第五节 重力式挡土墙设计与验算
第五节 重力式挡土墙设计与验算为保证挡土墙在土压力及外荷载作用下，有足够的强度及稳定性，在设计挡土墙时，应验算挡土墙沿基底的抗滑动稳定性，绕墙趾的抗倾覆稳定性，基底应力和偏心距及墙身强度一、荷载分类与组合施加于挡土墙的荷载按性质划分见下表。常见荷载组合见表 8-3荷载分类作用（或荷载）分类作用（或荷载）名称永久作用（或荷载）挡土墙结构重力填土（包括基础襟边以上土）重力填土侧压力墙顶上的有效永久荷载墙顶与第二破裂面之间的有效荷载计算水位的浮力及静水压力预加力混凝土收缩及徐变基础变位影响力可变作用（或荷载）基本可变作用（或荷载）车辆荷载引起的土侧压力人群荷载、人群荷载引起的土侧压力其他可变作用（或荷载）水位退落时的动水压力流水压力波浪压力冻胀压力和冰压力温度影响力施工荷载与各类型挡土墙施工有关的临时荷载偶然作用（或荷载）地震作用力滑坡、泥石流作用力作用于墙顶护栏上的车辆碰撞力二、挡土墙抗滑稳定性验算1挡土墙抗滑稳定性验算 挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力和其他外荷载的作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移 的能力，用抗滑稳定系数 K 表示，即作用于挡土墙的抗滑力与实际下滑力之比。c图 8-12挡土墙的抗滑动稳定g + E fK =x > K (8-4)cEcx式中：G挡土墙的自重（KN）；E、E 墙后主动土压力的水平分量和竖向分量（kN）； xyf 基底与地基间的摩擦系数，当缺乏可靠试验资料时，可按表8-5的规定采用；基底与基底土间的摩擦系数 f表 8-5地基土的分类摩擦系数“软塑粘土0.25硬塑粘土0.30砂类土、粘砂土、半干硬的粘土0.3 0 0.40砂类土0.40碎石类土0.50软质岩石0.40 0.60硬质岩石0.60 0.702增加抗滑稳定性的方法1）设置倾斜基底（图 8-13）设置向内倾斜的基底，可以增加抗滑力和减少滑动力，从而增加了抗滑稳定性。基底倾角«越大，越有利于抗滑稳定性，但应考虑挡土墙连同地基土体一起滑走的可0能性，因此对地基倾斜度应加以控制。通常，对土质地基，不陡于l:5（a <11o10z）；对0岩石地基，不陡于1:3（a 016。42）。0图 8-13 倾斜基底增加挡土墙抗滑稳定性 图 8-14 凸榫基础 （2）采用凸榫基础（图 8-14） 在挡土墙基础底面设置混凝土凸榫，与基础连成整体，利用榫前土体产生的被动土压力 以增加挡土墙的抗滑稳定性。三、抗倾覆稳定性验算1抗倾覆稳定性验算挡土墙的抗倾覆稳定性是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，用抗倾覆稳定系数K 表示。08-5)GZ + E ZK = g> K 0E Zoxy式中：G作用于基底以上的重力（kN）,浸水挡土墙的浸水部分应计入浮力；z 墙身重力、基础重力、基础上填土的重力及作用G于墙顶的其它荷载的竖向力合力重心到墙趾的距离（m）；Z 墙后主动土压力的竖向分量到墙趾的距离（m）；xZ 墙后主动土压力的水平分量到墙趾的距离（m）；y 其余符号意义同前。在规范规定的墙高范围内，验算挡土墙的抗滑动和抗倾覆稳定时，稳定系数不宜小于表 8-6 的规定。图 8.5.4 挡土墙的抗倾覆稳定2增加抗倾覆稳定性的方法 为增加抗倾覆稳定性，应采取加大稳定力矩和减小倾覆力矩的办法。（ 1）展宽墙趾 在墙趾处展宽基础以增加稳定力臂，是增加抗倾覆稳定性的常用方法。但在地面横坡较 陡处，会由此引起墙高增加。（ 2）改变墙面及墙背坡度改缓墙面坡度可增加稳定力臂（图8.5.5a），改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背可减少土压 力（图8.5.5b,c）。在地面纵坡较陡处，均须注意对墙高的影响。（3）改变墙身断面类型当地面横坡较陡时，应使墙胸尽量陡立。这时可改变墙身断面类型，如改用衡重式墙或荷载情况验算项目稳定系数荷载组合I、II抗滑动K1.3抗倾覆K1.5荷载组合III抗滑动K1.3抗倾覆K1.3施工阶段验算抗滑动K1.2抗倾覆K1.2表 8-6当挡土墙的设计墙高大于1215 m时，应注意加大K、K值，以保证挡土墙的抗 c0滑和抗倾覆稳定性。四、基底应力及合力偏心距验算为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了使挡土 墙墙型结构合理和避免发生显著不均匀沉陷，还应控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。1。基底合力的偏心距e可按下式计算：0B GZ + E E-Gy8-6)2N1B 口斗N6 eG + E(6 e )e < 时b ,= 一 (1 土)=y1 土 一61 2ABA1 B丿2基底压应力b应按下列公式计算:< 9 位于岩石地基上的挡土墙8-7)Be > 6时,b= 02aB=一 e1208-8)8-9)式中：b挡土墙趾部的压应力（kPa ）;1b挡土墙踵部的压应力（kPa ）；2B基底宽度（m）,倾斜基底为其斜宽;A 基础底面每延米的面积，矩形基础为基础宽度BX1 （m2）。其余符号意义同前。图 8.5.7 验算断面的选择基底合力的偏心距 e ，对土质地基不应大于0B/6；岩石地基不应大于B/4。基底压应力不应大于 基底的容许承载力lb ；基底容许承载力值可按现0行公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024）的规 定采用，当为作用（或荷载）组合III及施工荷载时, 且tb >150kPa时，可提高25%。0基底压应力或偏心矩过大时，1、采取加宽墙趾或扩大基础的办法予以调整，2、采用换填地基土以提高其承载力；3、调整墙背坡度或断面形式尺寸以减少合力偏心矩等措施。五、墙身截面强度验算为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择12个控制断面进行验算，如墙身底 部、二分之一墙高处、上下墙（凸形及衡重式墙）交界处（图 8-19）。重力式挡土墙一般均属 于偏心受压，故截面强度应按偏心受压构件进行验算。挡土墙验算方法详见公路路基设计规范（JTG D30-2004）。当挡土墙墙身高小于12m 时，可依据当地地质土质、墙体类型及荷载情况直接应用标准图集。
