路基路面工程重力式擋墻的設計39課件

主講：曹洪梅路基路面工程重力式擋墻的設計二、動態(tài)彎沉檢測三、平整度檢測重力式擋土墻設計過程擬定設計選擇擋土墻的位置擬定擋土墻的斷面尺寸和形狀擬定擋土墻的基礎埋深驗算受力計算及荷載組合穩(wěn)定性驗算基底應力及合力偏心距驗算墻身強度驗算增加擋墻穩(wěn)定性措施一、重力式擋土墻擬定設計1、選擇擋土墻的位置：應根據路基橫斷面來確定擋土墻的位置。2、擬定擋土墻的斷面形式和尺寸：1）斷面形式的確定根據重力式擋土墻結構類型及其特點，我們可以根據實際條件，選擇不同類型的斷面結構。2）擋土墻的截面尺寸的確定重力式擋土墻是靠自身重力來抵抗土壓力，在設計時，重力式擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定，可結合工程地質、填土性質、墻身材料和施工條件等方面的情況按經驗初步擬定截面尺寸，然后進行驗算，如不滿足要求，則應修改截面尺寸或采取其它措施，直到滿足為止。3、擬定擋土墻的基礎埋深1）擋土墻置于土質地基時，其埋置深度應符合下列要求:（1）基礎埋深不小于1m。（2）有沖刷時，應在沖刷線下至少1m。（3）有凍害時，當凍結深度小于或等于1m時，應在凍結線下不少于0.25m，且最小埋置深度不小于1m；當凍結深度超過1m時，最小埋置深度不小于1.25m，并應對在凍結線下0.25m深度范圍內的地基土采取措施，但埋置深度不小于1.25m。2）擋土墻置于硬質巖石上時，應置于風化層以下；置于軟質巖石上時，埋置深度不小于1.0m。二、重力式擋土墻的穩(wěn)定性驗算

擋土墻設計按“分項安全系數(shù)極限狀態(tài)”法進行。擋土墻是用來承受土壓力的建筑物，它應具有足夠的強度和穩(wěn)定性。擋土墻的設計應保證在自重和外力作用下不發(fā)生全墻的滑動和傾覆，并使墻身每一截面和基底的應力與偏心距均不超過容許值。1、作用在擋土墻上的簡化力系（如下圖1所示），計算力的的大小，進行荷載組合。墻身自重G；墻背承受的由填料自重及車輛荷載產生的側壓力Ea，可分解為水平與垂直的側壓力Ex與Ey；基底法向反力N及摩擦力T；Ep為墻前被動土壓力，Ep較小時在擋土墻驗算中一般不予考慮。備注：擋土墻土壓力計算，可參照土力學里，庫倫土壓力計算方法計算，作用于墻后破裂棱體上的車輛荷載近似地按均布荷載考慮，換算成容重與墻后填料相同的均布土層，，：墻背填土的重力密度，q:附加荷載強度；h:換算土層厚。

圖12、擋土墻穩(wěn)定性驗算擋土墻穩(wěn)定驗算時，施加在擋土墻的作用及效應組合應符合《公路擋土墻設計與施工技術細則》的相關規(guī)定，作用效應的組合設計值應符合承載能力極限狀態(tài)穩(wěn)定方程，穩(wěn)定系數(shù)也要滿足對應的規(guī)定。1）、滑動穩(wěn)定性驗算（1）擋土墻的滑動穩(wěn)定方程如下式：式中G—墻身重力、基礎重力、基礎上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌Q向荷載的標準值（KN），浸水擋土墻應計入浸水部分的浮力；—墻后主動土壓力標準值的豎向分量（KN）；—墻后主動土壓力標準值的水平分量（KN）；—墻前被動土壓力標準值的水平分量（KN），為浸水擋土墻時，—基底傾斜角（），基底水平時—基底摩擦系數(shù)，可以通過現(xiàn)場試驗確定，如無試驗值，如表1。、—主動土壓力分項系數(shù)、墻前被動土壓力分項系數(shù)。二、重力式擋土墻的穩(wěn)定性驗算（2）擋土墻的滑動穩(wěn)定是指在土壓力和其他外力作用下，基底摩擦阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用滑動穩(wěn)定系數(shù)Kc表示，即作用于擋土墻的最大可能的抗滑力與實際下滑力之比。式中N—作用于擋土墻墻底的豎向分力（KN），浸水擋土墻應計入浸水部分的浮力。—墻前被動土壓力的水平分量的0.3倍（KN）。Kc取值見下表。二、重力式擋土墻的穩(wěn)定性驗算（3）采用傾斜基底的擋土墻，還需驗算沿墻踵處地基土水平面滑動的穩(wěn)定性。①滑動穩(wěn)定方程：

②抗滑穩(wěn)定系數(shù)計算公式：

式中：擋土墻基底水平投影寬度；地基土的內摩擦系數(shù)，；地基土的內摩擦角；—地基土的粘聚力（KN/m）；圖2擋土墻穩(wěn)定性驗算圖G—作用于基底水平滑動面上的墻身重力、基礎重力、基礎上填土的重力、作用于墻頂?shù)钠渌Q向荷載及傾斜基底與滑動面間的土楔的重力（KN）的標準值，浸水擋土墻的浸水部分應計入浮力。N—作用于擋土墻墻底的豎向分力（KN），浸水擋土墻應計入浸水部分的浮力?！獌A斜基底與水平滑動面間的土楔重力的標準值；—地基土的重度，透水性的水下地基土為浮重。二、重力式擋土墻的穩(wěn)定性驗算

二、重力式擋土墻的穩(wěn)定性驗算

2）擋土墻傾覆穩(wěn)定性驗算擋土墻的傾覆穩(wěn)定是指它抵抗墻身繞墻趾向外傾覆的能力。（1）傾覆穩(wěn)定方程：（2）抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)用K0表示，其值為對墻趾產生的抗傾覆力矩與傾覆力矩的比值：式中：—墻身重力、基礎重力、基礎上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌Q向荷載的合力重心到墻趾的距離（m）；—墻后主動土壓力的水平分量到墻趾的距離（m）；—墻后主動土壓力的豎向分量到墻趾的距離（m）；—墻前被動土壓力的水平分量到墻趾的距離（m）墻面埋入土中部分受到被動土壓力作用，Ep一般忽略不計，基底反力假定為線性分布?？箖A覆穩(wěn)定系數(shù)不應小于1.5?？紤]附加力時不應小于1.30當墻高大于12-15m時，應注意加大值。以保證擋土墻的傾覆穩(wěn)定性。具體取值要求見表2。圖2擋土墻穩(wěn)定性驗算圖三、擋墻基底應力和合力偏心距驗算在土質地基上，要求e≤B/6，在不易風化的巖石地基上，要求e≤B/4。為了保證擋土墻的基底應力不超過地基的承載力，應進行基底應力驗算；為了使擋土墻結構合理和避免發(fā)生顯著的不均勻沉陷，還應控制基底的合力偏心距。1、基底的合力偏心距驗算基底的合力偏心距可按下式計算：作用于基底上的垂直力組合設計值，KN/m;作用于基底形心的彎矩組合設計值，Mpa。基底合力偏心距三、擋墻基底應力和合力偏心距驗算式中：―擋土墻趾部的壓應力；―擋土墻踵部的壓應力；

B―基底寬度（ｍ），傾斜基底為其斜寬；

A―基礎底面每延米的面積，矩形基礎為基礎寬度B×1（m2）；修正后的地基承載力特征值；

—地基承載力特征值的提高系數(shù)，荷載組合I、II，取1；組合III時取1.25.其余符號意義同前。2、基底底面壓應力驗算擋土墻明挖基礎基底壓應力應按下列公式計算：

;位于巖石地基上的擋土墻明挖基礎，當時，基底的一側將出現(xiàn)拉應力，考慮到一般情況下地基與基礎間不能承受拉力，故不計拉力而按應力重分布計算基底最大壓應力。四、墻身強度驗算圖3驗算斷面的選擇目的：為了保證墻身具有足夠的強度，應根據經驗選擇1~2個控制斷面進行驗算，如墻身底部、1/2墻高處、上下墻（凸形及衡重式墻）交界處，見圖3。重力式擋土墻一般均屬于偏心受壓，故截面強度應按偏心受壓構件進行驗算。根據《公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范》JTJ022-85的規(guī)定，當構件采用分項安全系數(shù)在極限狀態(tài)設計時，荷載效應不利組合的設計值，應小于或等于結構抗力效應的設計值。重力式擋土墻按承載能力極限狀態(tài)設計時，在某一類作用（或荷載）效應組合下，作用（或荷載）效應的組合設計值，可按公式計算。四、墻身強度驗算四、墻身強度驗算（2）擋土墻墻身或基礎為圬工截面時，其軸向力的偏心距應符合表7的規(guī)定式中：在某一類作用（或荷載）組合下，作用（或荷載）對計算截面形心的總力矩，KN.m；在某一類作用（或荷載）組合下，作用于計算截面上的軸向力的合力，KN。(3)擋土墻構件正截面受彎時，按下式計算構件的彎曲抗拉承載力：式中：計算截面上彎矩組合設計值，KN.m;計算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩，（4）正截面直接受剪時驗算四、墻身強度驗算1、

增加抗滑穩(wěn)定性的方法（1）增大基底摩擦系數(shù)（2）增大擋墻截面（3）設反斜基底（圖4）（4）設凸榫形基礎（