课程设计-挡土墙设计

1、土木工程学院课程综合设计第1章 绪论1.1重力式挡土墙定义 重力式挡土墙，指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。1.2重力式挡土墙构造重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。重力式挡土墙墙面胸坡和墙背的背坡一般选用1：0.21：0.3，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙背坡不小于1：0.25，墙面尽量与墙背平行。 对于垂直墙，如地面坡度较陡时，墙面坡度可有1：0.051：0.2，对

2、于中、高挡土墙，地形平坦时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.4。 采用混凝土块和石砌体的挡土墙，墙顶宽不宜小于0.4m；整体灌注的混凝土挡土墙，墙顶宽不应小于0.2m；钢筋混凝土挡土墙，墙顶不应小于0.2m。通常顶宽约为H12，而墙底宽约为（0.50.7）H，应根据计算最后决定墙底宽。 当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶时挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，要求墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角，对于石砌圬工不大于35，对于混凝土圬工不大于45。一般墙趾的宽度

3、不大于墙高的二十分之一，也不应小于0.1m。墙趾高应按刚性角定，但不宜小于0.4m。 墙体材料：挡土墙墙身及基础，采用混凝土不低于C15，采用砌石、石料的抗压强度一般不小于MU30，寒冷及地震区，石料的重度不小于20kN/m3，经25次冻融循环，应无明显破损。挡土墙高小于6m砂浆采用M5；超过6m高时宜采用M7.5，在寒冷及地震地区应选用M10。1.3重力式挡土墙特点 重力式挡土墙优点是就地取材，施工方便，经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。 重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙太

4、高，它耗费材料多，也不经济。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。 重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在6m以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。第2章 挡土墙地质条件概述2.1 地形平原山地过渡地带，为一系列呈带状延伸的平行岭谷分布区，以丘陵、台地为主。2.2 工程地质条件工程地质条件如表2-1表2-1 各层土特性图层编号土的名称层厚地基容许承载力1人工填土0.72含沙粉质黏土2.12503中风化泥岩未揭露2502.3 墙身及墙后填土材料参数=22kN/m3，截面容许应力：=600kPa，=50

5、kPa填料容重：，基底摩擦系数：填土边坡：1:1.52.4 荷载参数车辆荷载换算等代土层厚度为0.84m，布置在7.5m全宽路基上。2.5 水文地质条件本次勘探未见地下水，可不考虑地下水的影响。2.6 设计参数和墙身高度参数表2-2重力式路堤墙参数组号挡土墙高度墙后填土高度45.22.5第3章 重力式挡土墙设计3.1 初步设计确定墙身尺寸如图3-1：挡土墙高5.2m，墙背仰斜1:0.3，墙面为平行墙背的直线，墙顶宽1.0m，墙身分段长10m，为增大墙身抗滑稳定性，设置基底按坡度0.2:1内倾墙背仰斜角： 图3-1 挡土墙示意图3.2 主动土压力计算3.2.1 破裂角假设破裂面交于荷载内，则 =

6、 （31） =0.4763 （32） （33）则，3.2.2 验核破裂面位置堤顶破裂面距墙踵距离为： （34）荷载内边缘距墙踵距离为：m （35）荷载外边缘距墙踵距离为：m （36）5.316.783712.81，故破裂面交于荷载内，鱼设计相符，可采用所选用的公式3.2.3 求主动土压力系数K和K1主动土压力系数K和K1计算如下： （37）由于m （38）m （39）则 （310）=1.87283.2.4 求主动土压力E及其作用点位置ZY主动土压力E为：kN （311）主动土压力的作用点位置Zy为：= （312）=1.8m3.3 设计挡土墙截面由于墙面平行墙背，基底倾斜0.2:1（）。暂且选墙

7、顶墙宽b1=1.0m。3.3.1 计算墙身重G及其力臂ZG墙身重G及其力臂ZG计算结果如下：表3-1 墙身重G及其力臂ZG计算结果体积V自重G（kN）力臂Z（m）=15.2-0.19111=5.009110.1980.1255.2+0.4761=1.126=0.0952.10.6511=0.651=5.104112.298 3.3.2 滑动稳定性验算抗滑稳定性系数为： （313）不满足要求。故墙顶墙宽b1=1.0m不合适，选择墙顶墙宽b1=1.5m3.3.3 计算墙身重G及其力臂ZG墙身重G及其力臂ZG计算结果如下：表3-2 墙身重G及其力臂ZG计算结果体积V自重G（kN）力臂Z（m）1.55

8、.2-0.1911.51.5=7.37162.140.1255.2+0.4761.5=1.364=0.2144.7080.6511.5=0.9765=7.584166.848图3-2 墙身尺寸示意图3.3.4 滑动稳定性验算抗滑稳定性系数为： （314）满足滑动稳定性要求3.3.5 倾覆稳定验算 （315） （316）因基底倾斜，土压力对墙趾O的力臂改为 （317） （318）则 （319）稳定性验算的结果表明，断面尺寸由滑动控制，上述设计符合实际3.3.6 基底应力验算 （320） （321）3.3.7 截面应力验算墙面与墙背为平行的直线，截面的最大应力出现于接近基底处。有基底应力验算可知，

9、偏心距及基地应力均满足低地基的要求，则截面应力肯定地也满足墙身材料的要求，故可不做验算。通过上述验算，所拟截面符合各项要求，决定采用此截面，顶宽为1.5m。3.4 图纸设计说明1、墙身为片石砌筑，片石厚度不小于0.15m，体积不小于0.01m3。石料采用无风化石材，面石要平整，挡土墙外露面采用1:3水泥砂浆勾凸缝。2、挡土墙采用M10水泥砂浆砌筑，施工前做好配比试验，强度要求达到设计等级，砌筑时砂浆要密实、饱满、不得有空间3、挡土墙分段：每10m设置一条沉降缝，缝宽2cm，外露1cm，缝线竖直美观，可用C15混凝土角石砌筑，沉降缝内用1.5cm浸沥青软木板分隔。4、应先把挡土墙后原土坡放成坡，

10、然后施工挡土墙。基坑开挖应搞好地面排水，保持基坑干燥，基础施工完毕应及时回填、夯实。墙后回填料的干密度大于或等于1.65t/m3。回填料应分层夯实。5、挡土墙基槽开挖支持力层下300mm，而后做C10混凝土垫层厚100mm，宽度每边基础底边放大50mm。6混凝土强度大于80%设计强度时，才能回填墙后回填土。（详见图3-3）图3-3 挡土墙断面做法示意图第4章 挡土墙施工方案4.1重力式挡土墙测量放样 用全站仪放出挡土墙边线，划出开挖范围，钉好桩位，在施工场地附近布置控制桩。4.2重力式挡土墙清理基坑及基底处理 根据测量放样的基坑施工范围和设计深度进行开挖。墙基应置于可靠的岩层上，且基础埋入基岩

11、强风化层12m，如基底于设计不符，报请监理工程师变更施工方案。4.3重力式挡土墙模板安装4.3.1模板制作 钢模板宜采用标准化的组合模板。组合钢模板的拼装应符合现行国家规范标准。各种螺栓连接应符合有关标准。钢模板及其配件应按标准的加工图加工，成品经检验合格后方可使用。 4.3.2模板安装 模板与钢筋安装工作应配合进行，防碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安装。安装侧模板时，应防止模板移位和变形。基础侧模可在模板外设立支撑固定。浇筑在混凝土中的拉杆，应按拉杆拔出或不拔出的要求，采取相应的措施。对小型结构物，可使用金属线代替拉杆。模板安装完毕后，应对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行

12、检查，合格后方可浇筑混凝土。浇筑混凝土时 ，若发现模板有超过允许偏差变形值的可能时，应及时纠正。模板在安装过程中，必须设置防倾覆设施。4.4重力式挡土墙混凝土生产及运输4.4.1混凝土搅拌 拌制混凝土配料时，各种衡器应保持准确。对骨料的含水率应经常进行检测，雨季施工时，应增加测定次数，据此调整骨料和水的用量。混凝土拌和物应拌和均匀，颜色一致，运至现场不得有离析泌水现象。混凝土采用罐车进行混凝土的运输，使浇筑工作不间断。并使混凝土运输到浇筑地点时仍保持均匀性和规定的坍落度。因运距较远混凝土运至浇筑地点后应在罐车内再次搅拌12分钟后，再进行混凝土施工。严禁使用不合格的混凝土进行施工。 4.4.2混

13、凝土的浇筑 凝土浇筑前，应对支架、模板、钢筋、进行检查，并做好记录，符合设计及施工要求后方可浇筑。浇筑混凝土前模板内的杂物积水应清理干净。模板如有缝隙，应用海棉条或双面胶填塞严密，模板内应涂刷脱模剂（不得使用废机油等油料）。 混凝土浇筑时，采用插入式振捣器振捣，振捣不能漏振和过振。混凝土浇筑应按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。混凝土分层浇筑厚度不宜超过30。砼施工一层后，人工进行片石摆放，按规范要求摆放完成后，再进行下一层砼施工。砼从高处直接倾卸时，其自由倾落高度不宜超过2m，以不发生离析为度。当倾落高度超过2m时，应通过串筒、溜管或振动溜管等设

14、施下落；倾落高度超过10m时，应设置减速装置（在串筒的不同高度设多向挡板）。在串筒出料筒下面，砼堆积高度不宜超过1m. 浇筑应连续进行，如因故必须间断时，其间断时间应小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间。施工缝的位置应在混凝土浇筑之前确定，宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位。混凝土浇筑完成后，对混凝土裸露面及时进行修整、抹平，待初凝后再抹第二遍并压光或拉毛，当裸露面面积较大或气候不良时，应加毛毡进行防护，但在开始养生前，覆盖物不得接触混凝土面。片石掺加前应清除表面的杂物、泥土等。片石掺入量一般不超过总圬工体积的25%，施工控制在20%，掺入时不可乱投乱放，石块应分布均匀，净距不小于100mm，距结构侧面和顶面的净距不小于150mm，石块不得接触预埋件，不可直接接触基底、模板。4.5重力式挡土墙混凝土的养生及模板拆除 浇筑完成后，应在初凝后尽快覆盖和洒水养护，覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面，混凝土在有模板覆盖时，应在养护期间经常使模板保持湿润。养护标准以经常保持混凝土表面湿润为主，养护天数不少于7天。模板拆除：模板拆除应按设计要求的顺序进行，设计无要求时，应遵循先支后拆，后支先拆的顺序，拆时严禁抛仍。卸落支架和拱架应按拟定的卸落程序进行，分几个循环卸完，卸落量开始宜小，以后逐渐增大。在纵向应对称均衡卸落，在横