填料會(huì)出現(xiàn)一通過墻踵的破裂面，且為平面。3.破裂面上的土楔為剛性體，根據(jù)極限平衡狀態(tài)可以確定主動(dòng)土壓力Ea。4.設(shè)計(jì)中，對(duì)于被動(dòng)土壓力Ep，往往忽略不計(jì)，只考慮主動(dòng)土壓力Ea。5.通過墻踵，假擬若干個(gè)破裂面，其中使主動(dòng)土壓力達(dá)到最大的

5、那個(gè)破裂面就是最危險(xiǎn)的破裂面，破裂面與豎直方向的夾角為破裂角。6.假設(shè)主動(dòng)土壓力沿墻高成線性分布，土壓力作用在墻高下三分之一處（土楔上無荷載作用時(shí)），與墻背的法向夾角為。擋土墻土壓力計(jì)算（二）庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算步驟1、根據(jù)原始材料，確定擋土墻形式和幾何尺寸。2、假設(shè)破裂面在荷載作用范圍內(nèi)。3、計(jì)算破裂角。4、驗(yàn)證計(jì)算的破裂面是否在荷載作用范圍內(nèi)。5、若在，則計(jì)算最大主動(dòng)土壓力的大小。6、若不在，則重新假設(shè)破裂面位置。注意： 根據(jù)破裂面交于路基面的位置不同，擋土墻土壓力計(jì)算圖示可分為五種（以路堤擋土墻為例）：破裂面交于內(nèi)邊坡破裂面交于荷載的破裂面交于外邊坡內(nèi)側(cè)中部外側(cè)計(jì)算Ea（三）庫侖主動(dòng)土壓力

6、公式的推導(dǎo)（破裂面交于內(nèi)邊坡時(shí)）1.力的大小由正弦定理：2.最大主動(dòng)土壓力最危險(xiǎn)破裂面的確定當(dāng)參數(shù)、固定時(shí)，Ea隨破裂面的位置而變化，即Ea是破裂角的函數(shù)。為求最大土壓力Ea，可以用求駐點(diǎn)的辦法，得到如上圖邊界條件 的最大土壓力公式和最危險(xiǎn)破裂角如下：Pcossincos(）sincoscos（）Q=cos()cos（）cos(）cos（）Rcossincos(）sincos（）cos 3.力的方向和作用點(diǎn)1）力的方向靜力平衡狀態(tài)決定其與墻背法線夾角等于內(nèi)摩擦角2）力的作用點(diǎn)舍棄土楔為剛體的假設(shè)，引用土楔為松散體假設(shè)，土壓力對(duì)高度求導(dǎo)，繪出土壓應(yīng)力分布圖，力的作用點(diǎn)在壓應(yīng)力分布圖的形心處。4.

7、破裂面位于其他位置的庫侖表達(dá)式由于靜力平衡條件不變，破裂面交于路基表面和外邊坡時(shí)，只需要改變土楔重力G的表達(dá)式，同時(shí)在土壓應(yīng)力分布圖中疊加車輛荷載，就能得到類似的表達(dá)式。見書中141-145頁注意：1、以上是路堤擋土墻俯斜墻背的集計(jì)幾種算圖示，荷載是在行車道上布置的，此公式也可用于其它擋土墻：路肩擋土墻：a=b=0 對(duì)于：有正，有負(fù)，有0 當(dāng)荷載沿路肩邊緣布置時(shí)，d=0.（有個(gè)作業(yè)）2、計(jì)算Ea，首先要確定產(chǎn)生最大土壓力的破裂面，求出破裂角，但這在事先并不知道，必須進(jìn)行試算，試算時(shí)，通常假定破裂面位置通過荷載中心(142頁圖8.3.4（b）)，按圖示及相應(yīng)的公式計(jì)算破裂角，然后與原定的破裂面位

8、置作比較，看是否相符，最后，據(jù)此確定破裂角，計(jì)算Ea。二、大俯角墻背的主動(dòng)土壓力第二破裂面法（一）出現(xiàn)第二破裂面的條件1）墻背或假想墻背的傾角必須大于第二破裂面的傾角。（即：墻背或假想墻背不妨礙第二破裂面的出現(xiàn)）2）在墻背或假想墻背面上產(chǎn)生抗滑力必須大于其下滑力（即：使破裂面棱體不沿墻背或假象墻背下滑）衡重式擋土墻上墻土壓力分析圖（一）推導(dǎo)過程1根據(jù)邊界條件，計(jì)算破裂棱體（包括棱體上的荷載）的重量G2從力三角形求Ex的方程式3求Ex的最大值及相應(yīng)的破裂角i和i（求駐點(diǎn)的辦法）4求主動(dòng)土壓力Ea的作用點(diǎn)繪土壓應(yīng)力分布圖 三、折線形墻背的土壓力計(jì)算（一）上墻土壓力不考慮下墻影響,按照俯斜墻背計(jì)算土

9、壓力,衡重式考慮是否出現(xiàn)第二破裂面以墻背轉(zhuǎn)折點(diǎn)或衡重臺(tái)為界分為上墻、下墻 ，分別計(jì)算取兩者矢量和（二）下墻土壓力計(jì)算1.延長(zhǎng)墻背法在上墻土壓力算出后，延長(zhǎng)下墻墻背交于填土表面C，以BC為假想墻背，根據(jù)延長(zhǎng)墻背的邊界條件，用相應(yīng)的庫倫公式計(jì)算土壓力，并繪出墻背應(yīng)力分布圖，從中截取下墻BB部分的應(yīng)力圖作為下墻的土壓力。將上下墻兩部分應(yīng)力圖疊加，即為全墻土壓力 2.力多邊形法在墻背土體處于極限平衡條件下，作用于破裂棱體上的諸力，應(yīng)構(gòu)成矢量閉合的力多邊形。在算得上墻土壓力E1后，就可繪出下墻任一破裂面力多邊形。利用力多邊形來推求下墻土壓力 四、墻后為粘性土土壓力計(jì)算（一）等效內(nèi)摩擦角法按換算前后土的抗

10、剪強(qiáng)度相等的原則或土壓力相等的原則來計(jì)算D 值。通常把粘性土的內(nèi)摩擦角值增大510，或采用等效內(nèi)摩擦角D為 3035。對(duì)于矮墻偏于安全，對(duì)于高墻則偏于危險(xiǎn)。因此在設(shè)計(jì)高墻時(shí)，應(yīng)按墻高酌情降低D 值 （二）力多邊形法1.首先求得當(dāng)c=0時(shí)的土壓力E ，Ea=EEc ；2.再求得由于粘聚力的作用而減少的土壓力 Ec3.用求駐點(diǎn)的辦法求最大土壓力和最危險(xiǎn)破裂面 五、不同土層的土壓力填土為兩層以上不同性質(zhì)的土體，首先求得上一土層的土壓力及作用點(diǎn)，并近似的假定上下兩土層層面平行。 計(jì)算下一土層時(shí)，將上一土層視為均布荷載，按地面為一平面時(shí)的庫侖公式計(jì)算。六、有限范圍填土?xí)r的土壓力擋土墻修在陡坡的半路堤上，

11、或者山坡土體有傾向路基的層面，則墻后存在著已知坡面或潛在滑動(dòng)面，當(dāng)其傾角陡于由計(jì)算求得的破裂面的傾角時(shí)，墻后填料將沿著陡破面(或滑動(dòng)面)下滑，而不是沿著計(jì)算破裂面下滑，土壓力計(jì)算的破裂面為由勘察確定的實(shí)際可能發(fā)生的破裂面。計(jì)算時(shí)不必求取最危險(xiǎn)破裂面和最大土壓力。七、被動(dòng)土壓力通常情況下?lián)跬翂η暗谋粍?dòng)土壓力可不計(jì)算，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且地層穩(wěn)定、不受水流沖刷和擾動(dòng)破壞時(shí)，可計(jì)入，但是應(yīng)對(duì)被動(dòng)土壓力的計(jì)算值進(jìn)行大幅度的折減 重力式擋土墻驗(yàn)算重力式擋土墻本身必須具有足夠的整體穩(wěn)定性，墻身界面應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，以抵御墻后的土體。為此，重力式擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：要求指標(biāo)1.不產(chǎn)生墻身沿基底的滑移破壞

12、滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù) Kc1.32.不產(chǎn)生墻身繞墻趾的傾覆傾覆穩(wěn)定系數(shù)K01.53.不出現(xiàn)因基底過度的不均勻沉降而引起的墻身傾斜作用于基底的合力偏心距e (土質(zhì)）；e (石質(zhì))4 .地基不出現(xiàn)過大的下沉基底最大壓應(yīng)力小于等于地基的容許承載能力5.墻身截面不產(chǎn)生開裂、破壞墻身截面上的壓應(yīng)力max及剪應(yīng)力1，拉應(yīng)力min小于材料的容許應(yīng)力1.擋土墻滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算GEyExEpa0注意：1、墻趾前土體的被動(dòng)土壓力，在計(jì)算中一般忽略不計(jì)。2、f為基底的摩擦系數(shù)，無試驗(yàn)資料時(shí)，可參考下表進(jìn)行取值基底類別摩擦系數(shù)基底類別摩擦系數(shù)粘性土軟塑狀態(tài) 0.25礫（卵）石類土0.400.50硬塑狀態(tài)0.250.30軟質(zhì)巖石

13、0.400.60半堅(jiān)硬狀態(tài)0.300.40表面粗糙的硬質(zhì)巖石0.600.70砂0.402.擋土墻滑傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算3.基底合力偏心矩和壓應(yīng)力驗(yàn)算ZN作用于基底的合力法向分力N對(duì)墻趾O的力臂（m）。當(dāng)eB/6時(shí)，墻趾或墻踵處的壓應(yīng)力按下式計(jì)算：當(dāng)eB/6時(shí)，基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，一般均不考慮地基能承受此拉力，則基底應(yīng)力重分布，此時(shí)按照下式計(jì)算最大壓應(yīng)力：4.墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算第四節(jié) 加筋土擋土墻設(shè)計(jì)一、加筋土的機(jī)理Tmax活動(dòng)區(qū)穩(wěn)定區(qū)二、加筋土擋土墻的構(gòu)造 1.橫斷面2.加筋方式3.基礎(chǔ)加筋體面板基礎(chǔ)底面的基礎(chǔ)形式宜采用普通混凝土或鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深規(guī)定同重力式擋土墻。4.沉降伸縮縫加筋土擋土墻應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、墻高等條件設(shè)置沉降縫，其間距對(duì)土質(zhì)地基為1030m、巖石地基可適當(dāng)增大。當(dāng)設(shè)置整體式路檐板時(shí)，酌情設(shè)置伸縮縫，其間距一般與沉降縫一致。 5.填料加筋土填料應(yīng)使用滲水性的砂類或礫碎石類