擋土墻設(shè)計施工課件

第二章?lián)跬翂Α舯菊绿嵋凑瘴覈?guī)范的要求著重介紹了重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶臂式擋土墻的分析與設(shè)計方法。簡單介紹了擋土墻的抗震設(shè)計方法及護坡和加筋土擋土墻的設(shè)計方法。擋土墻的概念為保持結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的土體、物料有一定高差的結(jié)構(gòu)稱為支擋結(jié)構(gòu)。以剛性較大的墻體支承填土和物料并保證其穩(wěn)定的稱為擋防止土體坍落的構(gòu)筑物。凡土體有突變的地方,都需要做擋土墻。擋土墻在土木工程中得到廣泛的應(yīng)用,如公路、鐵路、橋臺水利、港灣工程、水閘岸和建筑周圍等。隨著我國基本建設(shè)步伐的加快,在道路、水利、建筑和市政工程當(dāng)中擋土墻的應(yīng)用越來越多,因此,對擋土墻的合理設(shè)計將直接影響工程的安全和經(jīng)濟效益擋土墻回填土一側(cè)稱為墻背,墻的另一側(cè)為墻面,墻背與基底的相交處稱為墻面與基底相交處稱為墻趾。墻面、墻背的傾斜度是指兩者與垂直面的夾角,通常,工程中常用單位豎直高度與斜面相應(yīng)水平投影長度之比,如墻背側(cè)斜度為1:n(如圖第二章?lián)跬翂?第二章?lián)跬翂Α魤Ρ骋粋?cè)較高的土體稱為回填土。在墻背后不論是回填土,還是未經(jīng)擾動的土體或其他物料均稱為回填土。墻背填土表面的荷載稱為超載(圖2.1所示)?！?.1擋土墻設(shè)計的基本原理1擋土墻的分類及適用范圍土墻的分類方法很多,一般可按結(jié)構(gòu)型式、建筑材料、施工方法及所處環(huán)境條件等進行劃分按其結(jié)構(gòu)型式及受力特點劃分常見的擋土墻型式可分為重力式、半重力式、衡重式、懸臂式扶臂式、錨杄式、錨定板式、加筋土擋土墻、板樁式及地下連續(xù)墻等;若按材料類型可分為木質(zhì)、磚、石砌、混凝土及鋼筋混凝土擋土墻;按所處的環(huán)境條件劃分為一般地區(qū)、浸水地區(qū)和地震區(qū)擋土墻等。擋土墻作為一種結(jié)構(gòu)物,其類型是各式各樣的,其適用范圍將取決于墻址地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施方法x術(shù)經(jīng)濟條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗積累等因素,各種擋土增第二章?lián)跬翂?●擋土墻◆2.1.2擋土墻設(shè)計的基本原則擋土墻應(yīng)保證填土及擋土墻本身的穩(wěn)定,另外墻身應(yīng)具有足夠的強度,以保證擋土墻的安全使用,同時設(shè)計中還要作到經(jīng)濟合理,因此,擋土墻設(shè)計的基本原則是◆(1)擋土墻必須保證結(jié)構(gòu)安全正常使用,因此應(yīng)滿足以下要求擋土墻不能滑移b擋土墻不能傾覆擋土墻墻身要有足夠的強度d擋土墻的基礎(chǔ)要滿足承載力的要求。(2)根據(jù)工程要求以及地形地質(zhì)條件,確定擋土墻結(jié)構(gòu)的平面布置和高度,選擇擋土墻的類型及截ˉ(3)在滿足規(guī)范要求的前提下使擋土墻結(jié)構(gòu)與環(huán)境協(xié)調(diào)?！魧跬翂Φ氖┕ぬ岢鲋笇?dǎo)性意見。為保證擋土墻的耐久性,在設(shè)計中應(yīng)對使用過程的維修給出相應(yīng)規(guī)定●擋土墻3擋土墻重力式擋土墻設(shè)計重力式擋土墻,一般由磚、石、混凝土做成。由于土壓力所引起的傾覆力矩,靠擋土墻自重產(chǎn)生的抵抗力矩來平衡,同時對磚石砌體又不允許出現(xiàn)受拉面,致使結(jié)構(gòu)的體積龐大。但此類擋土墻不需要鋼材,且能就地取材。重力式擋土墻是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在力的作用下的平衡和穩(wěn)定。它是公路工程、鐵路」水利和建筑工程中常見的一種擋土力式擋土墻可砌或混凝土澆注,一般截面都作成梯形(如圖2.2所示),它的優(yōu)點是能就地取材,施工方便,經(jīng)濟效益好◆由于重力式擋土墻靠自重維持平衡,因此,體積和重力都較大在較弱地基上修建往往受到承載力的限制。當(dāng)?shù)鼗闆r較好,掃土墻高度不大,本地又有可用石料時,可首選重力力式擋土墻高一般適用于6m以下,當(dāng)墻高大于6m時采用其他型式的擋土墻更為經(jīng)濟。重力式擋土墻可根據(jù)其墻背的坡度分為仰斜[圖2.2(a)]、垂直[圖2.2(b)]、和俯斜[圖2.2(c)]三種類型按照土壓力理論仰斜墻背的主動土壓力最小,而俯斜墻背的主動土壓力最大,垂直墻背位于兩者之間。擋土墻4擋士墻2.1重力式擋土墻的構(gòu)造重力式擋土墻的截面尺寸隨墻的截面形式和墻的高度而變化。重力式擋土墻墻胸坡和墻背一般選在1:0.23之間,但為了保證墻身穩(wěn)定和避免施工困難,墻背坡不宜小于1:0.25,墻面盡量與墻背平行(圖2.3所示)?！魧τ诘孛嫫露容^陡、墻背垂直時,墻面坡度可取1:0.050.2;當(dāng)?shù)貏萜教箷r,擋土墻的坡度可較緩,但不宜緩于1:0.4(如圖24所示)采用混凝土塊或石砌的擋土墻,墻頂寬不宜小于0.5m;對整體澆注的素混凝土墻,墻頂寬不應(yīng)小于0.4m;對鋼筋混凝土擋土墻,墻頂寬不應(yīng)小于0.m,而墻底寬應(yīng)根據(jù)計算最后確定當(dāng)墻身高度超過一定限度時,基底壓應(yīng)力往往是控制截面尺寸的重要因素。為了使基底壓應(yīng)力不超過地基承載力,可在墻底加設(shè)墻趾臺階,加設(shè)墻趾臺階也對擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定有利。墻的高度與高寬比,應(yīng)按材料的剛性角確定,墻趾臺階連線與豎間的夾角θ應(yīng)為:石砌擋土墻不大于35°;混凝土擋土般趾寬不大于墻高的1/20,也不應(yīng)小于0.1m,墻趾高度應(yīng)按剛性角確定,但不宜小于0.4m(如圖2.5所示)擋士墻5擋土墻②荷載效應(yīng)組合◆在考慮擋土墻不同的計算項目時,如整體穩(wěn)定、墻身穩(wěn)定計算應(yīng)根據(jù)使用時的情況和工作條件,進行荷載組合。在荷載組合是應(yīng)考慮如下原則土墻設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能岀現(xiàn)的荷載,按載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分承載力極限狀態(tài),應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合行設(shè)計,其表達式S<R式中y。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),按其重要性分三級,分別取為1.1、1.0、0.9S荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值R結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值對擋土墻的基本組合,其荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)按下式確S-YGCGGxYorCorQIkt2YoiCoiQik(2.2)式中永久荷載的安全分項系數(shù)進行擋土墻墻身強度計算時可取=10,對抗滑移、抗傾覆有利的永久荷載取09擋土墻6222重力式擋土墻的設(shè)計重力式擋土墻,一般由磚、石、混凝土做成。由于土壓力所引起的傾覆靠擋土墻自重產(chǎn)生的抵抗力矩來平衡,同時對磚、石砌體許出現(xiàn)受拉面,致使結(jié)構(gòu)的體積龐大。但此類擋土墻不需要鋼材,且能就地取材。擋土墻在墻后填土壓力作用下,必須具有足夠的整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度。設(shè)計時應(yīng)驗算擋土墻在土壓力作用下和其他外荷載作用下沿基底的滑移穩(wěn)定性;驗算墻身抗傾覆穩(wěn)定;驗算墻身強度及地基承載力(1)作用于擋土墻上的荷載①作用于擋土墻上的荷載分類按其作用性質(zhì)可將作用在擋土墻的荷載分為a.水久荷載久荷轂是指長期作用在擋土墻上的不變荷載,如擋土墻的自重地基反力及摩擦力等b.可變荷載可變荷載主要是指作用在擋土墻上的活荷載、動荷載、波浪壓力、洪水水壓力及浮力、溫度應(yīng)力和地震作用等222重力式擋土墻的設(shè)計7●擋土墻分別為第1個和第i個可變荷載的安全分項系數(shù),一般時取1.4永久荷載標準值Q1×第1個可變荷載標準值,一般為最主要的可變荷載效應(yīng)系1、C0一分別為水久荷載、第1個和第個可變荷載的Q1第I個可變荷載標準值第i個可變荷載組合系數(shù),當(dāng)與風(fēng)荷載組合時取0.8當(dāng)無風(fēng)荷載參與組合時取1.0③荷載計算a.擋土墻自重V(23)式中擋土墻的重度,可按表2.2取值V擋土墻每延米長度的體積(m3/m)●擋土墻8●擋土墻b.土壓力按《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》教材中庫侖土壓力計算公式確定靜水壓力◆垂直作用于擋土墻某一點的靜水壓力強度為1H1式中水的重度,取9.8kN/m◆H1計算點到水面的垂直距離(m)d.動水壓力當(dāng)水流流經(jīng)擋土墻時,由于流向流速的改變,水流將對擋土墻產(chǎn)生動水壓力作用,一般可由下式計算Kywo*(v2/g)*(1-cosa)/sina◆式中p作用于擋土墻上的動水壓力水流繞流系數(shù),與擋土墻形狀有關(guān),一般可取為1.00水流作用于擋土墻的面積,當(dāng)取1m寬計算時o=1H,H為水深◆α水流流向與擋土墻面之間的夾角●擋土墻9水流平均速度(m/s)g重力加速度(9.8m/s2)。動水壓力分布,可假定為倒三角形,其合力作用點到水平面為水深的三分之一。當(dāng)流速大于10ms時,尚應(yīng)考慮水深的脈動沖擊。e.波浪壓力◆瀕臨湖海、水庫及較大的江河的擋土墻或護岸,波浪的沖擊壓力及波浪滾退時的動水壓力作用,常是擋土墻等構(gòu)筑物破壞的重要因素。計算波浪壓力需要確定計算風(fēng)速值、有效吹程、波浪要素、水面的風(fēng)高度及根據(jù)波浪壓力圖形確定波浪壓力,具體計算方參見參考文獻2f.浮力作用于擋土墻基礎(chǔ)上的揚壓力,一般由浮力和滲透力兩部分組成。浮力可由下式計算G式中水的重度V1墻體水下部分的體積水流平均速度(m/s)10擋土墻設(shè)計施工課件11擋土墻設(shè)計施工課件12擋土墻設(shè)計施工課件13擋土墻設(shè)計施工課件14擋土墻設(shè)計施工課件15擋土墻設(shè)計施工課件16擋土墻設(shè)計施工課件17擋土墻設(shè)計施工課件18擋土墻設(shè)計施工課件19擋土墻設(shè)計施工課件20擋土墻設(shè)計施工課件21擋土墻設(shè)計施工課件22擋土墻設(shè)計施工課件23擋土墻設(shè)計施工課件24擋土墻設(shè)計施工課件25擋土墻設(shè)計施工課件26擋土墻設(shè)計施工課件27擋土墻設(shè)計施工課件28擋土墻設(shè)計施工課件29擋土墻設(shè)計施工課件30擋土墻設(shè)計施工課件31擋土墻設(shè)計施工課件32擋土墻設(shè)計施工課件33擋土墻設(shè)計施工課件34擋土墻設(shè)計施工課件35擋土墻設(shè)計施工課件36擋土墻設(shè)計施工課件37擋土墻設(shè)計施工課件38擋土墻設(shè)計施工課件39擋土墻設(shè)計施工課件40擋土墻設(shè)計施工課件41擋土墻設(shè)計施工課件42擋土墻設(shè)計施工課件43擋土墻設(shè)計施工課件44擋土墻設(shè)計施工課件45擋土墻設(shè)計施工課件46擋土墻設(shè)計施工課件47第二章?lián)跬翂Α舯菊绿嵋凑瘴覈?guī)范的要求著重介紹了重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶臂式擋土墻的分析與設(shè)計方法。簡單介紹了擋土墻的抗震設(shè)計方法及護坡和加筋土擋土墻的設(shè)計方法。擋土墻的概念為保持結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的土體、物料有一定高差的結(jié)構(gòu)稱為支擋結(jié)構(gòu)。以剛性較大的墻體支承填土和物料并保證其穩(wěn)定的稱為擋防止土體坍落的構(gòu)筑物。凡土體有突變的地方,都需要做擋土墻。擋土墻在土木工程中得到廣泛的應(yīng)用,如公路、鐵路、橋臺水利、港灣工程、水閘岸和建筑周圍等。隨著我國基本建設(shè)步伐的加快,在道路、水利、建筑和市政工程當(dāng)中擋土墻的應(yīng)用越來越多,因此,對擋土墻的合理設(shè)計將直接影響工程的安全和經(jīng)濟效益擋土墻回填土一側(cè)稱為墻背,墻的另一側(cè)為墻面,墻背與基底的相交處稱為墻面與基底相交處稱為墻趾。墻面、墻背的傾斜度是指兩者與垂直面的夾角,通常,工程中常用單位豎直高度與斜面相應(yīng)水平投影長度之比,如墻背側(cè)斜度為1:n(如圖第二章?lián)跬翂?8第二章?lián)跬翂Α魤Ρ骋粋?cè)較高的土體稱為回填土。在墻背后不論是回填土,還是未經(jīng)擾動的土體或其他物料均稱為回填土。墻背填土表面的荷載稱為超載(圖2.1所示)?！?.1擋土墻設(shè)計的基本原理1擋土墻的分類及適用范圍土墻的分類方法很多,一般可按結(jié)構(gòu)型式、建筑材料、施工方法及所處環(huán)境條件等進行劃分按其結(jié)構(gòu)型式及受力特點劃分常見的擋土墻型式可分為重力式、半重力式、衡重式、懸臂式扶臂式、錨杄式、錨定板式、加筋土擋土墻、板樁式及地下連續(xù)墻等;若按材料類型可分為木質(zhì)、磚、石砌、混凝土及鋼筋混凝土擋土墻;按所處的環(huán)境條件劃分為一般地區(qū)、浸水地區(qū)和地震區(qū)擋土墻等。擋土墻作為一種結(jié)構(gòu)物,其類型是各式各樣的,其適用范圍將取決于墻址地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施方法x術(shù)經(jīng)濟條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗積累等因素,各種擋土增第二章?lián)跬翂?9●擋土墻◆2.1.2擋土墻設(shè)計的基本原則擋土墻應(yīng)保證填土及擋土墻本身的穩(wěn)定,另外墻身應(yīng)具有足夠的強度,以保證擋土墻的安全使用,同時設(shè)計中還要作到經(jīng)濟合理,因此,擋土墻設(shè)計的基本原則是◆(1)擋土墻必須保證結(jié)構(gòu)安全正常使用,因此應(yīng)滿足以下要求擋土墻不能滑移b擋土墻不能傾覆擋土墻墻身要有足夠的強度d擋土墻的基礎(chǔ)要滿足承載力的要求。(2)根據(jù)工程要求以及地形地質(zhì)條件,確定擋土墻結(jié)構(gòu)的平面布置和高度,選擇擋土墻的類型及截ˉ(3)在滿足規(guī)范要求的前提下使擋土墻結(jié)構(gòu)與環(huán)境協(xié)調(diào)?！魧跬翂Φ氖┕ぬ岢鲋笇?dǎo)性意見。為保證擋土墻的耐久性,在設(shè)計中應(yīng)對使用過程的維修給出相應(yīng)規(guī)定●擋土墻50擋土墻重力式擋土墻設(shè)計重力式擋土墻,一般由磚、石、混凝土做成。由于土壓力所引起的傾覆力矩,靠擋土墻自重產(chǎn)生的抵抗力矩來平衡,同時對磚石砌體又不允許出現(xiàn)受拉面,致使結(jié)構(gòu)的體積龐大。但此類擋土墻不需要鋼材,且能就地取材。重力式擋土墻是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在力的作用下的平衡和穩(wěn)定。它是公路工程、鐵路」水利和建筑工程中常見的一種擋土力式擋土墻可砌或混凝土澆注,一般截面都作成梯形(如圖2.2所示),它的優(yōu)點是能就地取材,施工方便,經(jīng)濟效益好◆由于重力式擋土墻靠自重維持平衡,因此,體積和重力都較大在較弱地基上修建往往受到承載力的限制。當(dāng)?shù)鼗闆r較好,掃土墻高度不大,本地又有可用石料時,可首選重力力式擋土墻高一般適用于6m以下,當(dāng)墻高大于6m時采用其他型式的擋土墻更為經(jīng)濟。重力式擋土墻可根據(jù)其墻背的坡度分為仰斜[圖2.2(a)]、垂直[圖2.2(b)]、和俯斜[圖2.2(c)]三種類型按照土壓力理論仰斜墻背的主動土壓力最小,而俯斜墻背的主動土壓力最大,垂直墻背位于兩者之間。擋土墻51擋士墻2.1重力式擋土墻的構(gòu)造重力式擋土墻的截面尺寸隨墻的截面形式和墻的高度而變化。重力式擋土墻墻胸坡和墻背一般選在1:0.23之間,但為了保證墻身穩(wěn)定和避免施工困難,墻背坡不宜小于1:0.25,墻面盡量與墻背平行(圖2.3所示)?！魧τ诘孛嫫露容^陡、墻背垂直時,墻面坡度可取1:0.050.2;當(dāng)?shù)貏萜教箷r,擋土墻的坡度可較緩,但不宜緩于1:0.4(如圖24所示)采用混凝土塊或石砌的擋土墻,墻頂寬不宜小于0.5m;對整體澆注的素混凝土墻,墻頂寬不應(yīng)小于0.4m;對鋼筋混凝土擋土墻,墻頂寬不應(yīng)小于0.m,而墻底寬應(yīng)根據(jù)計算最后確定當(dāng)墻身高度超過一定限度時,基底壓應(yīng)力往往是控制截面尺寸的重要因素。為了使基底壓應(yīng)力不超過地基承載力,可在墻底加設(shè)墻趾臺階,加設(shè)墻趾臺階也對擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定有利。墻的高度與高寬比,應(yīng)按材料的剛性角確定,墻趾臺階連線與豎間的夾角θ應(yīng)為:石砌擋土墻不大于35°;混凝土擋土般趾寬不大于墻高的1/20,也不應(yīng)小于0.1m,墻趾高度應(yīng)按剛性角確定,但不宜小于0.4m(如圖2.5所示)擋士墻52擋土墻②荷載效應(yīng)組合◆在考慮擋土墻不同的計算項目時,如整體穩(wěn)定、墻身穩(wěn)定計算應(yīng)根據(jù)使用時的情況和工作條件,進行荷載組合。在荷載組合是應(yīng)考慮如下原則土墻設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能岀現(xiàn)的荷載,按載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分承載力極限狀態(tài),應(yīng)采用荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合行設(shè)計,其表達式S<R式中y。結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),按其重要性分三級,分別取為1.1、1.0、0.9S荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值R結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值對擋土墻的基本組合,其荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值應(yīng)按下式確S-YGCGGxYorCorQIkt2YoiCoiQik(2.2)式中永久荷載的安全分項系數(shù)進行擋土墻墻身強度計算時可取=10,對抗滑移、抗傾覆有利的永久荷載取09擋土墻53222重力式擋土墻的設(shè)計重力式擋土墻,一般由磚、石、混凝土做成。由于土壓力所引起的傾覆靠擋土墻自重產(chǎn)生的抵抗力矩來平衡,同時對磚、石砌體許出現(xiàn)受拉面,致使結(jié)構(gòu)的體積龐大。但此類擋土墻不需要鋼材,且能就地取材。擋土墻在墻后填土壓力作用下,必須具有足夠的整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度。設(shè)計時應(yīng)驗算擋土墻在土壓力作用下和其他外荷載作用下沿基底的滑移穩(wěn)定性;驗算墻身抗傾覆穩(wěn)定;驗算墻身強度及地基承載力(1)作用于擋土墻上的荷載①作用于擋土墻上的荷載分類按其作用性質(zhì)可將作用在擋土墻的荷載分為a.水久荷載久荷轂是指長期作用在擋土墻上的不變荷載,如擋土墻的自重地基反力及摩擦力等b.可變荷載可變荷載主要是指作用在擋土墻上的活荷載、動荷載、波浪壓力、洪水水壓力及浮力、溫度應(yīng)力和地震作用等222重力式擋土墻的設(shè)計54●擋土墻分別為第1個和第i個可變荷載的安全分項系數(shù),一般時取1.4永久荷載標準值Q1×第1個可變荷載標準值,一般為最主要的可變荷載效應(yīng)系1、C0一分別為水久荷載、第1個和第個可變荷載的Q1第I個可變荷載標準值第i個可變荷載組合系數(shù),當(dāng)與風(fēng)荷載組合時取0.8當(dāng)無風(fēng)荷載參與組合時取1.0③荷載計算a.擋土墻自重V(23)式中擋土墻的重度,可按表2.2取值V擋土墻每延米長度的體積(m3/m)●擋土墻55●擋土墻b.土壓力按《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》教材中庫侖土壓力計算公式確定靜水壓力◆垂直作用于擋土墻某一點的靜水壓力強度為1H1式中水的重度,取9.8kN/m◆H1計算點到水面的垂直距離(m)d.動水壓力當(dāng)水流流經(jīng)擋土墻時,由于流向流速的改變,水流將對擋土墻產(chǎn)生動水壓力作用,一般可由下式計算Kywo*(v2/g)*(1-cosa)/sina◆式中p作用于擋土墻上的動水壓力水流繞流系數(shù),與擋土墻形狀有關(guān),一般可取為1.00水流作用于擋土墻的面積,當(dāng)取1m寬計算時o=1H,H為水深