擋土墻設(shè)計及驗算

擋土墻設(shè)計設(shè)計條件：雙向四車道設(shè)計車速為80km/h的一級公路某橫斷面，設(shè)計荷載公路一I級，擬設(shè)一段路肩擋土墻（重力式擋土墻墻身材料采用7.5號砂漿，25號片石；衡重式擋土墻墻身材料采用10號砂漿，50號片石；懸臂式擋土墻墻身材料采用C30鋼筋混凝土）。路基填土（砂性土）高度為4m，基底為飽和的砂性土地基，基底摩擦系f=0.4,地基承載力130KPa，墻身分段長度為10m?；靥钔翞樯邦愅粒瑑?nèi)摩擦角中=35°，墻背與填土間的摩擦角17.5°，容重為Y=18kN/m3。廣州市抗震設(shè)防烈度為7度（0.1g），只采取抗震構(gòu)造措施，計算不考慮地震作用。Q：墻底摩擦系數(shù)取值及其影響？地基土內(nèi)摩擦系數(shù)取值及其影響？墻后填土內(nèi)摩擦角取值及其影響？主動土壓力受什么影響？地基承載力特征值提高系數(shù)（含墻趾值提高系數(shù)、墻踵值提高系數(shù)、平均提高系數(shù)）如何選定？不均勻沉降是什么原因?qū)е拢繀?shù)如何體現(xiàn)？不同類型擋土墻的適用性如何？Q："'.「墻底摩擦系數(shù)取值及其影而？地基土內(nèi)摩擦系數(shù)取值及其影晌？墻后填土丙摩擦角取值及其影曲？ - 一居主動I:壓力受什么影響？地基承載力特征值提高系數(shù)（含墻趾值提高系數(shù)、墻踵值提高系數(shù)、平均提高系數(shù)）如何選定？.不均勻沉降是什么原因?qū)е拢繀?shù)如何體現(xiàn)？不同類型擋土墻的適用性如何？擋土墻的設(shè)計與驗算(以極限狀態(tài)設(shè)計的分項系數(shù)法進行設(shè)計):進行車輛荷載換算；利用有關(guān)設(shè)計手冊中的相應(yīng)公式，計算主動土壓力，求出土壓力的大小、方向及作用點;設(shè)計擋土墻截面：先擬定墻身尺寸，然后進行：抗滑穩(wěn)定性計算；抗傾覆穩(wěn)定性驗算；基底應(yīng)力驗算；截面應(yīng)力驗算；擋土墻截面尺寸的調(diào)整與選取。畫出選用的擋土墻橫斷面圖，整理計算書等有關(guān)設(shè)計文件。一、擋土墻形式的選擇：選擇原則：用途、高度與重要性；地形、地質(zhì)條件；就地取材、經(jīng)濟、安全。重力式擋土墻(gravitybulkhead)靠自重保持穩(wěn)定，適用于H<5m的低墻。材料：塊石、磚、素砼(plainconcret)。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、可就地取材，應(yīng)用較廣。缺點：工程量大，沉降大。懸臂式擋土墻(cantileverretainingwall)：靠墻踵懸臂以上的土重維持穩(wěn)定，墻內(nèi)鋼筋受拉力。適用性：重要工程；H>5米；地基質(zhì)量差(墻輕)；缺石料等。扶壁式擋土墻(buttressretainingwall):扶壁：間距一0.8?1.0H,其作用一增加抗彎性能，保持擋土墻整體性。材料：鋼筋混凝土(reinforcedconcrete)應(yīng)用：H>10米場所。優(yōu)點：工程量??；缺點：技術(shù)復(fù)雜、費鋼材。4.錨桿式擋土墻(boltretainingwall):組成：預(yù)制鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿適用：重要工程，墻高已達H=27米。材料：鋼筋混凝土、鋼材。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造價低、施工方便。缺點：技術(shù)復(fù)雜。5.加筋土擋土墻(reinforcedfillwall)組成：面板(faceplate)、筋帶、填料(filling)三部分。優(yōu)點：(1)充分利用材料性能和土與筋帶的共同作用；擋墻結(jié)構(gòu)輕巧，便于現(xiàn)場預(yù)制(precast)、拼裝施工快；能抗寒，抗地震；造價低，可節(jié)省25?60%(與重力式比)常用拉筋材料：鋼筋混凝土、鍍鋅鐵皮、扁鋼和土工合成材料等。評價：錨桿式擋土墻利用錨定板的被動土壓力來平衡主動壓力，比加筋擋土墻靠金屬與土之間的摩擦力來平衡土壓力要優(yōu)越。二、 擋土墻初定尺寸以常用的重力式、懸臂式和扶壁式擋土墻為例，研究擋土墻型式選定后，初定其尺寸。擋土墻的高度H通常擋土墻的高度是由任務(wù)要求確定的，即使墻后被支擋的填土呈水平時為墻頂?shù)母叱獭Ｓ袝r，對長度很大的擋土墻，也可使墻頂?shù)陀谔钔另斆?，而用斜坡連接，以節(jié)省工程量。擋土墻的頂寬擋土墻的頂寬為構(gòu)造要求確定，以保證擋土墻呈整體性，具有足夠的強度。對于砌石重力式擋土墻，頂寬應(yīng)大于0.5m，即2塊塊石加砂漿。對素混凝土重力式擋墻頂寬也不應(yīng)小于0.5m。至干鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋土墻頂寬不小于300mm。擋土墻的底寬擋土墻的底寬由整體穩(wěn)定性確定。初定擋土墻底寬B=0.5H?0.7H，擋土墻底面為卵石、碎石時取小值；墻底為粘性土時取高值。擋土墻尺寸初定后，經(jīng)擋土墻抗滑穩(wěn)定與抗傾覆穩(wěn)定驗算。若安全系數(shù)過大，則適當減小墻的底寬；反之，安全系數(shù)太小，則適當加大墻的底寬或采取其它措施。保證擋土墻既安全又經(jīng)濟。三、 擋土墻的驗算(checkingcomputations):內(nèi)容：抗滑穩(wěn)定、抗傾覆(overturn)、承載力三方面1、作用在擋土墻上的力：kL..i1墻身自重w，作用于擋土墻的重心；主動土壓力，作用于擋土墻墻背；被動土壓力，作用于擋土墻前，設(shè)計中不考慮；基底反力：SV—垂直分力；SH—水平分力。

抗滑穩(wěn)定驗算:滑動力：Pax=Pacos(6+￡),抗滑力：(P：+W川Pa=Pasin(6+￡)式中M一基底摩擦系數(shù)。要求：抗滑力/滑動力=K>=1.3s懸臂式擋土墻：墻踵(wallheel)以上的土計入墻自重，再進行驗算。如達不到要求：加大W,即增大斷面尺寸；加大p，即墻底做砂石墊層；加大抗滑力，做逆坡；對軟土地基，其他方法都不經(jīng)濟或無效，加拖板：拖板與墻踵之間用鋼筋連接，拖板上土重W’可加大抗滑力。3、抗傾覆穩(wěn)定驗算要求：抗傾覆力矩—陽傾覆力矩一5 司6

如果達不到要求：加大底寬，從而加大W；加大a，墻趾加長；⑶做卸荷臺。在卸荷如以上的壓力不能傳到下面，故減少了主動土壓力。M5-JT目的A4、地基承載力驗算與偏心受壓相同，應(yīng)同時滿足:(1/2)(。max+°min(1/2)(。max+°min)<=fs<=1.2fmax式中f承載力標準值。四、墻后回填土的選擇理想的回填土卵石(scree)、礫石(gravel)、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角大，主動土壓力系數(shù)小側(cè)作用在擋土墻上的主動土壓力小，使墻節(jié)省工程量保持穩(wěn)定性。無疑，上述粗粒土為擋土墻后理想的回填土?？捎玫幕靥钔良毶?、粉砂(silt)、含水量接近最優(yōu)含水量的粉土、粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土，如當?shù)責o粗粒土，外運不經(jīng)濟，就地取材(uselocalmaterials)o不能用的回填土凡軟粘土、成塊的硬粘土、膨脹土(expandsoil)和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時或雨季(rainyseason)吸水膨脹都將產(chǎn)生額外的上壓力，對擋土墻的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，故不能用作墻后的回填土。五、墻后排水措施無排水措施的危害在擋土墻建成使用期間，如遇暴雨，使填土的重度增加，內(nèi)摩擦角減小，土的強度降低，導(dǎo)致填土對墻的土壓力增大，同時墻后積水，增加水壓力。若遇軟弱地基，則因土壓力增大造成擋土墻的破壞。排水措施的部位與構(gòu)造截水溝(catchwater)凡擋土墻后有較大的面積或擋山坡，則應(yīng)在填土頂面、離擋土墻適當?shù)木嚯x設(shè)截水溝，把坡上、外部徑流截斷排除。截水溝的剖面尺寸要根據(jù)暴雨集水面積計算確定，并應(yīng)用混凝土襯砌(liner)。截水溝縱向設(shè)適當坡度。截水溝出口應(yīng)遠離擋土墻。泄水孔若已滲入墻后填土中的水，則應(yīng)將其迅速排出，通常在擋土墻的下部設(shè)置泄水孔。當墻高H>12m時，可在墻的中部加一排泄水孔，一般泄水