挡土墙设计分析.ppt

1、 挡土墙设计挡土墙设计广州市华南快速干线广园站东辅道挡土墙发生塌方事故，塌方缺口长广州市华南快速干线广园站东辅道挡土墙发生塌方事故，塌方缺口长3030米、米、宽宽2 2米、高米、高2020米，塌方处米，塌方处1010米远刚好是大学生宿舍。塌方处下是否有人被活米远刚好是大学生宿舍。塌方处下是否有人被活埋目前还不能确定，直到记者发稿时止，消防员在现场停止了用生命探测埋目前还不能确定，直到记者发稿时止，消防员在现场停止了用生命探测器进行探测，表明即使有人活埋在下面，生还的希望已经渺茫。有关部门器进行探测，表明即使有人活埋在下面，生还的希望已经渺茫。有关部门认为，导致这次事件的原因是挡土墙建造不合格加

2、上连日暴雨所致，目前认为，导致这次事件的原因是挡土墙建造不合格加上连日暴雨所致，目前有关部门正在调查当中有关部门正在调查当中 塌方的挡土墙宽约塌方的挡土墙宽约20米、高米、高15米，塌方面积为米，塌方面积为300平方米平方米 v目录目录n第一节第一节概述概述nn第二节第二节挡土墙土压力计算挡土墙土压力计算nn第三节第三节挡土墙设计挡土墙设计n第四节第四节挡土墙稳定性计算挡土墙稳定性计算v6-1 概述一、一、设计的目的与分类设计的目的与分类:3、各部分名称、各部分名称:vv二、类型二、类型:1.重力式挡土墙重力式挡土墙:依靠墙身自重支撑土压力以保持依靠墙身自重支撑土压力以保持稳定稳定.优点优点:

3、构造简单构造简单,取材容易取材容易.适用条件适用条件:地基强度高地基强度高,石料供应充足石料供应充足.类型类型:普通式普通式衡重式衡重式A竖直式竖直式B俯斜式俯斜式C仰斜式仰斜式D折线式折线式E衡重式衡重式A、B、E多用于路肩墙、路堤墙；多用于路肩墙、路堤墙；C、D多用于路堑墙多用于路堑墙v优点优点:截面尺寸小截面尺寸小,轻巧轻巧,可以预制可以预制,工程量小工程量小,受地基强度限受地基强度限制小制小,有利于机械化施工有利于机械化施工.适用条件适用条件:墙身高墙身高,缺乏石料缺乏石料,地基开挖困难的路堑墙地基开挖困难的路堑墙,路堤墙路堤墙缺点缺点:钢材用量大钢材用量大,对水较敏感对水较敏感,易受

4、水侵蚀产生断裂与滑移易受水侵蚀产生断裂与滑移锚定式挡土墙锚定式挡土墙(锚杆式锚杆式)Tied retaining wallTied retaining wall(anchored bar)(anchored bar)锚杆式挡土墙Tie rod anchored retaining wall：由肋柱，挡板和锚杆组成，靠锚杆锚固在山体内拉住肋柱。肋柱，挡板可预制。锚定式挡土墙(锚定板式)Tied retaining wallTied retaining wall(anchor plate)(anchor plate)锚定板式挡土墙 Anchor plate retaining wall：类似于锚杆

5、式挡土墙，仅锚杆的固定端用锚定板固定在山体内。地錨背拉之格梁擋土牆地錨背拉之格梁擋土牆 v优点优点:强身断面小强身断面小,结构稳定结构稳定性不依赖性不依赖于自身重量于自身重量,自重自重轻轻,省工省料省工省料适用条件适用条件:墙身墙身高高缺点缺点:需要大量钢材需要大量钢材垛式挡土墙buttress retaining wall垛式挡土墙垛式挡土墙buttress retaining wallbuttress retaining wall：用钢筋混凝土预制杆件，纵横：用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力。交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力。桩板式挡土墙pile-ba

6、ffler retaining wall桩板式挡土墙桩板式挡土墙pile-baffler retaining wallpile-baffler retaining wall：由桩柱和挡板组成，利用深：由桩柱和挡板组成，利用深埋的桩柱前土层的被动土压力来平衡墙后主动土压力。埋的桩柱前土层的被动土压力来平衡墙后主动土压力。v4.加筋挡土墙加筋挡土墙:特点特点:受力主要是土与加筋条之间的摩擦力受力主要是土与加筋条之间的摩擦力,加筋条数量加筋条数量多多,加筋条一般是塑料制品加筋条一般是塑料制品,合成纤维合成纤维,经济效益好。经济效益好。缺点缺点:对水敏感对水敏感沿主动破裂面沿主动破裂面BC将墙体分为主

7、动区和稳定区，下滑土棱体将墙体分为主动区和稳定区，下滑土棱体ABC自重产生的水平推力对每一层拉筋形成拉力自重产生的水平推力对每一层拉筋形成拉力T，欲将拉，欲将拉筋从土中拔出，而稳定区土体与筋带的摩擦阻力阻止拉筋筋从土中拔出，而稳定区土体与筋带的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一层拉筋与土体的摩擦阻力均能抵抗相应被拔出。如果每一层拉筋与土体的摩擦阻力均能抵抗相应的土推力，则整个墙体就不会出现的土推力，则整个墙体就不会出现BC滑动面，加筋土体的滑动面，加筋土体的内部稳定就有保证。内部稳定就有保证。加筋土边坡一般由复合拉筋带（或土工格栅）加筋土边坡一般由复合拉筋带（或土工格栅）和土体填料组成。根据工程

8、条件和需要，坡面和土体填料组成。根据工程条件和需要，坡面可设面板，也可不设面板。可设面板，也可不设面板。3.3.挡土墙构造挡土墙构造 Structure of the Retaining WallStructure of the Retaining Wall墙顶墙顶 wall crestwall crest墙面墙面wall spacewall space墙背墙背 wall backwall back墙趾墙趾 wall toewall toe墙踵墙踵 wall heelwall heel墙背墙背墙顶墙顶墙面墙面墙趾墙趾墙踵墙踵第二节第二节挡土墙的构造与布置挡土墙的构造与布置二、挡土墙的构造组成二

9、、挡土墙的构造组成（一）墙身构造（一）墙身构造1.墙背墙背1）仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度）仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度不宜缓于不宜缓于1：0.3，通常在，通常在1：0.151：0.254）衡重式墙适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。上墙俯）衡重式墙适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。上墙俯斜墙背的坡度斜墙背的坡度1：0.251：0.45，下墙仰斜墙背在，下墙仰斜墙背在1：0.25左右，上下墙的墙高比一左右，上下墙的墙高比一般采用般采用2：33）凸形折线墙背多用于路堑墙，也可用于

10、路肩墙。上下墙的墙高比一般）凸形折线墙背多用于路堑墙，也可用于路肩墙。上下墙的墙高比一般采用采用2：32）俯斜墙背适用于路堤墙、路肩墙。常用）俯斜墙背适用于路堤墙、路肩墙。常用1：0.151：0.25，不超过不超过4m的低墙可的低墙可用垂直墙背用垂直墙背5）其他类型挡土墙的墙背形式可参考有关规范和设计手册）其他类型挡土墙的墙背形式可参考有关规范和设计手册墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度直接影响挡土墙的高度。墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度直接影响挡土墙的高度。因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为1：0.051：0.

11、20，矮墙可采用陡直墙面；，矮墙可采用陡直墙面；地面平缓时，一般采用地面平缓时，一般采用1：0.201：0.35较为经济。较为经济。2.墙面墙面墙顶最小宽度，浆砌挡土墙墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于不小于50cm，干砌不，干砌不小于小于60cm。浆砌。浆砌路肩墙路肩墙墙顶一般墙顶一般宜采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚宜采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚40cm。如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用5号砂浆抹平顶面，砂浆厚号砂浆抹平顶面，砂浆厚2cm。干砌挡。干砌挡土墙墙顶土墙墙顶50cm高度内，应用高

12、度内，应用25号砂浆砌筑，以增加墙身稳定。干砌挡土墙的高度号砂浆砌筑，以增加墙身稳定。干砌挡土墙的高度一般不宜大于一般不宜大于6m。3.墙顶墙顶为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。为为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。为保持土路肩最小宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，保持土路肩最小宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，二、三级路不小于二、三级路不小于0.75m，四级路不小于，四级路不小于0.5m。4.护栏护栏（二）基础构造（二）基础构造1.基础类型基础类型1）大多数挡土墙都直接修筑在天然地基上。）大多数挡土墙都直接修筑在天然地基上

13、。2）当地基承载力不足，地形平坦而墙身较）当地基承载力不足，地形平坦而墙身较高时，为了减小基底压应力和增加抗倾覆高时，为了减小基底压应力和增加抗倾覆稳定性，采用稳定性，采用扩大基础。扩大基础。a）墙趾或墙踵部分加宽；）墙趾或墙踵部分加宽；b）钢筋混凝土）钢筋混凝土底板；底板；c）换填地基；）换填地基；d）台阶基础；）台阶基础；e）拱形基础）拱形基础3）当地基压应力超过地基承载力过多时，）当地基压应力超过地基承载力过多时，需要的加宽值较大，为避免加宽部分的台需要的加宽值较大，为避免加宽部分的台阶过高，阶过高，可采用钢筋混凝土底板。可采用钢筋混凝土底板。4）地基为软弱土层时，可采用砂砾、碎）地基为

14、软弱土层时，可采用砂砾、碎石、矿渣或灰土等材料予以换填。石、矿渣或灰土等材料予以换填。5）当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为）当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬岸石时，可设置台阶基础，以减少基坑开岸石时，可设置台阶基础，以减少基坑开挖和节省圬工。挖和节省圬工。6）如地基有短段缺口）如地基有短段缺口(如深沟等如深沟等)或挖基或挖基困难困难(如需水下施工如需水下施工)，可采用拱形，可采用拱形基础基础。2.基础埋置深度基础埋置深度对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：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

15、天然地面以下至少无冲刷时，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有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；(3)受受冻胀冻胀影响时，应在冻结线以下不少于影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过。当冻深超过1m时，采时，采用用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，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。对于对于岩石地基岩石地基，应清除表面风化层，将基底嵌入岩层一定深度。

16、当风化层，应清除表面风化层，将基底嵌入岩层一定深度。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。风化层中。当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下将基础底面埋置在滑动面以下，或采用其它措施，以防止，或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。挡土墙滑动。（三）排水设施（三）排水设施浆砌块浆砌块(片片)石墙身应在墙前地面以上设一石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔排泄

17、水孔(图图a)。墙高时，可在。墙高时，可在墙上部加设一墙上部加设一排汇水孔排汇水孔(图图b)。孔眼间距一般为。孔眼间距一般为23m，对于浸水挡土墙孔，对于浸水挡土墙孔眼间距一般眼间距一般1.01.5m，干旱地区可适当加大，孔眼上下，干旱地区可适当加大，孔眼上下错开布置错开布置。下排。下排排水孔的出口应高出墙排水孔的出口应高出墙前地面或墙前水位前地面或墙前水位0.3m；为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道阻塞。当土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以

18、免孔道阻塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m的范围内铺设厚度不小于的范围内铺设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层的砂卵石排水层(图图c)（四）沉降缝与伸缩缝（四）沉降缝与伸缩缝设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔1015m设置一道设置一道，兼起两者的作用，缝宽，兼起两者的作用，缝宽23cm，缝内一般，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用

19、沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m，当墙后为岩石路堑或，当墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。填石路堤时，可设置空缝。干砌挡土墙，缝的两侧应选用平整石料砌筑，使成垂直通缝干砌挡土墙，缝的两侧应选用平整石料砌筑，使成垂直通缝二、二、挡土墙的布置挡土墙的布置1挡土墙位置的选定挡土墙位置的选定1）路堑挡路堑挡土墙大多数设在边沟旁；土墙大多数设在边沟旁；2）山坡挡山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处；土墙应考虑设在基础可靠处；3）当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、

20、基础情况相似时，）当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙；应优先选用路肩墙；4）若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，）若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙；宜选用路堤墙；5）沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保）沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。2挡土墙的挡土墙的纵向布置纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘

21、成挡土墙正面图1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式；）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式；2）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置；）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置；3）布置各段挡土墙的基础；）布置各段挡土墙的基础；4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；3挡土墙的横向布置挡土墙的横向布置在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面图上进在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙

22、高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。断面图。4平面布置平面布置个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况，特别是与挡土墙有干扰的建筑物挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况，特别是与挡土墙有干

23、扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。沉降伸缩缝沉降伸缩缝基地线基地线泄水孔泄水孔路线纵坡路线纵坡锥坡锥坡挡土墙正面图挡土墙正面图v6-3 挡土墙土压力计算挡土墙土压力计算一、作用力系一、作用力系:vv4.计算方法计算方法:一般地区一般地区只考虑主要力系只考虑主要力系浸水地区浸水地区还应考虑附加力还应考虑附加力地震地区地震地区还应考虑特殊力还应考虑特殊力6-3 挡土墙土压力计算二、一般条件下库伦主动土压力计算二、一般条件下库伦主动土压力计算 主动土压力：主动土压力：当挡土墙向外移动时当挡土墙向外移动时(

24、位移或倾覆位移或倾覆)，土压力随之减少，直到土压力随之减少，直到 墙后土体沿破裂面下滑墙后土体沿破裂面下滑 而处于极限平衡状态，而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称作用于墙背的土压力称 主动土压力主动土压力；6-3 挡土墙土压力计算被被动土土压力：力：当当墙向土体向土体挤压移移动，土土压力随之增大，力随之增大，土体被推移向上滑土体被推移向上滑动处于极限平衡状于极限平衡状态，此，此时土体土体对墙的抗力称的抗力称为被被动土土压力力；6-3 挡土墙土压力计算静止土静止土压力：力：墙处于原来位于原来位置不置不动，土，土压力介于两者之力介于两者之间，称，称为静止静止土土压力力。v二、二、一般条件下库

25、仑主动土压力计算一般条件下库仑主动土压力计算:挡土墙设计一般认为有侧向移动挡土墙设计一般认为有侧向移动,不必计算不必计算,只需计算只需计算主动土压力主动土压力,对于墙趾前的对于墙趾前的被动土压力被动土压力,一般一般忽略不计忽略不计(小小,对稳定对稳定有利有利)125vn（一）各种边界条件下主动土压力计算（一）各种边界条件下主动土压力计算:(五五种位置种位置)vn1.破裂面交于内边坡破裂面交于内边坡:图示6-16-46-36-2vv6-5v6-6vn2.破裂面交于路基面破裂面交于路基面:v（1）破裂面交于荷载中部）破裂面交于荷载中部破裂棱角的断面面积破裂棱角的断面面积:6-8v6-96-10vn

26、将将代入代入(6-6)式求得主动土压力式求得主动土压力Ea.n注意注意:(5)、(6)式具有普遍意义式具有普遍意义,无论破裂面交于荷载无论破裂面交于荷载中、内、外侧中、内、外侧,断面面积断面面积S都可以归纳为都可以归纳为:A0、B0为边界条件系数为边界条件系数,将不同的将不同的A0、B0值代入可值代入可求得相应的破裂角求得相应的破裂角和最大主动土压力和最大主动土压力Ea.v(2)破裂面交于荷载外侧破裂面交于荷载外侧:则则:(7).6-11v(3)破裂面交于荷载内侧破裂面交于荷载内侧:在在(7)式中令式中令6-12v特殊情况特殊情况:(1)当为路肩墙时当为路肩墙时,式中式中a=b=0;(2)俯斜

27、墙背俯斜墙背取正值取正值,垂直垂直,仰斜仰斜取负值取负值;(3)当荷载沿路肩边缘布置时当荷载沿路肩边缘布置时d取取0vn3.破裂面交于外边坡破裂面交于外边坡:v6-13v化简化简:式中式中:P，Q，R见下见下.6-146-14v三、大俯角墙背的主动土压力三、大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法:nn1.定义定义:当墙背俯斜较缓当墙背俯斜较缓,即倾角很大即倾角很大,墙后土体达到主动墙后土体达到主动极限平衡状态时极限平衡状态时,破裂棱体并不沿墙背或假想墙破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动背滑动,而是沿土体的另一个破裂面滑动而是沿土体的另一个破裂面滑动,这个这个破破裂面称为第二破裂面裂面称为

28、第二破裂面,远离墙的破裂面称为远离墙的破裂面称为第一第一破裂面破裂面.vv满足：满足：6-17v1.判别第二破裂面的条件判别第二破裂面的条件:1)墙背或假想墙背倾角墙背或假想墙背倾角a必须大于第二破裂面倾角必须大于第二破裂面倾角ai;2)在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于下滑力在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于下滑力.（一）推导过程（一）推导过程1根据边界条件，计算破裂棱体（包括棱体上的荷载）的重量根据边界条件，计算破裂棱体（包括棱体上的荷载）的重量G2从力三角形求从力三角形求Ex的方程式的方程式3求求Ex的最大值及相应的破裂角的最大值及相应的破裂角 i和和 i（求驻点的办法）（求

29、驻点的办法）4求主动土压力求主动土压力Ea的作用点的作用点绘土压应力分布图绘土压应力分布图6-256-24四、折线形墙背的土压力计算四、折线形墙背的土压力计算（一）（一）上墙土压力上墙土压力不考虑下墙影响不考虑下墙影响,按照俯斜墙背计算土压力按照俯斜墙背计算土压力,衡重式考虑是衡重式考虑是否出现第二破裂面否出现第二破裂面以墙背转折点或衡重台为界分为以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙上墙、下墙，分别计，分别计算取两者矢量和算取两者矢量和（二）下墙土压力计算（二）下墙土压力计算1.延长墙背延长墙背法法在上墙土压力算出在上墙土压力算出后，延长下墙墙背交于填后，延长下墙墙背交于填土表面土表面C，以

30、，以BC为假想墙为假想墙背，根据延长墙背的边界背，根据延长墙背的边界条件，用相应的库伦公式条件，用相应的库伦公式计算土压力，并绘出墙背计算土压力，并绘出墙背应力分布图，从中截取应力分布图，从中截取下下墙墙BB 部分的应力图作为部分的应力图作为下墙的土压力下墙的土压力。将上下墙。将上下墙两部分应力图叠加，即为两部分应力图叠加，即为全墙土压力全墙土压力2.力多边形法力多边形法在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，应构成力，应构成矢量闭合的力多边形矢量闭合的力多边形。在算得上墙土压力。在算得上墙土压力E1后，就后，就可绘出下墙任一破裂

31、面力多边形。利用力多边形来推求下墙土可绘出下墙任一破裂面力多边形。利用力多边形来推求下墙土压力压力五、墙后为粘性土土压力计算五、墙后为粘性土土压力计算（一）等效内摩擦角法（一）等效内摩擦角法按换算前后土的按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算 D值值。通常把粘性土的内摩擦角值增大通常把粘性土的内摩擦角值增大510，或采用等效内摩擦角，或采用等效内摩擦角 D为为3035。对于对于矮墙矮墙偏于安全，对于高墙则偏于危险。因此在偏于安全，对于高墙则偏于危险。因此在设计高墙时，应按墙设计高墙时，应按墙高酌情降低高酌情降低 D值值（二）力多边形法

32、（二）力多边形法1.首先求得当首先求得当c=0时的土压力时的土压力E，Ea=EEc；2.再求得由于粘聚力的作用而减再求得由于粘聚力的作用而减少的土压力少的土压力Ec3.用求驻点的办法求最大土压力用求驻点的办法求最大土压力和最危险破裂面和最危险破裂面（二）力多边形法（二）力多边形法 六、不同土层的土压力六、不同土层的土压力填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土压力及作用填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土压力及作用点，并近似的假定上下两土层层面平行。点，并近似的假定上下两土层层面平行。计算下一土层时，计算下一土层时，将上一土将上一土层视为均布荷载层视为均布荷载，按地面为

33、一平面时的库仑公式计算。，按地面为一平面时的库仑公式计算。七、有限范围填土时的土压力七、有限范围填土时的土压力（6-40）挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路基的层面，则墙后存在着基的层面，则墙后存在着已知坡面或潜在滑动面已知坡面或潜在滑动面，当，当其倾角陡于由计算求得的破裂面的倾角时，墙后填料其倾角陡于由计算求得的破裂面的倾角时，墙后填料将沿着陡破面将沿着陡破面(或滑动面或滑动面)下滑，而不是沿着计算破裂下滑，而不是沿着计算破裂面下滑，土压力计算的破裂面为由勘察确定的实际可面下滑，土压力计算的破裂面为由勘察确定的实际可能发生的破裂面。能

34、发生的破裂面。计算时不必求取最危险破裂面和最计算时不必求取最危险破裂面和最大土压力。大土压力。式中：式中：G土楔及其上荷载重；土楔及其上荷载重；滑动面的倾角，即原地面的横坡或层面倾角；滑动面的倾角，即原地面的横坡或层面倾角；土体与滑动面的摩擦角；当坡面无地下水，并按规土体与滑动面的摩擦角；当坡面无地下水，并按规定挖台阶填筑时，可采用土的内摩擦角定挖台阶填筑时，可采用土的内摩擦角。参数，参数，。通常情况下挡土墙前的被动土压力通常情况下挡土墙前的被动土压力可不计算可不计算，当基础埋置，当基础埋置较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入，较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入，但是

35、应对被动土压力的计算值进行但是应对被动土压力的计算值进行大幅度的折减大幅度的折减八、被动土压力八、被动土压力九、墙背填土上的附加荷载九、墙背填土上的附加荷载（一）车辆荷载（一）车辆荷载换算土柱换算土柱q车辆荷载附加荷载强度，车辆荷载附加荷载强度，墙高小于墙高小于2m，取，取20kN/m2；墙高大于；墙高大于10m，取取10kN/m2；墙高在；墙高在210m之间时，附加荷载强度用直线内插法计算之间时，附加荷载强度用直线内插法计算（二）其他荷载（二）其他荷载作用于墙顶或墙后填土上的作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载人群荷载强度规定为强度规定为3kN/m2作用于挡墙栏杆顶的作用于挡墙栏杆顶的水平推力水

36、平推力采用采用0.75kN/m，作用于栏杆扶手上的竖向力采用，作用于栏杆扶手上的竖向力采用1kN/m是否考虑附加荷载由实际情况决定是否考虑附加荷载由实际情况决定v九、车辆荷载的换算九、车辆荷载的换算:2.公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范中中,车辆荷载换算为等车辆荷载换算为等代均布土层厚度代均布土层厚度.L-挡土墙计算长度挡土墙计算长度,m.B0-破裂棱体的宽度破裂棱体的宽度,对路堤墙对路堤墙,为破裂棱体范围为破裂棱体范围内的路基宽内的路基宽.-布置在布置在B0L面积内的轮重或履带重面积内的轮重或履带重.KN.vL的计算长度的计算长度,取下述两者之较大值取下述两者之较大值:(1)分段长度

37、分段长度,应不大于应不大于15m.(2)一辆重车的扩散长度一辆重车的扩散长度,按下式计算按下式计算,若计算值大于若计算值大于15m,仍用仍用15m.B=13+Htag30L0-重车前后轴距加一个轮胎着地长度重车前后轴距加一个轮胎着地长度(m).H-挡土墙高度挡土墙高度(m).a-墙顶面以上填土高度墙顶面以上填土高度(m).v规定规定:a.汽车荷载汽车荷载:纵向纵向:当取用分段长度当取用分段长度,为分段长度内可能布置的车轮为分段长度内可能布置的车轮,当采用一段重车的扩散长度时当采用一段重车的扩散长度时,为一辆重车为一辆重车.横向横向:最不利荷载组合最不利荷载组合:范围内可能布置的车轮范围内可能布

38、置的车轮,当为路肩当为路肩墙时墙时,车轮后轮外缘靠墙顶内缘布置车轮后轮外缘靠墙顶内缘布置,当为路堤墙时当为路堤墙时,车轮后轮中心至路基边缘车轮后轮中心至路基边缘0.5m.b.验算荷载验算荷载:验算荷载应在路面宽度内居中行驶验算荷载应在路面宽度内居中行驶,其等代均布土层厚度为其等代均布土层厚度为:挂挂-120为为0.96m,挂挂-100为为0.80m,挂挂-80为为0.64m,履带履带-50为为0.40m.v第四节第四节 挡土墙设计挡土墙设计挡土墙使用条件挡土墙使用条件-P125一、一、挡土墙的布置：挡土墙的布置：1、位置的选定：根据地形，基础条件，经济比选。、位置的选定：根据地形，基础条件，经

39、济比选。2、纵向布置：、纵向布置：a、确定起迄点和墙长，选择与路基或其他结、确定起迄点和墙长，选择与路基或其他结构物的衔接方式构物的衔接方式b、分段、分段，确定伸缩缝与沉降缝位置，确定伸缩缝与沉降缝位置c、布置各段基础布置各段基础d、布置泄水孔位置，包括数量间隔和尺寸布置泄水孔位置，包括数量间隔和尺寸vv3、横向布置：、横向布置：vva、确定挡土墙形式、确定挡土墙形式vb、确定基础形式与埋置深度、确定基础形式与埋置深度vc、选用标准图（横断面图）选用标准图（横断面图）vv、平面布置：、平面布置：vv、标明挡土墙与路线的平面位置、标明挡土墙与路线的平面位置v、标明附近地貌，地物情况、标明附近地貌

40、，地物情况v、对挡土墙有干扰的建筑物情况、对挡土墙有干扰的建筑物情况vv二、挡土墙的构造二、挡土墙的构造vv、墙身构造：、墙身构造：vv）墙背：仰斜俯斜垂直凸形折线）墙背：仰斜俯斜垂直凸形折线衡衡重线重线v）墙面：地面横坡较陡时）墙面：地面横坡较陡时1:0.051:0.20v地面平缓地面平缓1:0.201:0.30（经济）（经济）v）墙顶）墙顶:最小宽度：浆砌不小于最小宽度：浆砌不小于50cm，v干砌不小于干砌不小于60cm，顶帽厚，顶帽厚40cm随墙随墙v高宽度增大。高宽度增大。v）护栏：安全）护栏：安全vv、基础：、基础：vv1）基础类型：扩大基础基础类型：扩大基础刚性角刚性角v钢筋砼基础

41、钢筋砼基础拱形基础拱形基础v台阶基础换填基础台阶基础换填基础vv2）基础埋置深度：）基础埋置深度：vv对于土质路基：无冲刷在天然地面下至少米对于土质路基：无冲刷在天然地面下至少米v有冲刷有冲刷在冲刷线下至少米在冲刷线下至少米v有冻胀有冻胀在冻胀线下至少在冻胀线下至少0.25米米v对于岩石地基：清除表面风化层按表对于岩石地基：清除表面风化层按表确定确定襟边宽度：墙趾前至地面横坡的水平距离。襟边宽度：墙趾前至地面横坡的水平距离。v3、排水设施：墙身泄水孔、排水设施：墙身泄水孔v4、沉降缝与伸缩缝：、沉降缝与伸缩缝：合并设置合并设置1015设置一条，缝宽设置一条，缝宽23cm内，外，顶三方填塞胶泥、

42、沥青或涂沥青木板内，外，顶三方填塞胶泥、沥青或涂沥青木板v三挡土墙荷载的计算方法三挡土墙荷载的计算方法1、作用荷载：、恒载、作用荷载：、恒载、可变荷载、可变荷载、温度及施工荷载、温度及施工荷载常用荷载组合：常用荷载组合：组合：基本可变荷载（平板车及履带车除外）组合：基本可变荷载（平板车及履带车除外）的一种或几种恒载的组合的一种或几种恒载的组合组合组合II:组合组合I+其他一种或几种可变荷载其他一种或几种可变荷载组合组合III:组合组合I+静水压力及浮力静水压力及浮力组合组合IV:组合组合II+静水压力及浮力静水压力及浮力组合组合V:组合组合I+地震力地震力v2、设计原则：设计原则：分项安全系数

43、极限状态平衡法分项安全系数极限状态平衡法承载能力极限状态表达式：承载能力极限状态表达式：v3、计算状态及荷载系数计算状态及荷载系数nn（1）承载能力极限状态分项荷载系数（表承载能力极限状态分项荷载系数（表6-6）(2)正常使用极限状态正常使用极限状态全部荷载系数采用全部荷载系数采用1.0(3)合力偏心距计算时合力偏心距计算时全部荷载系数采用全部荷载系数采用1.0v第五节第五节 挡土墙稳定性分析挡土墙稳定性分析n一一、设计参数的敏感性分析设计参数的敏感性分析路基设计规范要求路基设计规范要求1.挡土墙滑动稳定性验算挡土墙滑动稳定性验算GEyExEpa a0N作用于基底上合力的竖向分力；作用于基底上

44、合力的竖向分力；墙前被动土压力的墙前被动土压力的0.3倍。倍。规范规范建议建议：设计分析采用极限状：设计分析采用极限状态设计表达式，按照总安全系数态设计表达式，按照总安全系数法来校准计算结果。法来校准计算结果。5.4.3-5或或5.4.3-6vn二、抗滑稳定性分析2.挡土墙滑倾覆稳定性验算挡土墙滑倾覆稳定性验算(规范要求规范要求)或或5.4.3-7-8v二、抗倾覆稳定验算二、抗倾覆稳定验算v二、基底应力及合力偏心矩验算：二、基底应力及合力偏心矩验算：1）基础地面压应力基础地面压应力6-47EpExEaEyGZpZxZyZpB/6B/6e0B/2B/6vv2）基底合力偏心矩：满足表6-143）地

45、基承载力抗力值土质地基偏心矩不应大于土质地基偏心矩不应大于B/6；岩石地基不应大于；岩石地基不应大于B/4否则应从新拟定挡土墙断面。否则应从新拟定挡土墙断面。v三、三、墙身截面强度验算墙身截面强度验算1、验算断面选择验算断面选择v三三.墙身截面强度验算墙身截面强度验算式中：式中：材料抗压极限强度；材料抗压极限强度；污工构件或材料的抗力分项系数；污工构件或材料的抗力分项系数；圬工种类圬工种类受力情况受力情况受压受压受弯、剪、拉受弯、剪、拉石料石料1.852.31片石砌体片石砌体、片石混凝土砌体片石混凝土砌体2.312.31块石砌体块石砌体、粗料石砌体粗料石砌体、混凝土预制块或砖砌体混凝土预制块或

46、砖砌体1.922.31混凝土混凝土1.542.31轴向力偏心影响系数轴向力偏心影响系数,计算时，在不同荷载组合情况下弯矩和轴向力的分项系数与地基验算不同，表计算时，在不同荷载组合情况下弯矩和轴向力的分项系数与地基验算不同，表达式：达式：荷载组合效应系数荷载组合效应系数,荷载组合荷载组合、取取1.0，取取0.8，施工荷载取，施工荷载取0.7。1）墙身抗压强度验算）墙身抗压强度验算污工材料的容许偏心矩：荷载组合污工材料的容许偏心矩：荷载组合、时，时，e00.25B；时时e00.3B；施工荷载；施工荷载时时e00.33B。表表6-18公式公式5.4.4-1(6-55)2）墙身抗弯稳定性验算）墙身抗弯

47、稳定性验算偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数；偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数；与材料有关的系数；与材料有关的系数；砌体沙浆标号砌体沙浆标号 M5M2.5M1混凝土混凝土 s值值00020.00250.0040.0023）墙身抗弯弯拉验算）墙身抗弯弯拉验算4）墙身抗剪验算）墙身抗剪验算四、四、增加挡土墙稳定性的措施增加挡土墙稳定性的措施1.增加抗滑稳定性的方法增加抗滑稳定性的方法土质地基，不陡土质地基，不陡1:5；岩石地基，不陡于；岩石地基，不陡于1:3凸榫的高度按照抗滑稳定性要求设计，凸榫的高度按照抗滑稳定性要求设计，高宽比满足污工刚性角的要求高宽比满足污工刚性角的要求倾斜基底倾斜

48、基底凸榫基底凸榫基底2.增加抗倾覆稳定性的方法增加抗倾覆稳定性的方法展宽墙趾展宽墙趾改变墙面及墙背坡度改变墙面及墙背坡度改变墙身断面类型改变墙身断面类型五、衡重式挡土墙设计五、衡重式挡土墙设计 衡重式挡土墙设计与一般重力式挡土墙相同。但是，衡重式挡土墙设计与一般重力式挡土墙相同。但是，因为墙背为带有衡重台的折线形，所以土压力计算及墙身构因为墙背为带有衡重台的折线形，所以土压力计算及墙身构造都有其特殊性。造都有其特殊性。衡重式挡土墙的构造，通常墙胸多采用衡重式挡土墙的构造，通常墙胸多采用1 1：0.050.05的陡的陡坡，上墙墙背坡率采用坡，上墙墙背坡率采用1 1：0.250.251 1：0.4

49、50.45之间，下墙墙背坡之间，下墙墙背坡率采用率采用1 1：0.250.25，上下墙高比采用，上下墙高比采用2 2：3 3。其它构造要求与一。其它构造要求与一般重力式挡土墙相同。般重力式挡土墙相同。作用于衡重式挡土墙的主动土压力，按上下墙分别计作用于衡重式挡土墙的主动土压力，按上下墙分别计算，取其矢量和作为全墙的主动土压力。算，取其矢量和作为全墙的主动土压力。衡重式挡土墙稳定性验算的内容和要求同一般重力式衡重式挡土墙稳定性验算的内容和要求同一般重力式挡土墙。当上墙出现第二破裂面时，第二破裂面与上墙墙背挡土墙。当上墙出现第二破裂面时，第二破裂面与上墙墙背之间的填土与墙身一起移动，其重量应计入墙

50、身自重。之间的填土与墙身一起移动，其重量应计入墙身自重。验算墙身截面强度时，应按上墙实际墙背所承验算墙身截面强度时，应按上墙实际墙背所承受的土压力计算，验算内容同重力式（如图受的土压力计算，验算内容同重力式（如图6-316-31所示）所示）。最危险的截面是上下墙分界面。最危险的截面是上下墙分界面2-22-2，以及与土墙土，以及与土墙土压力大致平行的压力大致平行的3-33-3斜截面。对于斜截面验算，应将斜截面。对于斜截面验算，应将诸力投影到斜截面上，验算的重点是抗剪强度能否满诸力投影到斜截面上，验算的重点是抗剪强度能否满足要求。足要求。图6-31 验算断面的选择6-66-6：浸水挡土墙设计：浸水