路基路面作业6(挡土墙)

1、路基路面工程作业6班级学生姓名 学号 时间 题目一、思考题1 分析各类挡土墙的结构特点及其使用场合。2 重力式挡土墙由哪几部分组成？各有什么要求？3 说明在不同情况下土压力计算的基本方法。4 试推导地震荷载作用下重力式挡土墙抗滑、抗倾覆稳定性验算公式。5 挡土墙抗滑稳定、抗倾覆稳定或地基承载力不足时，可分别采用哪些改进措施？什么措施较为有效？6 土中加筋可起什么作用？怎样才能使拉筋发挥最大效用？7. 加筋土挡土墙墙面所受到的土压力，与其他挡土墙的受力有什么不同？二、设计验算题1. 挡土墙布置已知三级公路某路段中心线上纵坡为3%（下坡），纵断面设计资料见下表（表中设计高程为路肩外缘的设计高程）。

2、桩号K4+300+330+370+400+420原地面高程（m）80.3072.0068.8070.5076.60设计高程（m）77.2各横断面左右原地面点与中心桩的高差见下表。桩号K4+300+330+370+400+420左20m+2.0+2.5+3.2+2.4+1.8右20m-1.5-1.8-2.2-1.7-1.4路基宽度为8.5m，左侧路肩墙，右侧可占地（离路中心线8m）。K4+350之前地基为坚硬砾石，之后为砾石土。采用浆砌石重力式挡土墙，墙面垂直，俯斜式，墙背坡度为1：0.25。填料为开挖的砾石土，路基边坡为1：1.5。要求作挡土墙布置图（包括各桩横断面图、左右挡土墙立面图、最高断

3、面处大样图、构造及施工说明等。2. 挡土墙稳定性验算 地基为中密砾石土，基底摩阻系数f=0.45，容许承载力为392kPa。开挖的砾石土内摩擦角为40º，重度为18.62kN/m³。浆砌石与土的外摩擦角为20 º，墙身浆砌石重度为22.54 kN/m³。砌体容许压应力为700 kPa，容许拉应力为70 kPa，容许剪应力为150kPa。设计汽车荷载为公路I级。请对右侧最高墙进行稳定性验算。要求1、路基横断面图、挡土墙布置图要求按A3大小绘制；2、请于5月8日前交。答题一、 思考题1、答：（1）重力式挡土墙：依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片（

4、块）石砌筑或混凝土修建，圬工量较大，但其形式简单，施工方便，可就地取材，适应性较强，故被广泛采用。（2）锚定式挡土墙：包括锚杆式挡土墙和锚定板式挡土墙；锚杆式挡土墙：锚杆的一端与立柱连接，另一端被锚固在山坡深处的稳定岩层或土层中。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。它适用于墙高较大、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。锚定板式挡土墙：其结构形式与锚杆式基本相同，只是锚杆的锚固端采用锚定板，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，以保持墙的稳定。适用于缺乏石料的地区，同时它不适用于路堑挡土墙

5、。（3）薄壁式挡土墙：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，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：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。它结构简单，圬工量少，经济效益好。（5）此外还有柱板式挡土墙、桩板式挡土墙和垛式挡土墙等。2、答：（1）常用的重力式挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施和沉降、伸缩缝等几部分组成。（2）墙身要求：1）墙背：A、仰斜墙背的坡度愈缓，所受的土压力愈小，但施工愈困难，故仰斜

6、墙背的坡度不宜缓于1:0.3。B、俯斜墙背所受的土压力较大。相对而言，俯斜墙背的断面比仰斜式要大，但当地面横坡较陡时，俯斜式挡土墙可采用陡直的墙面，从而减小墙高。C、垂直墙背的特点介于仰斜和俯斜墙背之间。D、凸形折线墙背减小上部断面尺寸，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。E、衡重式墙：上墙俯斜墙背的坡度为（1:0.25）（1:0.45），下墙仰斜墙背的坡度在1:0.25左右，上下墙的墙高比一般采用2:3。2）墙面：一般为平面，坡度应与墙背坡度相协调，墙面坡度直接影响挡土墙高度。A、在地面横坡较陡时，墙背坡度一般为（1:0.05）（1:0.20）；B、矮墙可采用陡直墙面；C、地面平缓时，一般采用（1

7、:0.20）（1:0.35）较为经济。3）墙顶：A、墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于60cm；B、浆砌路肩墙墙顶一般采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚40cm；C、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M5砂浆抹平顶面，砂浆厚2cm；D、干砌挡土墙墙顶50cm高度内，应用M2.5砂浆砌筑，以增加墙身稳定。4）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，二、级路不小于0.75m，四级路不小于0.5m。（3）基础要求：1）基础类型：A、扩大基础加宽宽度：视基地应力需要减少的程度和加宽后合力偏心距的大小而定，一般不小于20cm；B、地基土层换填

8、：地基为软弱土层时，一般换填深度h2与基础埋置深度h1之总和不宜超过5m，对淤泥和泥炭等应更浅些；C、设置台阶基础：分台高一般约1m，台宽视地形和地质情况而定，不宜小于0.2m，高宽比可以采用3:2和2:1。最下一个台阶的底宽不宜小于1.52.0m；D、拱形基础：土压力不宜过大，以免横向推力导致拱圈开裂。2）基础埋置深度：A、无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；B、有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；C、受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m；当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾和碎石垫层，垫层底面应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类土基，不考虑冻胀影

9、响，但基础埋深不宜小于1m。（4）排水设施要求：1）浆砌块（片）石墙身：A、汇水孔的尺寸：一般为5cmx10cm，10cmx10cm，15cmx20cm的方孔或直径为510cm的圆孔；B、孔眼间距：一般为23m，浸水挡土墙一般在1.01.5m；干旱地区可适当增大，孔眼上下错开布置；C、下排排水孔的出口：高出墙前地面0.3m；a、路堑墙，高出边沟水位0.3m；b、浸水挡土墙，高出常水位0.3m；D、下排泄水孔进水口的底部：应铺设30cm厚的黏土隔水层；泄水孔进水口部分，设置粗粒料反滤层；E、墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m范围内，铺设厚度不小于0.3m的砂卵石

10、排水层。2）干砌挡土墙因墙身透水，可不设泄水孔。（5）沉降、伸缩缝要求：1）浆砌挡土墙：A、沿路线方向每隔1015m设置一道，缝宽23cm，缝内填料填深不宜小于0.15m；B、墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝；2）干砌挡土墙：墙缝的两侧应选用平整石料砌筑，使成垂直通缝。3、答：（1）当挡土墙墙背竖直、光滑的；挡土墙墙后填土表面水平；墙体在压力作用下，产生足够的位移和变形，使土体处于极限平衡状态时，应用朗肯土压力计算方法：1）静止土压力：E0=12×K0h×h×1=12K0h22）主动土压力：Ka=tan2（45°-2）A、无粘性土：a=zKa，则：

11、Ea=12H2KaB、粘性土：a=zKa-2cKa，则：Ea=12×（H-z0）×(HKa-2cKa)其中：z0=2cKa3）被动土压力：Kp=tan2（45°+2）A、无粘性土：p=zKp，Ep=12H2KpB、粘性土：p=zKp+2cKp则：Ep=12×H×HKp+2cKp+2cKp=12H2Kp+2cHKp（2）当挡土墙和滑动土契体可视为刚体；挡土墙墙后填土为无粘性砂土；当墙身向前或向后偏移时，墙后滑动土契体是沿着墙背和一个通过墙踵的平面发生滑动时，应用库伦土压力计算方法。4、答：地震荷载作用下：地震土压力为：Es=12cossH2Ks其

12、中：Ks=cos2（-s-）cos2cos+s（1+sin（+）sin（-s-）cos（+s）cos（-）2土压力分解为：Ey=Essin（+s）；Ex=Escos（+s）挡土墙抗滑稳定性验算公式：由0.9G+Q1Ey+0.9Gtan0Q1Ex得：0.9G+Q1Essin（+s）+0.9Gtan0Q1Escos（+s）挡土墙抗倾覆稳定性验算公式：由0.9GZG+Q1(EyZx-ExZy)>0得：0.9GZG+Q1Es（sin（+s）Zx-cos（+s）Zy)>05、答：（1）增加抗滑稳定性：A、设置倾斜基地；B、利用凸榫基础；（2）增加抗倾覆稳定性：A、展宽墙趾；B、改变墙面及墙背

13、坡度；C、改变墙身断面尺寸。6、答：（1）土中加筋的作用：加筋土挡土墙式利用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。（2）a.浸水地区的加筋体采用渗水性良好的土做填料，在面板内侧设置反滤层或铺设透水土工织物。季节性冰冻地区的加筋体适宜采用非冻胀性土做填料。否则应该在墙面板内侧设置不小于0.5米的砂砾防冻层。b.软弱地基上的加筋土工程，当地基承载力不能满足要求时，应进行地基处理。C.加筋土挡土墙应根据地形、地质、墙高等条

14、件设置沉降缝，其间距对土质地基为1030cm、岩石地基可适当增大。7、答：加筋土挡土墙与其他挡土墙不同是依靠拉筋与填料之间的摩擦力来拉住墙面，用来支挡路基填土或山坡坡体的墙式结构物，阻止填料塌落，以形成一个整体的复合结构，再依靠其自重抵抗墙后的土压力作用。二、设计验算题解：墙顶宽b=2.6m，墙底宽B=4.83m，墙高H=8.9m，墙背倾斜角=14°，墙后填土表面的倾斜角=34°由题意可得：砾石土内摩擦角=40º，浆砌石与土的外摩擦角=20º砾石土重度为18.62kN/m³，墙身浆砌石重度为22.54 kN/m³则：单位长度墙体自重：

15、G=12b+BH=12*2.6+4.83*8.9*22.54=745.25KN矩形部分自重：G1=521.58KN三角部分自重：G2=223.68KN（1）主动土压力系数：Ka=cos2(-)cos2cos(+)(1+sin+sin(-)cos+cos(-)2=0.57主动土压力为：Ea=12H2Ka=12*18.62*8.92*0.57=420.34KN/m土压力的水平、垂直分力为：Ey=Easin+=234.97KN/mEx=Eacos+=348.46KN/m各主力力臂：Zx=13H=2.97mZy=B-Zxtan=4.08m矩形部分力臂：ZG1=12b=1.3m三角部分力臂：ZG2=b+

16、13B-b=3.34m所以：挡土墙抗滑稳定性验算：由0.9G+Q1Ey+0.9Gtan0Q1Ex得：0.9G+Q1Ey-Q1Ex=0.9*745.25+1.4*234.97*0.5-1.4*348.46=11.99KN>0挡土墙抗倾覆稳定性验算：由0.9GZG+Q1EyZx-ExZy>0得：0.9G1ZG1+G2ZG2+Q1EyZx-ExZy=0.9*521.58*1.3+223.68*3.34+1.4*234.97*2.97-348.46*4.08=264.70KN>0所以：挡土墙抗滑性和抗倾覆性均满足要求。（2）基底应力及合力偏心距验算：作用于基底合力的法向分力为N，它对

17、墙踵的力臂为：= 521.58*1.3+223.68*3.34+234.97*2.97-348.46*4.08= ZN=701.3521.58+223.68+234.97=0.715mB/4=1.2m所以，偏心距满足要求。基底两边缘点，趾部和踵部的法向应力1，2为： =521.58+223.68+234.974.83（16*0.7154.83） =385.520.29=392KPa及砌体容许压应力700KPa所以，基底应力满足要求。（3）墙身截面验算（取墙身一半高处进行验算） 1)、法向应力及偏心距e验算 偏心距e验算： Ni=Gi+Eyi; =23×（2×5.5+0.5×5.5×1.415）+234.97 =577.5KN/mMyi=GiZGi+EyiZyi; =23×（2×5.5×1+0.5×5.5×1.415×2.47）+234.97×2.97/4×2.94 =1146.8 KN.