第六章挡土墙设计.ppt

第六章挡土墙设计
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第六章 挡土墙设计
常用挡土墙的类型有：路堑挡土墙、路堤挡土墙、路肩挡土墙、山坡挡土墙、桥头挡土墙。
挡土墙的建筑费用较高，路基设计时，应与其他可能方案进行经济比较，择优选定。设置伸缩缝。
设计时，一般将沉降缝和伸缩缝合并设置，统称为伸缩缝。沿路线方向每隔10~15米设一道，缝宽2~3厘米，缝内要填充，填深不宜小于15厘米。
二、挡土墙的布置
步骤:
1、根据地形、地质条件，初步拟定一两个可能的挡土墙类型方案；
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2、在路基横断面图上布置挡土墙；
3、在墙趾纵断面图上布置挡墙；
4、根据初步确定的墙型、墙高、地基及填料的物理力学指标等设计资料进行验算，以确定墙身断面尺寸；
5、根据验算结果，选择其中最合理经济的断面作为设计断面；
6、根据上述反复计算和调整后得出的断面尺寸方案，绘
制挡土墙的横断面图、纵断面图，必要时还需绘制平面图；
7、编制设计说明。
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第三节 挡土墙压力计算
一、作用在挡土墙上的力系
按作用性质分为主要力系、附加力系和特殊力。
A、主要力系包括：
挡土墙自重及位于墙上的恒载；
墙后土体的主动土压力；
基底的法向力和摩擦力；
墙前土体的被动土压力；
对于浸水挡土墙，主要力系还包括常水位时的静水压力和浮力；
B、附加力系是指季节性地作用于挡土墙的各种力。如洪
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水时的静水压力和浮力、动水压力、波浪冲击力以及冻胀压力等。
C、特殊力是偶然出现的力，如地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力等。
在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水地区还应考虑附加力，而在地震区则应考虑地震对挡土墙的影响。
二、一般条件下的库仑主动土压力计算
按挡土墙位移的不同，可以形成不同的土压力，当挡土墙向外移动时，土压力随之减少，直到墙后主体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，此时作用于墙背的土压力称为主动土压力；
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当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为被动土压力；墙处于原来位置不动时，土压力介于两者之间，称为静止土压力。
库仑理论的基本假设：
A、当挡土墙向前滑移时，墙后土体将形成一个沿墙背和破裂平面向下滑动的破裂棱体，此时土楔体处于主动应力状态；
B、墙后土体为均质松散颗粒，粒间仅有摩阻力而无粘结力存在。挡土墙和土楔体都是无压缩或拉伸变形的刚体；
C、土楔体刚形成时，土楔在自重与墙背反力及破裂面反
力的作用下保持静力平衡，故土体处于极限平衡状态。
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路基挡土墙因路基形式和荷载分布的不同，土压力有多种计算图式。以路堤挡土墙为例，按破裂面交于路基面的位置不同，可分为五种图式：
破裂面交于内边坡；
破裂面交于路基面（含三种情况：交于荷载的内侧、中部、外侧）；
破裂面交于外边坡。
1、破裂面交于内边坡
最大主动土压力计算公式（6-6）~（6-7）；
2、破裂角交于路基面
（1）破裂面交于荷载中部
主动土压力计算公式（6-9）~（6-10）；
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（2）破裂面交于荷载外侧
计算式（6-11）；
（3）破裂面交于荷载内侧
计算式（6-12）；
3、破裂面交于外边坡
计算公式（6-13）~（6-14）；
其它类型的挡土墙：
当为路肩墙时，把式中的a、b取为0；对于俯斜墙背，倾角取正，垂直取为0，仰斜取为负；当荷载沿路肩边缘布置时，取d=0。
计算挡土墙压力首先是确定产生最大压力的破裂面，求出破裂角，但这在事先并不知道，必须进行试算。
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试算时，通常先假定破裂面位置通过荷载中心，算出破裂角，与原定相比较，看是否符合，如此反复，最后根据破裂角计算最大主动土压力。
三、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法
出现第二破裂面的条件是：
墙背或假想墙背的倾角大于第二破裂面倾角；
在墙背或假想墙背上产生的抗滑力大于其下滑力，使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑。
一般为避免土压力过大，俯斜式挡土墙很少采用平缓背坡，故不易出现第二破裂面。衡重式的上墙或悬臂式挡土墙，因系假想墙背，只要满足第一个条件，即出现第二破裂面。
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设计时，首先加以判别；然后再用相应的计算公式。具体做法：
先拟定两组破裂面，按相应边界条件公式算出破裂角，以确定第一破裂面的位置；如与假定相符，再按此边界条件相对应的公式计算第二