路基路面工程教案全 下载本文

第六章挡土墙设计

教学目标 掌握重力式挡土墙的构造、挡土墙的土压力计算及稳定性验算;熟悉挡土墙的用途;了解浸水路堤挡土墙、地震地区挡土墙、轻型挡土墙和加筋挡土墙设计;

重点:挡土墙的基本概念、重力式挡土墙的构造、挡土墙的土压力计算及稳定性验算。 难点:不同类型的挡土墙设计方法

教学安排 §6-1 概述 一、挡土墙的用途

挡土墙定义:用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。 按照设置位置,挡土墙可分为:路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型。 1.作用:

1)路肩墙或路堤墙:设置在高填路堤或陡坡路堤的下方,防止路基边坡或基底滑动,确保路基稳定,同时可收缩填土坡脚,减少填方数量,减少拆迁和占地面积,以及保护临近线路的既有重要建筑物。

2)滨河及水库路堤挡土墙:在傍水一侧设置挡土墙,可防止水流对路基的冲刷和浸蚀,也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。

3)路堑挡土墙设置在堑坡底部,用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡,同时可减少挖方数量,降低边坡高度。

4)山坡挡土墙设在堑坡上部,用于支挡山坡上可能坍滑的覆盖层,兼有拦石作用。 2.挡土墙构造:

1)墙背,墙面(也称墙胸),墙趾,墙踵,墙背倾角α。 2)按墙背的倾角方向分:

俯斜:墙背向外侧倾斜时,为俯斜墙背,α为正; 仰斜:墙背向填土一侧倾斜时,为仰斜墙背,α为负; 垂直:墙背铅垂时,为垂直墙背,α为零。 墙背分:直线形墙背、折线形墙背。 二、挡土墙类型 1.重力式挡土墙

1)特点:圬工量较大,型式简单,施工方便,就地取材,适应性较强。 2)墙背型式:

直线形:普通重力式挡土墙,断面型式最简单,土压力计算简便。 衡重式挡土墙:凭借于墙身自重稳定。 不带衡重台的折线形:则介于两者之间。 2.锚定式挡土墙

包括:锚杆式和锚定板式两种。 1)锚杆式挡土墙:

组成:主要由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面,与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。

锚杆的一端与立柱联接,另一端被锚固在稳定岩层或土层中。 特点:

墙后侧压力由挡土板传给立柱,由锚杆与岩体之间的锚固力,即锚杆的抗拔力,使墙获得稳定。

适用:墙高较大、石料缺乏或挖基困难地区,具有锚固条件的路基挡土墙,一般多用于路堑挡土墙。 2)锚定板式挡土墙

结构形式与锚杆式基本相同。

锚杆的锚固端改用锚定板,埋入墙后填料内部的稳定层中,依靠锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力,保持墙的稳定。

适用:缺乏石料的地区,同时它不适用于路堑挡土墙。

特点:构件断面小,工程量省,不受地基承载力的限制,构件可预制,有利于实现结构轻型化和施工机械化。 3.薄壁式挡土墙

包括:悬臂式和扶壁式两种主要型式。

1)悬臂式挡土墙由立壁和底板组成,具有三个悬臂,即立壁、趾板和踵板。 2)扶壁式挡土墙:当墙身较高时,沿墙长每隔一定距离筑肋板(扶壁)联结墙面板及踵板,称为扶壁式挡土墙。

特点:墙身断面较小,结构的稳定性不是依靠本身的重量,而主要依靠踵板上的填土重量来保证。

适用:自重轻,圬工省,适用于墙高较大的情况,但需使用一定数量的钢材,经济效果较好。 4.加筋土挡土墙

加筋土挡土墙是由填土、填土中布置的拉筋条以及墙面板三部分组成。 拉筋材料通常为镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。 墙面板一般用混凝土预制,也可采用半圆形铝板。 特点:

在垂直墙面的方向,按一定间隔和高度水平地放置拉筋材料,然后填土压实,通过填土与拉筋间的摩擦作用,把土的侧压力传给拉筋,从而稳定土体。

加筋土挡土墙属柔性结构,对地基变形适应性大,建筑高度大,适用于填土路基。结构简单,圬工量少,与其它类型的挡土墙相比,可节省投资30%-70%,经济效益大。 §6-2 挡土墙土压力计算 一、作用在挡土墙上的力系 1.按力的作用性质分为:

1)主要力系:经常作用于挡土墙的各种力。

(1)挡土墙自重及位于墙上的衡载;

(2)墙后土体的主动土压力;(包括作用在墙后填料破裂棱体上的荷载,简称超载) (3)基底的法向反力及摩擦力; (4)墙前土体的被动土压力。

浸水挡土墙:在主要力系中包括常水位时的静水压力和浮力。 2)附加力:季节性作用于挡土墙的各种力。

例如洪水时的静水压力和浮力、动力压力、波浪冲击力、冻胀压力以及冰压力等。 3)特殊力:偶然出现的力。

例如地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力等。 2.设计:按最不利的组合作为依据。 二、一般条件下库伦主动土压力计算 1.土压力分类

主动土压力:当挡土墙向外移动时(位移或倾覆),土压力随之减少,直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态,作用于墙背的土压力称主动土压力;

被动土压力:当墙向土体挤压移动,土压力随之增大,土体被推移向上滑动处于极限平衡状态,此时土体对墙的抗力称为被动土压力;

静止土压力:墙处于原来位置不动,土压力介于两者之间,称为静止土压力。 2.设计:

按墙背土体达到主动极限平衡状态,取一定的安全系数,以保证墙背土体的稳定。 3.破裂面:

路堤挡土墙:按破裂面交于路基面的位置不同,可分为5种: 破裂面交于内边坡、荷载的内侧、荷载的中部、荷载的外侧、外边坡。 三、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法

1.概念:墙背俯斜很缓,墙背倾角很大,如折线形挡土墙上墙墙背,衡重式挡土墙上墙的假象墙背,破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动,而是沿着土体的另一破裂面滑动。 Ex=f(αi,θi) 2.出现条件:

1)墙背或假想墙背的倾角α′必须大于第二破裂面的倾角αi,即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现;

2)在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力,即NR>NG使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑;