《支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論》課件

支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概論支擋結(jié)構(gòu)是工程建設(shè)中不可或缺的一部分，用于支撐開挖邊坡、隧道、基坑等，保證施工安全，確保工程順利進(jìn)行。目錄第一章支擋結(jié)構(gòu)的概念與類型支擋結(jié)構(gòu)定義支擋結(jié)構(gòu)的分類支擋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)第二章支擋結(jié)構(gòu)的選型影響因素分析支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則常見支擋結(jié)構(gòu)類型對比第三章土壓力理論與計(jì)算土壓力的性質(zhì)土壓力計(jì)算模型土壓力計(jì)算實(shí)例第四章支擋結(jié)構(gòu)受力分析支擋結(jié)構(gòu)的載荷分類支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的確定支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析支擋結(jié)構(gòu)的概念與類型支擋結(jié)構(gòu)是土木工程中常見的結(jié)構(gòu)形式，主要用于支撐土體或巖石，防止其發(fā)生滑坡、坍塌等。支擋結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中具有重要的作用，可以保障施工安全，提高工程質(zhì)量。1.1支擋結(jié)構(gòu)定義11支擋結(jié)構(gòu)是指在土方開挖或填筑過程中，為了保證邊坡的穩(wěn)定和防止土體坍塌而設(shè)置的工程結(jié)構(gòu)。22支擋結(jié)構(gòu)主要用于防止開挖或填筑土體發(fā)生滑坡、坍塌或變形。33支擋結(jié)構(gòu)的類型多樣，常見的有擋土墻、錨桿、噴射混凝土等。44支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工需要根據(jù)具體工程的條件進(jìn)行，并符合相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。1.2支擋結(jié)構(gòu)的分類按結(jié)構(gòu)形式分類支擋結(jié)構(gòu)可以分為擋土墻、護(hù)坡、地下連續(xù)墻等，每種類型都具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用場景。按材料分類常見的支擋結(jié)構(gòu)材料包括混凝土、鋼筋混凝土、鋼結(jié)構(gòu)、磚石等，材料選擇需根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行綜合考量。按施工方式分類支擋結(jié)構(gòu)的施工方式可分為明挖法、鉆孔灌注法、地下連續(xù)墻法等，不同方法適用于不同的地質(zhì)條件和工程要求。1.3支擋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)穩(wěn)定性支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，可有效防止土體滑坡，保障工程安全。耐久性支擋結(jié)構(gòu)材料堅(jiān)固耐用，可以承受長期風(fēng)吹雨打，保證工程長期使用。適應(yīng)性強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)可根據(jù)地形和地質(zhì)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，適用于各種復(fù)雜環(huán)境。美觀性支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，提升整體景觀效果。2.支擋結(jié)構(gòu)的選型支擋結(jié)構(gòu)選型是支擋工程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，直接影響工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性和施工可行性。合理選擇支擋結(jié)構(gòu)類型，需要綜合考慮地質(zhì)條件、工程環(huán)境、施工條件、經(jīng)濟(jì)成本等因素。2.1影響因素分析支擋結(jié)構(gòu)的選型受多種因素影響，包括地質(zhì)條件、工程規(guī)模、施工條件、環(huán)境因素等。地質(zhì)條件是首要考慮因素，如土質(zhì)、巖性、地下水位等。工程規(guī)模也會(huì)影響支擋結(jié)構(gòu)的類型和尺寸。施工條件包括場地交通、施工設(shè)備、施工技術(shù)等。環(huán)境因素則包括周邊環(huán)境、文物保護(hù)等。2.2支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則安全性支擋結(jié)構(gòu)必須確保結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性，避免因土壓力或外部荷載引起坍塌。經(jīng)濟(jì)性在滿足安全性能前提下，盡可能降低工程造價(jià)，選擇經(jīng)濟(jì)合理的材料和施工方案?？墒┕ば灾踅Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮實(shí)際施工條件，選擇便于施工、維護(hù)和拆卸的結(jié)構(gòu)形式。環(huán)保性支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量減少對環(huán)境的影響，例如選擇生態(tài)材料，降低噪聲和粉塵污染。2.3常見支擋結(jié)構(gòu)類型對比1混凝土擋土墻混凝土擋土墻是一種常見的支擋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，抗壓強(qiáng)度高，能有效地抵抗土壓力，適用于各種地質(zhì)條件。2鋼板樁擋土墻鋼板樁擋土墻施工速度快，可重復(fù)使用，適用于各種地質(zhì)條件，但對施工精度要求較高，需要專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)。3格賓網(wǎng)擋土墻格賓網(wǎng)擋土墻具有良好的透水性，可以減少土壤壓力，適用于地質(zhì)條件較差的區(qū)域，成本相對較低，但抗壓能力較弱。3.土壓力理論與計(jì)算土壓力是土體對支擋結(jié)構(gòu)的側(cè)向壓力。計(jì)算土壓力對支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，因?yàn)樗苯佑绊懡Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。3.1土壓力的性質(zhì)11.方向性土壓力通常垂直作用于擋土結(jié)構(gòu)表面，主要由土體自重和水壓力引起。22.變化性土壓力的大小和方向會(huì)受到多種因素的影響，例如土體的性質(zhì)、荷載類型、地下水位等。33.影響因素土體的密度、內(nèi)摩擦角、粘聚力以及土體中水的含量都會(huì)影響土壓力的變化。44.計(jì)算模型不同的土壓力計(jì)算模型適用于不同的情況，例如庫侖模型適用于靜止土壓力，朗肯模型適用于主動(dòng)土壓力。3.2土壓力計(jì)算模型1庫侖土壓力理論考慮土體內(nèi)部摩擦力和墻后土體表面的摩擦力2朗肯土壓力理論假設(shè)墻后土體為理想彈性體，忽略土體內(nèi)部摩擦力3莫爾-庫侖土壓力理論考慮土體內(nèi)部摩擦力和墻后土體表面的摩擦力，并考慮土體剪切強(qiáng)度4其他土壓力理論如Rankine土壓力理論、Caquot土壓力理論等，考慮了土體內(nèi)部摩擦力、墻后土體表面的摩擦力以及土體的彈塑性特性土壓力計(jì)算模型是支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的理論基礎(chǔ)，不同的模型考慮的因素不同，適用于不同的工程條件。3.3土壓力計(jì)算實(shí)例土壓力計(jì)算實(shí)例可以幫助我們更好地理解土壓力理論的實(shí)際應(yīng)用，并為支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。例如，我們可以通過計(jì)算土壓力來確定支擋結(jié)構(gòu)所需的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而確保其在實(shí)際工程中的安全性和可靠性。100K土壓力千帕1M墻高米5摩擦角20重度千牛/立方米支擋結(jié)構(gòu)受力分析支擋結(jié)構(gòu)承受著來自土體、荷載和其他因素的壓力。這些壓力會(huì)產(chǎn)生內(nèi)力，對支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生影響。4.1支擋結(jié)構(gòu)的載荷分類地震荷載地震荷載是支擋結(jié)構(gòu)的重要荷載之一，其強(qiáng)度和方向取決于地震烈度和場地條件。施工荷載施工荷載是指在施工階段作用于支擋結(jié)構(gòu)的臨時(shí)荷載，包括施工機(jī)械、材料和人員的重量。水壓力水壓力是支擋結(jié)構(gòu)在水體作用下產(chǎn)生的荷載，其大小取決于水深和水體密度。風(fēng)荷載風(fēng)荷載是指風(fēng)力對支擋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載，其強(qiáng)度取決于風(fēng)速和結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面積。4.2支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的確定荷載分解支擋結(jié)構(gòu)所受荷載可分為土壓力、結(jié)構(gòu)自重、外荷載等。根據(jù)荷載作用方式和分布規(guī)律，將荷載分解到各個(gè)支擋構(gòu)件上。受力分析根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)的幾何形狀和材料特性，利用力學(xué)原理進(jìn)行受力分析，確定各個(gè)構(gòu)件所受的內(nèi)力，包括軸力、剪力、彎矩等。內(nèi)力計(jì)算根據(jù)受力分析結(jié)果，采用力學(xué)公式或數(shù)值計(jì)算方法，對支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，并繪制內(nèi)力圖，以了解支擋結(jié)構(gòu)在不同部位的內(nèi)力大小和分布情況。內(nèi)力校核將計(jì)算得到的內(nèi)力與支擋結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度和抗力進(jìn)行比較，確保支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力處于安全范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)過載破壞。4.3支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析抗滑穩(wěn)定性分析確保支擋結(jié)構(gòu)在各種荷載作用下不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，保證其整體穩(wěn)定性?？箖A覆穩(wěn)定性分析檢查支擋結(jié)構(gòu)是否能抵抗土壓力和外部荷載的翻轉(zhuǎn)作用，避免結(jié)構(gòu)失穩(wěn)?？拐鸱€(wěn)定性分析評估支擋結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性，確保其結(jié)構(gòu)完整性和功能。5.支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要綜合考慮多種因素。設(shè)計(jì)目標(biāo)是確保支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全，同時(shí)滿足工程建設(shè)的需要。5.1承載力和變形控制承載力控制支擋結(jié)構(gòu)必須能夠承受來自土壤和外部荷載的壓力，確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。變形控制控制支擋結(jié)構(gòu)的變形，防止過大的沉降和傾斜，避免影響周邊建筑和設(shè)施。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)確定承載力和變形控制的要求，確保支擋結(jié)構(gòu)的安全性。5.2抗滑動(dòng)和抗傾覆抗滑動(dòng)支擋結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載的能力，避免沿基礎(chǔ)底面滑動(dòng)?？够€(wěn)定性分析通常采用靜力平衡法，計(jì)算滑動(dòng)力和抗滑力的大小，比較兩者的大小，確定結(jié)構(gòu)的抗滑安全儲(chǔ)備系數(shù)?？箖A覆支擋結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)抵抗傾覆力矩的能力，避免整體發(fā)生傾覆?？箖A覆穩(wěn)定性分析通常采用力矩平衡法，計(jì)算傾覆力矩和抗傾覆力矩的大小，比較兩者的大小，確定結(jié)構(gòu)的抗傾覆安全儲(chǔ)備系數(shù)。5.3構(gòu)造措施和細(xì)部設(shè)計(jì)鋼板連接鋼板連接用于增強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，防止局部應(yīng)力集中，提高結(jié)構(gòu)的承載能力?；炷猎鰪?qiáng)混凝土增強(qiáng)主要通過增加鋼筋含量或使用高強(qiáng)度混凝土來提高支擋結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。錨固設(shè)計(jì)錨固設(shè)計(jì)應(yīng)確保錨固件的可靠性和強(qiáng)度，防止支擋結(jié)構(gòu)滑移或傾覆。排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)確保及時(shí)排除積水，防止土壤浸泡導(dǎo)致支擋結(jié)構(gòu)失效。6.支擋結(jié)構(gòu)施工技術(shù)支擋結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)是確保工程質(zhì)量和安全的關(guān)鍵。從設(shè)計(jì)到施工，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格控制，以確保工程安全穩(wěn)定。6.1常見施工工藝樁板支護(hù)樁板支護(hù)是常見的施工工藝。將鋼板樁打入地面，形成封閉的支護(hù)結(jié)構(gòu)。它適合于較深基坑，可以有效控制土方開挖。錨桿支護(hù)錨桿支護(hù)應(yīng)用廣泛，尤其適用于山坡或邊坡的支護(hù)。通過在巖石或土體中錨固鋼筋或鋼管，形成抗拉力，防止滑坡或坍塌。噴射混凝土支護(hù)噴射混凝土支護(hù)快速高效，適用于邊坡或基坑的臨時(shí)支護(hù)。通過噴射混凝土形成一層保護(hù)層，防止土體松散或坍塌。6.2施工質(zhì)量控制要點(diǎn)嚴(yán)格控制材料質(zhì)量支擋結(jié)構(gòu)材料應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確保其強(qiáng)度、耐久性和穩(wěn)定性。確保施工工藝規(guī)范施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范進(jìn)行操作，確保施工質(zhì)量。加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正施工過程中的質(zhì)量問題。做好施工記錄詳細(xì)記錄施工過程，包括材料使用、施工工藝、質(zhì)量檢驗(yàn)等，以便于后期追溯。6.3支擋結(jié)構(gòu)施工實(shí)例支擋結(jié)構(gòu)施工實(shí)例可以分為多個(gè)類別，例如橋梁支擋工程、隧道支擋工程、邊坡支擋工程等。每個(gè)類別都包含不同的特點(diǎn)和施工要求，需要根據(jù)具體的工程情況進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)和施工。施工實(shí)例分析可以幫助我們了解不同類型的支擋結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，并總結(jié)相應(yīng)的施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)要點(diǎn)。支擋結(jié)構(gòu)的維護(hù)與加固定期檢查支擋結(jié)構(gòu)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問題，延長其使用壽命。7.1常見病害類型11.沉降不均支擋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降不均，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或破壞。22.裂縫支擋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，可能是由于荷載過大或材料質(zhì)量問題。33.滲漏支擋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲漏，會(huì)導(dǎo)致土體浸水，降低其強(qiáng)度。44.腐蝕支擋結(jié)構(gòu)材料受到腐蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降。7.2加固技術(shù)與方法鋼筋混凝土加固應(yīng)用于支擋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和墻體加固，提高其承載力。錨桿加固在支擋結(jié)構(gòu)中設(shè)置錨桿，增強(qiáng)其抗滑力和穩(wěn)定性。灌漿加固對支擋結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行灌漿，修復(fù)結(jié)構(gòu)并提高其整體性。鋼結(jié)構(gòu)加固利用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，增強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。7.3