悬臂式及锚杆挡土墙.

5 5 悬臂式及扶壁式挡土墙悬臂式及扶壁式挡土墙 5.1 5.1 概述概述 （1 1）引言：重力式和轻型挡土墙）引言：重力式和轻型挡土墙 （2 2）悬臂式挡土墙的结构：立壁、趾板、踵板）悬臂式挡土墙的结构：立壁、趾板、踵板 （3 3）扶壁式挡土墙的结构）扶壁式挡土墙的结构 立壁、趾板、踵板、扶壁立壁、趾板、踵板、扶壁 （4 4）悬臂式和扶壁式挡土墙特点）悬臂式和扶壁式挡土墙特点 （5 5）设计内容）设计内容 墙身断面尺寸：试算法墙身断面尺寸：试算法 钢筋砼结构设计：内力计算和配筋钢筋砼结构设计：内力计算和配筋 （6 6）计算长度确定）计算长度确定 墙身断面小、能发挥材料性能墙身断面小、能发挥材料性能 构造简单、施工方便构造简单、施工方便 自重轻、基底压力小自重轻、基底压力小 悬臂式：平面应变问题悬臂式：平面应变问题 扶壁式：取两施工缝之间为一节计算设计扶壁式：取两施工缝之间为一节计算设计 5.2 5.2 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙 （1 1）组成及墙高）组成及墙高 （2 2）立壁）立壁 5.2.1 5.2.1 墙身构造墙身构造 （5 5）凸榫）凸榫 （4 4）趾板）趾板 （3 3）踵板）踵板 5.2.2 5.2.2 土压力计算土压力计算 5.2.2.1 5.2.2.1 填土表面为折线型或有局部荷载作用填土表面为折线型或有局部荷载作用 库仑理论库仑理论 5.2.2.1 5.2.2.1 填土表面为平面或有均布荷载作用填土表面为平面或有均布荷载作用 朗肯理论朗肯理论 （5-15-1） （5-25-2） （5-35-3） 5.2.3 5.2.3 墙身尺寸计算墙身尺寸计算 5.2.3.1 5.2.3.1 踵板和趾板长度踵板和趾板长度 （1 1）踵板长度）踵板长度由抗滑稳定性确定由抗滑稳定性确定 1 1）路肩墙、墙顶均布荷载、面坡垂直）路肩墙、墙顶均布荷载、面坡垂直 滑动力：滑动力： 阻滑力：阻滑力： 安全系数：安全系数： （1 1）踵板长度）踵板长度由抗滑稳定性确定由抗滑稳定性确定 2 2）路堑墙或路堤墙）路堑墙或路堤墙 （1 1）踵板长度）踵板长度由抗滑稳定性确定由抗滑稳定性确定 3 3）面坡不垂直）面坡不垂直 （2 2）趾板长度）趾板长度由基底应力（偏心矩）控制由基底应力（偏心矩）控制 1 1）路肩墙）路肩墙 由力矩平衡知：由力矩平衡知： 由力的平衡知：由力的平衡知： （2 2）趾板长度）趾板长度由基底应力（偏心矩）控制由基底应力（偏心矩）控制 2 2）路堑墙或路堤墙）路堑墙或路堤墙 （3 3）底板长度）底板长度 5.2.3.2 5.2.3.2 立壁和底板厚度立壁和底板厚度 （1 1）按单筋矩形截面受弯承载力确定）按单筋矩形截面受弯承载力确定 对单筋矩形截面，满足一定的配筋率要求，截对单筋矩形截面，满足一定的配筋率要求，截 面有效厚度为：面有效厚度为： （5-11a5-11a） 式中：式中：b b为截面宽度；为截面宽度；MM j j 为弯矩；为弯矩； 砼安全系数；砼安全系数； 为计算系数；为计算系数； 相对界限相对界限 受压区高度；受压区高度； 配筋率；配筋率； 纵向受拉钢筋设计强度纵向受拉钢筋设计强度 ；R R a a 混凝土抗压设计强度。混凝土抗压设计强度。 5.2.3.2 5.2.3.2 立壁和底板厚度立壁和底板厚度 （2 2）按抗剪承载力确定）按抗剪承载力确定 为防止斜裂缝开展过大和端部斜压破坏，截面为防止斜裂缝开展过大和端部斜压破坏，截面 有效厚度为：有效厚度为： （5-125-12） 式中：式中：Q Q j j 为剪力；为剪力；R R为混凝土标号。为混凝土标号。 （3 3）弯矩和剪力计算）弯矩和剪力计算 1 1）趾板（）趾板（ABAB截面）截面） 2 2）立壁）立壁 3 3）踵板）踵板 5.2.4 5.2.4 墙身稳定性及基底应力验算墙身稳定性及基底应力验算 5.2.5 5.2.5 墙身配筋和裂缝开展宽度计算墙身配筋和裂缝开展宽度计算 5.3 5.3 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 （1 1）设计内容）设计内容 （2 2）计算方法）计算方法 5.3.1 5.3.1 墙面板和踵板墙面板和踵板 5.3.1.1 5.3.1.1 计算荷载计算荷载 （1 1）墙面板）墙面板 （2 2）踵板）踵板 5.3.1.2 5.3.1.2 弯矩弯矩 （1 1）各支点及跨中水平弯矩）各支点及跨中水平弯矩 1 1）与肋相交处的水平负弯矩）与肋相交处的水平负弯矩 墙面板：墙面板：踵板：踵板： 5.3.1.2 5.3.1.2 弯矩弯矩 （1 1）各支点及跨中水平弯矩）各支点及跨中水平弯矩 2 2）肋跨中点处的水平正弯矩）肋跨中点处的水平正弯矩 墙面板：墙面板：踵板：踵板： 墙面板水平弯矩在竖直方向的分布图墙面板水平弯矩在竖直方向的分布图 （2 2）墙面板垂直弯矩）墙面板垂直弯矩 负弯矩：负弯矩： 正弯矩：正弯矩： （3 3）踵板上的横向弯矩：构造配筋）踵板上的横向弯矩：构造配筋 5.3.1.3 5.3.1.3 肋间净距和肋外悬臂长度肋间净距和肋外悬臂长度 （1 1）肋间净距）肋间净距 （2 2）肋外悬臂长度）肋外悬臂长度 5.3.2 5.3.2 肋肋 5.3.2.1 5.3.2.1 剪力和弯矩剪力和弯矩 5.3.2.2 5.3.2.2 宽度宽度 受压区有效宽度受压区有效宽度 某悬臂式挡土墙如右某悬臂式挡土墙如右 图所示，墙高图所示，墙高6m6m，顶宽，顶宽 0.3m0.3m，立壁面坡和背坡竖，立壁面坡和背坡竖 直，底板厚度直，底板厚度0.5m0.5m，基础，基础 埋深埋深1.0m1.0m。墙背填砂土重。墙背填砂土重 度度 ，内摩擦角，内摩擦角 ，填土表面无活载。地基，填土表面无活载。地基 土内摩擦角土内摩擦角 ，基底，基底 摩擦系数摩擦系数f f=0.4=0.4。抗滑动和。抗滑动和 抗倾覆安全系数分别为抗倾覆安全系数分别为1.31.3 和和1.5 1.5 。试确定其踵板和趾。试确定其踵板和趾 板长度，并确定底板总长板长度，并确定底板总长 度。度。 6m 1m 0.3m 课堂练习：课堂练习： 6 6 锚杆挡土墙锚杆挡土墙 6.1 6.1 概述概述 （1 1）锚杆及锚杆挡土墙）锚杆及锚杆挡土墙 （2 2）按墙面结构形式分类：肋柱式和板壁式）按墙面结构形式分类：肋柱式和板壁式 （3 3）分级锚杆挡土墙）分级锚杆挡土墙 （4 4）锚杆挡土墙的优点）锚杆挡土墙的优点 6.2 6.2 土压力计算土压力计算 （1 1）以库仑土压力理论为主计算）以库仑土压力理论为主计算 （2 2）分级挡土墙）分级挡土墙延长墙背法延长墙背法 6.2 6.2 土压力计算土压力计算 （1 1）以库仑土压力理论为主计算）以库仑土压力理论为主计算 6.3 6.3 锚杆抗拔力计算锚杆抗拔力计算 （1 1）锚杆抗拔力的影响因素）锚杆抗拔力的影响因素 （2 2）由施工经验、理论计算和试验结果综合确定）由施工经验、理论计算和试验结果综合确定 （3 3）摩擦型和扩孔型灌浆锚杆）摩擦型和扩孔型灌浆锚杆 6.3.1 6.3.1 摩擦型灌浆锚杆的抗拔力摩擦型灌浆锚杆的抗拔力 6.3.1.1 6.3.1.1 摩擦型灌浆锚杆抗拔力的来源摩擦型灌浆锚杆抗拔力的来源 A A 4 4 A A 5 5 B B 1 1 2 2 2 2 3 3 6.3.1.2 6.3.1.2 岩层锚杆抗拔力岩层锚杆抗拔力 取决于砂浆的握裹能力取决于砂浆的握裹能力 锚杆的极限抗拔力：锚杆的极限抗拔力： （6-16-1） 式中，式中，u u为为为为砂砂浆对浆对浆对浆对 于于钢钢钢钢筋的平均握裹筋的平均握裹应应应应力，取决于砂力，取决于砂 浆浆浆浆和和钢钢钢钢筋之筋之间间间间的抗剪的抗剪强强度。度。 6.3.1.3 6.3.1.3 土层锚杆抗拔力土层锚杆抗拔力 取决于地层和砂浆的摩阻力取决于地层和砂浆的摩阻力 （1 1）锚杆的极限抗拔力）锚杆的极限抗拔力 （6-26-2） 式中，式中， 为为为为砂砂浆浆浆浆与孔壁的平均抗剪与孔壁的平均抗剪强强度，取决于地度，取决于地层层层层 特性和砂特性和砂浆质浆质浆质浆质 量，宜由量，宜由现场现场现场现场 拉拔拉拔试验试验试验试验 确定。确定。 （2 2）平均抗剪强度确定）平均抗剪强度确定 锚杆孔壁与砂浆接触面的抗剪强度与以下三种破锚杆孔壁与砂浆接触面的抗剪强度与以下三种破 坏形式有关，即坏形式有关，即 砂浆接触面外围的地层剪切破坏；砂浆接触面外围的地层剪切破坏； 沿着砂浆与孔壁的接触面剪切破坏；沿着砂浆与孔壁的接触面剪切破坏； 接触面内砂浆的剪切破坏。接触面内砂浆的剪切破坏。 一般情况下，土层强度低于砂浆强度，且灌一般情况下，土层强度低于砂浆强度，且灌 浆工艺良好，则浆工艺良好，则 取决于土层强度取决于土层强度，即，即 （6-36-3） 法向压应力取决于地层压力和灌浆工艺，即法向压应力取决于地层压力和灌浆工艺，即 （6-46-4） 6.3.1.4 6.3.1.4 灌浆锚杆拉拔试验灌浆锚杆拉拔试验 （1 1）极限抗拔力宜由现场拉拔试验确定）极限抗拔力宜由现场拉拔试验确定 （3 3）极限抗拔力的确定）极限抗拔力的确定 （4 4）安全系数）安全系数 （5 5）注意事项）注意事项 长期强度长期强度 应力不均匀应力不均匀 （2 2）试验结果）试验结果 6.3.2 6.3.2 括孔型灌浆锚杆的抗拔力括孔型灌浆锚杆的抗拔力 6.3.2.1 6.3.2.1 压缩桩法压缩桩法 （6-56-5） （6-66-6） （1 1）计算公式（土层）计算公式（土层） （2 2）参数取值）参数取值 （6-86-8） （6-76-7） （3 3）注意事项）注意事项 6.3.2.2 6.3.2.2 柱状剪切法柱状剪切法 （6-96-9） 6.4 6.4 构件设计构件设计 6.4.1 6.4.1 挡土板设计挡土板设计 （1 1）挡土板的基本构造）挡土板的基本构造 （2 2）板壁式锚杆挡土墙墙面板的基本构造）板壁式锚杆挡土墙墙面板的基本构造 （3 3）挡土板内力计算的结构）挡土板内力计算的结构 （4 4）挡土板上的土压力）挡土板上的土压力 6.4.1.1 6.4.1.1 视挡土板为简支板的内力计算视挡土板为简支板的内力计算 （6-106-10） （6-116-11） 6.4.1.2 6.4.1.2 视挡土板为双铰拱时的内力计算视挡土板为双铰拱时的内力计算 水平推力水平推力: : （1 1）受力分析）受力分析 竖直向竖直向支座反力支座反力 （6-126-12） （6-136-13） （6-146-14） （2 2）内力）内力: : （6-156-15） （6-166-16） 隔离体受到的竖直向的力及其引起的弯矩隔离体受到的竖直向的力及其引起的弯矩 （6-186-18） （6-176-17） 6.4.2 6.4.2 肋柱设计肋柱设计 （1 1）肋柱的基本尺寸）肋柱的基本尺寸 （2 2）肋柱的布设）肋柱的布设 6.4.2.1 6.4.2.1 肋柱的截面设计与布设肋柱的截面设计与布设 （3 3）肋柱基础埋深与结构）肋柱基础埋深与结构 自由端自由端 铰支端铰支端 固定端固定端 （4 4）肋柱截面尺寸与配筋）肋柱截面尺寸与配筋 6.4