挡土墙路基防护与加固构造及设计计算PPT课件

第6章 路基的防护与加固 挡土墙（B） 6.1 挡土墙的分类6.2 重力式挡土墙的构造 6.3 土压力计算6.4 重力式挡墙的设计计算 作用：（1）防止路基填方或挖方边坡变形失稳；（2）克服地形限制或地物干扰；（3）减少土方量或拆迁，减少占地面积，避免填方侵占河床；（4）防止水流冲刷岸坡；（5）整治滑坡病害。 6.1 挡土墙的类型 按位置分: 路肩墙 路堤墙 路堑墙按结构形式分：重力式挡墙 轻型挡墙重力式挡墙：重力式 衡重式 半重力式（墙趾） 跺式轻型挡墙：薄壁式：悬臂式 扶壁式 柱板式 锚固式：锚杆式 锚定板式 桩板式 加筋土挡墙 6.1.1重力挡土墙 适用：地基良好，非地 震和沿河受水冲刷地区 利用衡重台上部填土的下压作用和全墙重心的后移，增加墙身稳定，减小断面尺寸。 适合于山区，地面横坡陡峭的路肩墙，路堤墙，路堑墙。6. 1.2 薄壁式挡土墙1）悬臂式 ：立壁、底板 2）扶壁式：主要依靠腹板上的填土量来保证。特点：自重轻，做工省，适用于墙高较大，地质条件一般，需用一定量的钢材，经济效果好。压重3）柱板式6. 1.3锚定式挡土墙 锚杆2）锚定板式 ：墙后土压力由挡土板传至立柱、钢锚杆，构件断面小，工程量省。 特别适用于地质不良，石料缺乏，挖基困难，有锚固条件的路基挡土墙。提供反力3）桩板式 ：6.3.1.4垛式挡土墙6. 1.5加筋式挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、 墙面板 受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。 特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑高度大，适用于填土路基，节约投资30%70%，经济效益大。6.2 重力式挡土墙的构造 挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；就地取材、结构合理、断面经济；施工养护方便、安全。 常用重力式挡土墙组成：墙身；基础；排水设施；伸缩缝。直接影响稳定性一、墙身 1、墙背： 仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。2、墙面：坡度1：0.05到1：0.20 地面较陡； 坡度1：0.20到1：0.35 地面平缓 墙面坡度应与墙背坡度相互协调； 墙面坡度应结合墙前地面横坡合理选择。3、墙顶：最小宽度：浆砌挡土墙不小于50cm， 干砌不小于60cm。4、护栏：地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙 顶应设置护栏。二、基础基础形式：一般扩大基础（地基承载力不足） 钢筋混凝土底板扩大基础（地基承载力过小）换填地基（软弱土层）台阶基础（挡土墙修筑在陡坡上、地基稳固）拱形基础（地基有长短缺口或挖基困难时）基础埋深：对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：(1)无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；(2)有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；(3)受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。岩石地基：基础嵌入岩层的深度，可查规范确定。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度（趾前至地面横坡的水平距离），以防止地基剪切破坏。三、排水设施： 目的：疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后积水形成静水压力等。1、地面排水措施：墙后地面排水沟 夯实地表土或加设铺砌 加固墙趾前边沟2、墙身排水措施：设一排或数排泄水孔 （干砌挡土墙不设）四、沉降缝与伸缩缝地基不均匀沉陷引起墙身开裂沉降缝；墙体伸缩产生裂缝伸缩缝（温度缝）。 根据地形及地质情况：每隔10-15米设一道沉降伸缩缝（兼作伸缩缝）。 填料：胶泥填塞，沥青麻筋或涂以沥青的木板（渗水量大、冻寒严重地区），当墙背为填石或冻寒不严重时，可仅留空缝，不嵌填料。6. 3 土压力计算6.3.1、作用在挡土墙上的力系1、一般地区挡土墙受到的主要力系 1）挡土墙自重G及位于墙上的恒载 2）作用于墙背上的主动土压力Ea 3）基底的法向反力N及摩擦力T 4）墙面下部的被动土压力 2、浸水地区 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力、静水压力、动水压力；渗水性土作填料时，动水压力不予考虑。 3、附加力：季节性作用于挡土墙上的各种力 如：洪水时的静水压力和浮力，动水压力，波浪冲击力，冻胀压力，冰压力等。4、特殊力：偶然出现的力 如：地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力。 考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合 一般地区： 仅考虑主要力系 浸水地区： 考虑附加力 地震地区： 考虑地震力 主动土压力：当挡土墙向外移动，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时，作用于墙背的土压力。 *设计中考虑主动土压力6.3.2一般条件下库伦主动土压力计算一、 库仑理论的要点 1、假设墙背填料为均质散粒体， 仅有内摩擦力，而无粘聚力。 2、当墙背向外移动或饶墙趾转动，墙背填料会出现既一通过墙踵的破裂面，滑动面为平面。 3、破裂面上的土楔，为刚性体，根据静力平衡条件，确定土楔处于极限平衡状态时给予墙背的主动土压力。二、 库伦主动土压力计算最危险破裂面：各种边界条件下的主动土压力计算：求极值！三、库仑理论适用范围： 1、概念简单明了，适用范围广。 可以解算各种墙背情况。 可求解不同墙后填料表面形状和荷载作用情况下的主动土压力。 2、适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。 对于粘性土、采用平面代替圆弧面，误差不大，影响因素多，缺乏实践经验。 3、库仑理论适用于刚性挡土墙。柱板式，锚杆式和锚定板式柔性挡土墙需作假设。四、 折线形墙背的土压力计算 总体思路：以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙 ，分别计算取两者矢量和。 计算上墙土压力，不考虑下墙影响。衡重式考虑是否出现第二破裂面。 下墙土压力计算： （一）延长墙背法： 画出全墙应力分布图， 截取下墙部分，即为 下墙土压力。（二）力多边形法： 墙背土体，处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的各力，构成力多边形。 求得上墙土压力后可绘出下墙破裂面力多边形。五、粘性土土压力计算 1、等效内摩擦角法：通常将内摩擦角与单位粘聚力换成为比实际摩擦角值大的“等效内摩擦角”，按砂性土公式来计算。 换算原则：抗剪强度相等或土压力相等。 2、力多边形法：六、不同土层的土压力计算 首先求得上一土层的土压力及作用点，并近似假定：上下两土层层面平行，计算下一土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为平面时的库仑公式计算。七、有限范围填土的土压力计算 墙后填土按照已知滑动面滑动，并非计算的破裂面。力多边形法车辆荷载换算： h0-换算土层厚度（m） q-车辆荷载附加荷载强度（KN/m2） r-墙背填土的重度（KN/m3）G布置在LB面积内的轮载或履带荷载，kN；B破坏棱体范围内路基顶面部分的宽度，m；L挡土墙的计算长度，m，但不应超过挡土墙分段 长度。当挡土墙分段长度小于13m时，取分段长 度，并在该长度内按不利情况布置轮重。 6.4 重力式挡墙的设计计算 设计内容：挡土墙的选型 断面尺寸选定 挡土墙的验算 验算内容：抗滑稳定性验算 抗倾覆稳定验算 地基承载力及偏心距验算 墙身强度验算6.3.4.1抗滑稳定验算 基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力。措施：设倾斜基底； 设置榫形基础； 其它措施（如改善地基、改变墙身断面尺寸）等。 当墙底设有逆坡时6.3.4.2抗倾覆稳定验算 为保证挡土墙抗倾覆稳定性，应验算他抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力。措施：增大稳定力矩，减小倾覆力矩。 1）拓宽墙趾，增加稳定力臂。 2）改变墙面及墙背坡度。 改缓墙面坡度增加稳定力臂 改陡俯斜墙背，改缓仰斜墙背 减少土压力 3）改变墙身断面类型 改为衡重式或墙后设卸荷平台。 6.3.4.3挡土墙的地基承载力及基底偏心距验算 n为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力基底应力验算。n为避免挡土墙不均匀沉陷控制基底合力偏心矩。当eB/6时当eB/6时基底最大压力pmax1.2fk满足承载力及减小偏心距的措施: 1)加宽墙趾或扩大基础,以加大承压面积,调整偏心距. 2)人工加固地基或换土,以提高地基承载力. 3)调整墙背坡度或断面形式,以减少偏心距.6.3.4.4 墙身材料强度验算验算截面：墙身底部 墙高一半 上、下墙交界处 验算项目： 应力 剪应力 法向应力 偏心距