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1、第五章第五章 挡土墙设计挡土墙设计 第一节第一节 概概 述述 挡土墙的作用、种类及用途挡土墙的作用、种类及用途 1 1、挡土墙的作用、挡土墙的作用 支撑天然边坡或人工填土边坡，以坚持土体支撑天然边坡或人工填土边坡，以坚持土体稳定。公路中主要用于支撑路堤、路堑、隧道洞稳定。公路中主要用于支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸壁等。口、桥梁两端及河岸壁等。 2 2、挡土墙的设置种类及其各自用途、挡土墙的设置种类及其各自用途 P116P116 路肩墙：护肩及改善综合坡度路肩墙：护肩及改善综合坡度 路堤墙：收缩坡脚，防止边坡或基底路堤墙：收缩坡脚，防止边坡或基底( (对于陡对于陡坡路堤坡路堤) )滑

2、滑 动，沿河路堤那么可防水流冲刷、减动，沿河路堤那么可防水流冲刷、减小河床占压小河床占压 路堑墙：减少开挖，降低边坡高度路堑墙：减少开挖，降低边坡高度 山坡墙：支挡坡上覆盖层，可兼起拦石作用山坡墙：支挡坡上覆盖层，可兼起拦石作用 隧道及明洞口挡墙：缩短隧道或明洞口长度隧道及明洞口挡墙：缩短隧道或明洞口长度 桥梁两端挡墙：护台及衔接路堤，作为翼墙或桥梁两端挡墙：护台及衔接路堤，作为翼墙或桥台桥台 挡土墙的各部分称号挡土墙的各部分称号 P120 1 1、墙面墙胸、墙面墙胸 2 2、墙背俯斜、仰斜、垂直、墙背俯斜、仰斜、垂直 有直线形墙背和折线形墙背之分有直线形墙背和折线形墙背之分 3 3、墙顶、墙

3、顶 4 4、墙底墙趾、墙踵、墙底墙趾、墙踵 挡土墙的构造类型挡土墙的构造类型一重力式挡土墙一重力式挡土墙 重力式挡土墙靠本身重力平衡土体，重力式挡土墙靠本身重力平衡土体，普通型式简单、施工方便、圬工量大，普通型式简单、施工方便、圬工量大，对根底要求也较高。根据墙背型式不对根底要求也较高。根据墙背型式不同，其种类有普通重力式挡墙、不带同，其种类有普通重力式挡墙、不带衡重台的折线墙背式重力挡墙和衡重衡重台的折线墙背式重力挡墙和衡重式挡墙。式挡墙。 衡重式挡墙属重力式挡墙；衡重台衡重式挡墙属重力式挡墙；衡重台 上填土使得墙身重心后移，添加了墙上填土使得墙身重心后移，添加了墙 身的稳定性；墙胸很陡，下

4、墙背仰斜，身的稳定性；墙胸很陡，下墙背仰斜， 可以减小墙的高度和土方开挖；但基可以减小墙的高度和土方开挖；但基 底面积较。缘鼗蠼细。底面积较。缘鼗蠼细。 二锚定式挡土墙二锚定式挡土墙 锚定式挡土墙属于轻型挡土墙，通锚定式挡土墙属于轻型挡土墙，通常包括锚杆式和锚定板式两种。常包括锚杆式和锚定板式两种。 锚杆式挡墙主要由预制的钢筋混凝锚杆式挡墙主要由预制的钢筋混凝土立柱和挡土板构成墙面、与程度或土立柱和挡土板构成墙面、与程度或倾斜的钢锚杆结协作用支挡土体，主倾斜的钢锚杆结协作用支挡土体，主要是靠埋置岩土中的锚杆的抗拉力拉要是靠埋置岩土中的锚杆的抗拉力拉住立柱保证土体稳定的。住立柱保

5、证土体稳定的。 锚定板式那么将锚杆换为拉杆，在锚定板式那么将锚杆换为拉杆，在其土中的末端连上锚定板。它不适于其土中的末端连上锚定板。它不适于路堑，路堤施工容易实现。路堑，路堤施工容易实现。三薄壁式挡墙三薄壁式挡墙 薄壁式挡土墙是钢筋混凝土构造，薄壁式挡土墙是钢筋混凝土构造，包括悬臂式和扶壁式两种主要型式。包括悬臂式和扶壁式两种主要型式。 悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。当墙身较高时，可沿墙长一定间隔当墙身较高时，可沿墙长一定间隔 立立肋板即扶壁结合立壁板与踵板，肋板即扶壁结合立壁板与踵板，从而构成扶壁式

6、挡墙；老路加固时，从而构成扶壁式挡墙；老路加固时，思索扶壁难以在踵板侧做，也可思索思索扶壁难以在踵板侧做，也可思索将其做在趾板侧，同样可以发扬作用，将其做在趾板侧，同样可以发扬作用，但须进展设计计算确定。但须进展设计计算确定。四加筋土挡土墙四加筋土挡土墙 加筋土挡土墙是由填土、填土中的加筋土挡土墙是由填土、填土中的拉筋条以及墙面板等三部分组成，它拉筋条以及墙面板等三部分组成，它是经过填土与拉筋间的摩擦作用把土是经过填土与拉筋间的摩擦作用把土的侧压力削减到土体中起到稳定土体的侧压力削减到土体中起到稳定土体作用的。作用的。 加筋土挡土墙属于柔性构造，对地加筋土挡土墙属于柔性构造，对地基变形顺应性大

7、，建筑高度也可很大，基变形顺应性大，建筑高度也可很大，适用于填土路基；但须思索其挡板后适用于填土路基；但须思索其挡板后填土的渗水稳定及地基变形对其的影填土的渗水稳定及地基变形对其的影响，需求经过计算分析选用。响，需求经过计算分析选用。五其它挡土墙五其它挡土墙 柱板式挡土墙柱板式挡土墙 沿河路堤及基坑沿河路堤及基坑开挖中常用开挖中常用 桩板式挡土墙桩板式挡土墙 基坑开挖及抗洪基坑开挖及抗洪中运用中运用 垛式挡土墙又称为框架式挡土墙垛式挡土墙又称为框架式挡土墙 等等等等 第二节第二节 挡土墙土压挡土墙土压力计算力计算 作用在挡土墙上的力系作用在挡土墙上的力系 1 1、主要力系经常作用在挡土墙上的各

8、种力：、主要力系经常作用在挡土墙上的各种力： 挡土墙自重及位于墙上的衡载挡土墙自重及位于墙上的衡载 墙后土体的自动土压力包括超载墙后土体的自动土压力包括超载 基底的支撑力与摩阻力基底的支撑力与摩阻力 墙前土体的被动土压力墙前土体的被动土压力 浸水墙的常水位静水压力及浮力浸水墙的常水位静水压力及浮力 2 2、附加力、附加力 季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲击、洪水击、洪水 3 3、特殊力、特殊力 偶尔出现的力，如地震力、水面物撞击力等偶尔出现的力，如地震力、水面物撞击力等 普通地域，挡土墙设计仅思索主要力 系，在浸水地域应思索附加力，地震地域 还应

9、思索地震对挡土墙的影响，按最不利 的组合进展设计。 挡土墙库仑土压力实际挡土墙库仑土压力实际 挡土墙土压力计算时运用了库仑挡土墙土压力计算时运用了库仑CoulombCoulomb土压力实际，经过对墙背后破坏棱体的受力分析，得到土压力的反力土压力实际，经过对墙背后破坏棱体的受力分析，得到土压力的反力E E是破裂角的函数，即是破裂角的函数，即 ，再求，再求E E的极值可以得到自动土压力和的极值可以得到自动土压力和被动土压力。被动土压力。 1 1库仑法的适用条件：库仑法的适用条件： 顺应墙背倾斜、粗糙，墙后填土不程度。三条假定为：破裂面为平面、填料为砂性土顺应墙背倾斜、粗糙，墙后填土不程度。三条假定

10、为：破裂面为平面、填料为砂性土(c=0)(c=0)、破坏土体为刚体。、破坏土体为刚体。 2)2)自动土压力为自动土压力为E E的极大值，由于土推墙，土压力为不稳定要素，最大值为最危险形状；被动土压力为的极大值，由于土推墙，土压力为不稳定要素，最大值为最危险形状；被动土压力为E E的极小值，由于墙推土，土压力为稳定要素，最小值为最危险形状。的极小值，由于墙推土，土压力为稳定要素，最小值为最危险形状。)(fE 挡土墙土压力思索挡土墙土压力思索 1 1、自动土压力与被动土压力的区分：、自动土压力与被动土压力的区分： 假定挡土墙处于极限挪动形状，土体有假定挡土墙处于极限挪动形状，土体有沿墙及假想破裂面

11、挪动的趋势，那么土推沿墙及假想破裂面挪动的趋势，那么土推墙即为自动土压力，墙推土即为被动土压墙即为自动土压力，墙推土即为被动土压力。力。 2 2、路基挡土墙的土压力思索：、路基挡土墙的土压力思索： 路基挡土墙普通都有能够有向外的位移路基挡土墙普通都有能够有向外的位移或倾覆，因此，在设计中按墙背土体到达或倾覆，因此，在设计中按墙背土体到达自动极限平衡形状思索，且取一定的平安自动极限平衡形状思索，且取一定的平安系数以保证墙背土体的稳定。墙趾前土体系数以保证墙背土体的稳定。墙趾前土体的被动土压力普通不计。的被动土压力普通不计。 普通条件下库仑自动土压力计算普通条件下库仑自动土压力计算 1 1、破裂面

12、交于内边坡：、破裂面交于内边坡： 2 2、破裂面交于路基面：、破裂面交于路基面： 1 1交于荷载中部交于荷载中部 2 2交于荷载外部交于荷载外部 3 3交于荷载内部交于荷载内部 3 3、破裂面交于外边坡：、破裂面交于外边坡： 大俯角墙背的自动土压力大俯角墙背的自动土压力 第二破裂面法第二破裂面法 土体并不沿墙背滑动，而是土体并不沿墙背滑动，而是沿另一滑动面滑动，这普通是折沿另一滑动面滑动，这普通是折线形重力墙背、悬臂墙或带衡重线形重力墙背、悬臂墙或带衡重台的墙背，其倾角大于第二破裂台的墙背，其倾角大于第二破裂面的倾角面的倾角i i、且墙背上抗滑力大、且墙背上抗滑力大于下滑力的情况。于下滑力的情

13、况。 普通仰斜挡土墙为防止土压普通仰斜挡土墙为防止土压力过大，很少采用平缓背坡，不力过大，很少采用平缓背坡，不易出现易出现 i i的情况，不出现第的情况，不出现第二破裂面；衡重式挡墙的上墙或二破裂面；衡重式挡墙的上墙或悬臂式墙，因采用的是假想的墙悬臂式墙，因采用的是假想的墙背，背，= =，只需，只需 i i，即存在，即存在第二破裂面。第二破裂面。 详细求解请详细求解请本人课后研讨本人课后研讨 折线形墙背的土压力计算折线形墙背的土压力计算 * 粘性土土压力计算粘性土土压力计算 * 不同土层的土压力计算不同土层的土压力计算 * 有限范围填土的土压力计算有限范围填土的土压力计算 * 被动土压力计算被

14、动土压力计算 * 车辆荷载的换算车辆荷载的换算 1 1、换算方法：、换算方法： 换算为对应于墙后填料的一定高度的均换算为对应于墙后填料的一定高度的均布土层。布土层。 2 2、换算土层高：、换算土层高： h = q / h = q / 其中：其中： 墙高墙高H H2.0m2.0m时，时，q=20.0kN/q=20.0kN/； 墙高墙高H H10.0m10.0m时，时，q=10.0kN/q=10.0kN/； 墙高墙高H H在在2.0m 10.0m2.0m 10.0m时，时，q q内插取内插取用用 第三节第三节 挡土墙挡土墙设计设计 挡土墙布置挡土墙布置 1 1、在横断面图上进展挡土墙位置的选定、在

15、横断面图上进展挡土墙位置的选定 确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙 2 2、在墙趾纵断面图上进展挡土墙的纵向布置：、在墙趾纵断面图上进展挡土墙的纵向布置： 1 1分段，设伸缩缝与沉降缝分段，设伸缩缝与沉降缝 2 2思索始、末位置在路基及其它构造处的衔接思索始、末位置在路基及其它构造处的衔接 3 3根底的纵向布置根底的纵向布置 4 4布置泄水孔布置泄水孔 3 3、墙身断面及根底的横向布置、墙身断面及根底的横向布置 4 4、特殊挡墙的平面布置、特殊挡墙的平面布置 沿河挡墙沿河挡墙 绕避建筑物挡墙绕避建筑物挡墙 挡土墙构造重力式挡墙为例挡土墙构造重力式挡

16、墙为例 1 1、墙身构造、墙身构造(P120)(P120) 1 1墙背墙背 仰斜：土压力。曰浊安嗟牡孛婧崞乱鲂：土压力。曰浊安嗟牡孛婧崞乱蟾咔蟾 俯斜：土压力大，稳定性及基底土压力好俯斜：土压力大，稳定性及基底土压力好 垂直垂直 凸形折线凸形折线 衡重式衡重式 2 2墙面墙面 3 3墙顶墙顶 4 4护栏护栏 2 2、根底、根底 1 1根底类型：取决于基底应力大小情况，可有：根底类型：取决于基底应力大小情况，可有： 墙身作根底、扩展根底、钢筋混凝土根底、墙身作根底、扩展根底、钢筋混凝土根底、 台阶根底、拱形根底等台阶根底、拱形根底等 2 2根底埋置深度：思索冲刷线及冰冻深度根底埋

17、置深度：思索冲刷线及冰冻深度 3 3、排水设备、排水设备 1 1地面排水沟地面排水沟 2 2泄水孔泄水孔 4 4、沉降缝与伸缩缝、沉降缝与伸缩缝 挡土墙荷载计算方法挡土墙荷载计算方法 1 1、荷载划分及荷载组合、荷载划分及荷载组合( (表表6-86-8、6-96-9 2 2、荷载抗震验算、荷载抗震验算 3 3、荷载设计方法、荷载设计方法 挡土墙设计按挡土墙设计按“分项平安系数极限形状法进展分项平安系数极限形状法进展 1 1承载力极限形状倾覆失稳；墙身或根底强承载力极限形状倾覆失稳；墙身或根底强度缺乏度缺乏 极限形状分项荷载系数见表极限形状分项荷载系数见表6-116-11 2 2正常运用极限形状

18、外形变形等影响正常运正常运用极限形状外形变形等影响正常运用；用； 裂痕等部分破坏；其它特定形状裂痕等部分破坏；其它特定形状 极限形状的分项荷载系数除极限形状的分项荷载系数除EpEp取取0.50.5外，其他外，其他均取均取1.0 1.0 3 3合力偏心距计算时的极限形状分项荷载系数合力偏心距计算时的极限形状分项荷载系数取值同取值同 正常运用极限形状。正常运用极限形状。 挡土墙稳定性验算挡土墙稳定性验算 1 1、抗滑稳定性验算、抗滑稳定性验算 检查基底在土压力、自重等作用下的摩阻检查基底在土压力、自重等作用下的摩阻力抵抗挡土墙滑动的才干。式力抵抗挡土墙滑动的才干。式6-456-45 2 2、抗倾覆

19、稳定性验算、抗倾覆稳定性验算 检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗才干。检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗才干。 验算结果假设不满足以上要求，那么稳定性验算结果假设不满足以上要求，那么稳定性不够，须改动墙身断面尺寸重新核算。不够，须改动墙身断面尺寸重新核算。 基底应力及合力偏心距验算基底应力及合力偏心距验算 1 1、根底底面的应力、根底底面的应力 p = N / Ap = N / A 2 2、偏心荷载作用、偏心荷载作用 e = B/2 - ZNe = B/2 - ZN pmin pmin及及pmaxpmax的求算的求算 3 3、地基承载抗力值、地基承载抗力值 f = 1.1 fkf = 1.1 fk

20、 挡土墙的基底应力应不超越地基承载力，挡土墙的基底应力应不超越地基承载力，同时，基底合力偏心距也应满足要求，从同时，基底合力偏心距也应满足要求，从而防止墙底不均匀沉陷而防止墙底不均匀沉陷 墙身截面强度验算墙身截面强度验算 寻觅控制断面进展强度验算寻觅控制断面进展强度验算 添加挡土墙稳定性的措施添加挡土墙稳定性的措施 1 1、添加抗滑稳定性的方法、添加抗滑稳定性的方法 1 1设置倾斜基底设置倾斜基底 2 2采用凸榫形根底采用凸榫形根底 2 2、添加抗倾覆稳定性的方法、添加抗倾覆稳定性的方法 1 1展宽墙趾展宽墙趾 2 2改动墙面及墙背坡度改动墙面及墙背坡度 3 3改动墙身断面类型改动墙身断面类型

21、 其它其它 复习提纲：复习提纲： 1、公路用土的粒径界限，分类及其根据、公路用土的粒径界限，分类及其根据 2、公路自然区划的原那么，三级区划、公路自然区划的原那么，三级区划 3、路基的干湿类型，要求的干湿形状，干湿、路基的干湿类型，要求的干湿形状，干湿类型类型 的区分目的的区分目的 4、路基的冻胀与翻浆、路基的冻胀与翻浆 5、路基土的平均稠度、路基土的平均稠度 6、路基临界高度、路基临界高度 7、路面的等级，公路技术等级、路面的等级，公路技术等级 8、路面的类型，构造层位与功能及对资料的、路面的类型，构造层位与功能及对资料的要求要求 9、车辆纵向滑移时的路面附着系数及其影响、车辆纵向滑移时的路

22、面附着系数及其影响要素要素 10、路基任务区、路基任务区 11 11、反复荷载导致土基的结果情况及其主要影响要素、反复荷载导致土基的结果情况及其主要影响要素 1212、路基的主要病害、路基的主要病害 1313、普通路基、普通路基 1414、路堤的横断面型式、路堤的横断面型式 1515、路堑的横断面型式、路堑的横断面型式 1616、普通路基设计包括的内容、普通路基设计包括的内容 1717、路基的宽度、高度及设计标高、路基的宽度、高度及设计标高 1818、路基土的压实度，分层压实的作用、路基土的压实度，分层压实的作用 1919、浸水路堤失稳破坏容易发生的形状、浸水路堤失稳破坏容易发生的形状 2020、陡坡上路堤的稳定性验算、陡坡上路堤的稳定性验算 2121、几种重力式挡墙的特点及其图形、几种重力式挡墙的特点及其图形 2222、挡土墙的土压力计算、挡土墙的土压力计算 2323、挡土墙的设计计算、挡土墙的设计计算 2424、地表排水的内容、地表排水的内容