重力式挡土墙设计.pptx

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1、例题分析例题分析【例】【例】挡土墙高挡土墙高5 5m m，墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两墙背直立、光滑，墙后填土面水平，共分两层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力层。各层的物理力学性质指标如图所示，试求主动土压力Ea，并并绘出土压力分布图绘出土压力分布图 H=5m 1 1=17kN/m=17kN/m3c1 1=0=0 1 1=34=34o o 2 2=19kN/m=19kN/m3c2 2=10kPa=10kPa 2 2=16=16o oh1=2mh2=3mABCKa1 10.3070.307Ka2 20.5680.568第1页/共30页【解答】解答】ABCH=5mh1=2

2、mh2=3mA点点B点上界面点上界面B点下界面点下界面C点点主动土压力合力主动土压力合力10.4kPa10.4kPa4.2kPa4.2kPa36.6kPa36.6kPa第2页/共30页库仑土压力理论库仑土压力理论墙背倾斜、粗糙、填土倾斜时？墙背倾斜、粗糙、填土倾斜时？库仑土压力理论库仑土压力理论库仑C.A.Coulomb(1736-1806)第3页/共30页一、库仑土压力基本假定一、库仑土压力基本假定1.1.墙后的填土是理想散粒体墙后的填土是理想散粒体 2.2.滑动破坏面为通过墙踵的平面滑动破坏面为通过墙踵的平面 3.3.滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形滑动土楔为一刚塑性体，本身无变形二、库仑

3、土压力二、库仑土压力 GhCAB 墙向前移动或转动时，墙后土体沿墙向前移动或转动时，墙后土体沿某一破坏面某一破坏面BC破坏，土楔破坏，土楔ABC处处于主动极限平衡状态于主动极限平衡状态土楔受力情况：土楔受力情况：3.3.墙背对土楔的反力墙背对土楔的反力E,大小未知，方大小未知，方向与墙背法线夹角为向与墙背法线夹角为ER1.1.土楔自重土楔自重G=ABC,方向竖直向下方向竖直向下2.2.破坏面为破坏面为BC上的反力上的反力R,大小未知，大小未知，方向与破坏面法线夹角为方向与破坏面法线夹角为 库仑土压力理论库仑土压力理论第4页/共30页 ACH B土楔在三力作用下，静力平衡土楔在三力作用下，静力平

4、衡W ER WRE -=90-、E第5页/共30页土楔在三力作用下，静力平衡土楔在三力作用下，静力平衡 GhACB ER滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得滑裂面是任意给定的，不同滑裂面得到一系列土压力到一系列土压力E，E是是 的函数的函数，E的的最大值最大值Emax，即为墙背的主动土压，即为墙背的主动土压力力Ea，所对应的滑动面即是最危险滑，所对应的滑动面即是最危险滑动面动面库仑主动土压力库仑主动土压力系数，查表确定系数，查表确定土对挡土墙背的摩擦土对挡土墙背的摩擦角，根据墙背光滑，角，根据墙背光滑，排水情况查表确定排水情况查表确定第6页/共30页主动土压力与墙高的平方成主动土压力与墙高的平方成

5、正比正比主动土压力强度主动土压力强度主动土压力强度沿墙高呈三角形分主动土压力强度沿墙高呈三角形分布，合力作用点在离墙底布，合力作用点在离墙底h/3处，处，方向与墙背法线成方向与墙背法线成，与水平面成，与水平面成（）hhKah ACB Eah/3说明：土压力强度说明：土压力强度分布图只代表强度分布图只代表强度大小，不代表作用大小，不代表作用方向方向主动土压力主动土压力第7页/共30页例题分析例题分析【例【例1 1】挡土墙高挡土墙高6.0m6.0m，墙背俯斜，填土为砂土，墙背俯斜，填土为砂土，=18.5kN/m=18.5kN/m3 3，=30=30o o，填土坡角、填土与墙背摩擦，填土坡角、填土与

6、墙背摩擦角等指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力角等指标如图所示，试按库仑理论求主动土压力P Pa a及作及作用点用点=10=10o o=15=15o o=20=20o o6.0mAB=10=10o oPaH/3【解答】解答】由由=10=10o o，=15=15o o，=30=30o o，=20=20o o查表得到查表得到土压力作用点在距墙底土压力作用点在距墙底H/3=2.0m处处第8页/共30页【例【例2 2】上例中，若填土表面水平，墙背竖直，其余条件不上例中，若填土表面水平，墙背竖直，其余条件不变，试按库仑理论求主动土压力变，试按库仑理论求主动土压力Pa及作用点及作用点【解答】解答】由由

7、=0=0o o，=0=0o o，=30=30o o，=20=20o o查表得到查表得到土压力作用点在距墙底土压力作用点在距墙底H/3=2.0m处处=20=20o o6.0mABPaH/3由例可见，在挡土墙高、摩擦角及填土重度、内摩由例可见，在挡土墙高、摩擦角及填土重度、内摩擦角相同的条件下，墙背倾斜度增大擦角相同的条件下，墙背倾斜度增大1010度、填土表度、填土表面倾角增加面倾角增加1515度时，主动土压力增大了度时，主动土压力增大了61.6%61.6%。第9页/共30页粘性土库仑土压力计算粘性土库仑土压力计算(1)根据抗剪强度相等的原理计算根据抗剪强度相等的原理计算由粘性土的抗剪强度指标由粘

8、性土的抗剪强度指标c和和 计算等值抗剪强度指标计算等值抗剪强度指标等值内摩擦角等值内摩擦角 D，即将，即将c也折算在等值内摩擦角中。再代入上述公式计算主动或被动土压力。也折算在等值内摩擦角中。再代入上述公式计算主动或被动土压力。等值内摩擦角等值内摩擦角 D的计算：的计算：粘性土的抗剪强度粘性土的抗剪强度 f=tan+c等值抗剪强度等值抗剪强度 f=tan D上两式相等上两式相等 tan+c=tan D 故故 D=tan-1(tan+c/)第10页/共30页(2)(2)根据土压力相等的原理计算：根据土压力相等的原理计算：为了简化计算，不论墙形和填土情况，均按为了简化计算，不论墙形和填土情况，均按

9、=0=0，=0=0，=0=0的情况的土压力公式来折算等值内摩擦角。的情况的土压力公式来折算等值内摩擦角。按填土为粘性土计算的土压力：按填土为粘性土计算的土压力：按等值内摩擦角计算的土压力：按等值内摩擦角计算的土压力：两式相等，则两式相等，则第11页/共30页墙背为折线形情况墙背为折线形情况 墙背由不同倾角的平面墙背由不同倾角的平面AB和和BC组成，先以组成，先以BC为墙背计算为墙背计算BC面上土压力面上土压力E1 1及其分布，及其分布，然后以然后以AB的延长线的延长线AC 作为作为墙背计算墙背计算ABC 面上土压力面上土压力,只计入只计入AB段土压力段土压力E2 2，将两，将两者压力叠加得总压

10、力者压力叠加得总压力BACC E2E1第12页/共30页 挡土墙设计挡土墙设计一、挡土墙类型一、挡土墙类型n1.1.重力式挡土墙块石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定，墙体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，一般用于低挡土墙。n2.2.悬臂式挡土墙钢筋混凝土建造，立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂板组成，靠墙踵悬臂上的土重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承担，墙身截面尺寸小，充分利用材料特性，市政工程中常用墙顶墙基墙趾墙面墙背墙趾墙踵立壁钢筋第13页/共30页n3.3.扶壁式挡土墙针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯矩和挠度过大缺点，增设扶壁，扶壁间距（0.80.81.01.0）h，墙体稳定靠扶壁间填

11、土重维持n4.4.锚定板式与锚杆式挡土墙预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持墙趾墙踵扶壁墙板锚定板基岩锚杆第14页/共30页重力式挡土墙一、重力式挡土墙的选型1使墙后土压力最小 重力式挡土墙按墙背的倾斜情况分为仰斜、垂直和俯斜三种。仰斜墙主动土压力最小，俯斜墙主动土压力最大，垂直墙主动土压力处于仰斜和俯斜两者之间，因此仰斜墙较为合理，墙身截面设计较为经济，应优先考虑应用。在进行墙背的倾斜形式选择时，还应根据使用要求、地形条件和施工等情况综合考虑确定。第15页/共30页2、墙的背坡和面坡的选择 在墙前地面坡度较陡处，墙面坡可取1：0.051:0.2，也可

12、采用直立的截面。当墙前地形较平坦时，对于中、高挡土墙，墙面坡可用较缓坡度，但不宜缓于1：0.4，以免增高墙身或增加开挖宽度。仰斜墙墙背坡愈缓，则主动土压力愈小，但为了避免施工困难，墙背仰斜时其倾斜度一般不宜缓于1：0.25。面坡应尽量与背坡平行(图77)。第16页/共30页3基底逆坡坡度 在墙体稳定性验算中，倾覆稳定较易满足要求，而滑动稳定常不易满足要求。为了增加墙身的抗滑稳定性，将基底做成逆坡是一种有效的办法(图78)。对于土质地基的基底逆坡一般个育大于0.I：1(n：1)。对于岩石地基一般不宜大于0.2：1。出于基底倾斜，会使基底承载力减少，因此需将地基承载力特征值折减。当基底逆坡为0.1

13、：1时，折减系数为0.9；当基底逆坡为0.2：1时，折减系数为0.8。第17页/共30页二、挡土墙计算二、挡土墙计算n1.1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定n2.2.地基承载力验算挡土墙计算内容n3.3.墙身强度验算抗倾覆稳定验算zfEaEazEaxGaa0d抗倾覆稳定条件挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O点向外倾覆Ox0 xfbz第18页/共30页抗滑稳定验算抗滑稳定条件EaEanEatdGGnGtaa0O挡土墙在土压力作用下可能沿基础底面发生滑动三、重力式挡土墙的体型与构造三、重力式挡土墙的体型与构造m为基底摩擦系数，根据土的类别查表得到n1.1.墙背倾斜形式重力式挡土墙按墙背倾斜方向分为

14、仰斜、直立和俯斜三种形式，三种形式应根据使用要求、地形和施工情况综合确定第19页/共30页n2.2.挡土墙截面尺寸砌石挡土墙顶宽不小于0.50.5m m，混凝土墙可缩小为0.200.20m m0.40m0.40m，重力式挡土墙基础底宽约为墙高的1/21/21/31/3为了增加挡土墙的抗滑稳定性，将基底做成逆坡当墙高较大，基底压力超过地基承载力时，可加设墙趾台阶E1仰斜E2直立E3俯斜三种不同倾斜形式挡土墙土压力之间关系E1E2E3逆坡墙趾台阶第20页/共30页n3.3.墙后排水措施挡土墙后填土由于雨水入渗，抗剪强度降低，土压力增大，同时产生水压力，对挡土墙稳定不利，因此挡土墙应设置很好的排水措

15、施，增加其稳定性墙后填土宜选择透水性较强的填料，例如砂土、砾石、碎石等，若采用粘土，应混入一定量的块石，增大透水性和抗剪强度，墙后填土应分层夯实n4.4.填土质量要求泄水孔粘土夯实滤水层泄水孔粘土夯实粘土夯实截水沟第21页/共30页（二）滑动稳定性验算（二）滑动稳定性验算3.1=滑动力抗滑动力sK()3.1-+=tatannsGEEGKm（三）地基承载力验算（三）地基承载力验算滑动稳定验算ff2.1pkmaxpkaa第22页/共30页 墙身强度的验算，一般选在墙截面突变处，例如墙底台阶的上截面。验算时，先计算此截面以上的墙体的重力和相应该高度的主动土压力，求得该截面的内力，然后按砌体结构设计规范进行受压和受剪承载力验算：（四）墙身强度验算第23页/共30页第24页/共30页第25页/共30页第26页/共30页第27页/共30页第28页/共30页某地修筑一直立式挡土墙，墙背光滑，墙高6m，墙后填土面水平，填土面上有均布荷载q=20kPa，填土情况见附图。墙身砌体重度rk22kNm3，墙体用M5水泥砂浆和MU30片石砌筑，墙底于地基之间的摩擦系数=0.5，地基承载力设计值f=250kPa，片石砌体抗压强度容许值=800kPa，抗剪强度容许值=80kPa。试设计此挡土墙。第29页/共30页谢谢您的观看！第30页/共30页