加筋土设计计算

1、加筋土挡土墙1.概述2.构造3.设计4.施工5.算例桥隧工程桥隧工程辽宁海城外环路工程采用（钢塑复合拉筋带）加筋土挡墙辽宁海城外环路工程采用（钢塑复合拉筋带）加筋土挡墙采用加筋土挡墙修建的嘉陵江防洪大堤（采用加筋土挡墙修建的嘉陵江防洪大堤（H=19H=19）云南楚雄云南楚雄大理高速公路特高（大理高速公路特高（H H43.7543.75）双面加筋土挡墙）双面加筋土挡墙青藏铁路采用加筋土挡墙青藏铁路采用加筋土挡墙建于香港建于香港青衣西北，青衣西北，墙身高达墙身高达四十米的加筋填土四十米的加筋填土结构结构 国际发展历史现代加筋土的概念和设计理论是20世纪60年代由法国工程师亨瑞.瓦达尔（Henri

2、Vidal）首创的。根据他的设计理论于1965年在法国普拉聂尔斯成功修建了一座公路加筋土挡土墙。以后，世界各国普遍开展了加筋挡土墙的实验和设计工作。在西班牙，1971年建造了第一座加筋土挡墙，随后的发展和推广应用也相当快。美国1972年修 建加州39号公路时开始使用。据1977年的统计，世界上就修建了1500余座加筋土结构，并投入使用，其中有700余座加筋土桥台。上世纪仅仅在美国就修建了2万多座加筋土结构。1.1 1.概述国内发展历史1978年我国才在云南建成第一座加筋土挡土墙。该挡土墙采用链接的钢筋混凝土筋条。直到20世纪80年代中叶，我国才开始将土工合成材料应用于加筋土工程，如京津塘高速公

3、路。我国加筋土主要用之于加筋土挡土墙，上世纪90年代初出台了加筋土挡墙设计规范。近年来由于我国国民经济稳定高速发展，推进了新型挡土墙的发展与研究。期间，建成了一些多级超高加筋土挡土墙，如三峡移民工程巫山新城的57m高加筋土挡土墙等等，并引发了相关的研究。1.1 1.概述1.概述1.2 加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种轻型支挡结构物，是由墙面板、拉筋、填料和基础组成的柔性复合结构物。加筋土挡土墙，在挖方路段，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。拉筋，一般不宜使用。1.概述1.3 在公路工程中，常见的加筋土挡土墙形式有下列几种： (1

4、)单面式加筋土挡土墙； (2)双面式加筋土挡土墙，双面式中又分为分离式、交错式以及对拉 式加筋土挡土墙； (3)台阶式加筋土挡土墙； (4)无面板加筋墙（包裹式加筋墙）。 按拉筋的形式可分为条带式加筋土挡土墙，即拉筋为条带式，每一层布满铺拉筋；席垫式土工合成材料加筋挡土墙，即每一层连续满铺土工格网或土工席垫拉筋。目前，我国主要采用条带式有面板的加筋土挡土墙。1.概述挡土墙的形式 单面式双面分离式双面交错式台阶式1.4 (1)组成加筋土挡土墙的，在现场用机械(或人工)分层填筑。这种装配式的方法，施工简便、快速，并且 (2)加筋土是，能够。在软弱地基上修筑时，由于拉筋在填筑过程中逐层埋设，所以，因

5、填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其它结构物小，地基的处理也较简便。 (3)加筋土挡土墙具有一定的柔性，抗振动性强，因此，它也是一种很好的抗振结构物。 (4)加筋土挡土墙。由于墙面板可以垂直砌筑，可大量减少占地。挡土墙的总体布设和墙面板的形式图案可根据周围环境特点和需要进行设计。 (5)加筋土挡土墙。与钢筋混凝土挡土墙相比，可减少造价一半左右；与石砌重力式挡土墙比较，也可节约20以上。而且，加筋土挡土墙造价的节省随墙高的增加而愈加显著，因此它具有良好的经济效益。1.概述1.5 挡挡 土土 原原 理理q内部稳定：墙面所承受的水平土压力内部稳定：墙面所承受的水平土压力依靠填料与拉筋的

6、摩擦力平衡依靠填料与拉筋的摩擦力平衡q外部稳定：复合结构形成的土墙抵抗外部稳定：复合结构形成的土墙抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力拉筋尾部填料所产生的土压力1.概述1.6 q基本原理：在土中沿应变方向埋置具有挠性的拉筋材料，土与拉筋材料产生摩擦，基本原理：在土中沿应变方向埋置具有挠性的拉筋材料，土与拉筋材料产生摩擦，使加筋土犹如具有某种程度的粘聚性，从而改良了土的力学特性。使加筋土犹如具有某种程度的粘聚性，从而改良了土的力学特性。q解释和分析加筋土强度的两种观点解释和分析加筋土强度的两种观点摩擦加筋原理：加筋土视为组合材料，认为加筋土是摩擦加筋原理：加筋土视为组合材料，认为加筋土是 复合体结构（

7、或称锚定式结构）复合体结构（或称锚定式结构）莫尔库仑理论：加筋土视为均质各向异性材料，认莫尔库仑理论：加筋土视为均质各向异性材料，认 为加筋土是复合材料结构为加筋土是复合材料结构1.概述 摩擦加筋原理摩擦加筋原理dTNfbdl 221TTdT 填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，而拉通过墙面板的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，而拉筋又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋筋又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，拉筋只要材料有被拔出。因此，拉筋只要材料有足够的强度足够的强度，并与土

8、产，并与土产生生足够的摩阻力足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。，则加筋的土体就可保持稳定。1.概述 莫尔库仑理论（准粘聚力理论）莫尔库仑理论（准粘聚力理论） 加筋土结构可以看加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料，作是各向异性的复合材料，通常采用的拉筋，其弹性模通常采用的拉筋，其弹性模量远大于填土，拉筋与填土量远大于填土，拉筋与填土共同作用，包括填土的抗剪共同作用，包括填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力，使得加筋及拉筋的抗拉力，使得加筋土的强度明显提高。土的强度明显提高。1.概述1.概述极限极限平衡平衡条件条件（筋带产生（筋带产生“约束应力约束应力”

9、）（筋带增加强度以（筋带增加强度以“内聚力内聚力”表示）表示）2.1 1 1、墙、墙面板面板2 2、拉筋、拉筋3 3、拉筋与面板的连接、拉筋与面板的连接4 4、填料、填料5 5、墙、墙面板下面板下基础基础6 6、沉降缝、沉降缝与伸缩缝与伸缩缝7 7、帽、帽石与石与栏杆栏杆8 8、排水设施、排水设施2.构造2.构造墙面板墙面板2.构造2.2 墙面板墙面板q作用：防止拉筋间填土从侧向挤出，并保证拉筋、填料、墙作用：防止拉筋间填土从侧向挤出，并保证拉筋、填料、墙面板构成有一定形状的整体。面板构成有一定形状的整体。q类型类型金属面板：常用钢板、镀锌钢板、不锈钢板金属面板：常用钢板、镀锌钢板、不锈钢板等

10、等混凝土面板混凝土面板钢筋混凝土面板钢筋混凝土面板国内一般采用国内一般采用q板边一般有楔口和小孔，安装时使楔口相互衔接，并用短钢板边一般有楔口和小孔，安装时使楔口相互衔接，并用短钢筋插入小孔，将墙面板从上、下、左右串成整体墙面。筋插入小孔，将墙面板从上、下、左右串成整体墙面。q墙面板后填筑细粒土时，应设置反滤层。墙面板后填筑细粒土时，应设置反滤层。q 墙面板设计应满足下列规定墙面板设计应满足下列规定 1 1、作用于单板的水平土压力，应按均匀分布；、作用于单板的水平土压力，应按均匀分布； 2 2、单板可沿垂直方向和水平方向分别计算内力；单板可沿垂直方向和水平方向分别计算内力； 3 3、墙面板与拉

11、筋连接部分的配筋应加强；、墙面板与拉筋连接部分的配筋应加强； 4 4、墙面板采用钢筋混凝土预制构件，按双向悬臂梁进行单、墙面板采用钢筋混凝土预制构件，按双向悬臂梁进行单面配筋设计。面配筋设计。q 面板周边设计成突缘错台楔口，使面板之间能相互嵌接，插面板周边设计成突缘错台楔口，使面板之间能相互嵌接，插销钢筋连接时，钢筋直径不能小于销钢筋连接时，钢筋直径不能小于1010mmmm；q 面板上的拉筋结点，可采用预埋钢拉环、钢板锚头或预留穿面板上的拉筋结点，可采用预埋钢拉环、钢板锚头或预留穿孔等形式，露于混凝土外部的钢拉环、钢板锚头应作防锈处理，孔等形式，露于混凝土外部的钢拉环、钢板锚头应作防锈处理，聚

12、丙烯土工带与钢拉环的接触面应作隔离处理。聚丙烯土工带与钢拉环的接触面应作隔离处理。2.构造2.构造2.构造2.构造2.构造2.3 拉筋q拉筋材料必须具有以下特性：拉筋材料必须具有以下特性：q 1 1、具有较高的抗拉强度，延伸率小，蠕变小，不易产生脆性、具有较高的抗拉强度，延伸率小，蠕变小，不易产生脆性破坏；破坏；q 2 2、与填料之间具有足够的摩擦力；、与填料之间具有足够的摩擦力；q 3 3、耐腐蚀和耐久性能好；、耐腐蚀和耐久性能好；q 4 4、具有一定的柔性，加工容易，接长及与墙面板连接简单；、具有一定的柔性，加工容易，接长及与墙面板连接简单；q 5 5、使用寿命长，施工简单。、使用寿命长，

13、施工简单。q作用：承受垂直荷载和水平荷载，并与填料产生摩擦力。作用：承受垂直荷载和水平荷载，并与填料产生摩擦力。q从材质上可分为金属、钢筋混凝土、从材质上可分为金属、钢筋混凝土、CATCAT钢塑复合材料、竹片、钢塑复合材料、竹片、聚丙烯土工带、土工格栅等。聚丙烯土工带、土工格栅等。钢带：一般用软钢轧制，分光面带和有肋带两种。钢带：一般用软钢轧制，分光面带和有肋带两种。2.构造2.构造钢筋混凝土带钢筋混凝土带v 混凝土标号不应低于混凝土标号不应低于C20C20，主筋为主筋为3 3号钢，直径号钢，直径88mmmm，为防止或减少混凝土被为防止或减少混凝土被压裂，混凝土内常布设钢丝网；压裂，混凝土内常

14、布设钢丝网；v 筋带连接多用焊接，也可用螺栓连接，外露钢筋表面采用沥青纤维布处理。筋带连接多用焊接，也可用螺栓连接，外露钢筋表面采用沥青纤维布处理。2.构造聚丙烯土工带聚丙烯土工带v 聚丙烯土工带具有造价低，抗拉强度好，不易脆断，使用方便，施工简便等优聚丙烯土工带具有造价低，抗拉强度好，不易脆断，使用方便，施工简便等优点；其缺点是低模量、高蠕变，其抗拉强度受蠕变控制，使得墙面位移大或墙面平点；其缺点是低模量、高蠕变，其抗拉强度受蠕变控制，使得墙面位移大或墙面平整性差，影响美观。整性差，影响美观。v 技术指标技术指标 容许应力：容许应力： 断裂强度的断裂强度的1/51/51/71/7 延伸率：延

15、伸率： 4 45 5 断裂强度：断裂强度： 220 220kPakPa 断裂延伸率：断裂延伸率：1010 厚度：厚度： 0.8 0.8mmmm 表面应有粗糙花纹表面应有粗糙花纹聚丙烯土聚丙烯土2.构造土工格栅：土工网格具有良好的技术特性，已经作为拉筋材料推广使用。土工格栅：土工网格具有良好的技术特性，已经作为拉筋材料推广使用。2.构造聚丙烯土工格栅聚丙烯土工格栅2.构造q拉筋一般应水平放置，并垂直于墙面板。拉筋一般应水平放置，并垂直于墙面板。2.构造q拉筋一般应水平放置，并垂直于墙面板。拉筋一般应水平放置，并垂直于墙面板。2.构造q拉筋一般应水平放置，并垂直于墙面板。拉筋一般应水平放置，并垂直

16、于墙面板。2.构造2.4 拉筋与面板的连接q面板与拉筋连接必须坚固可靠，耐腐蚀性能应与拉筋相同。面板与拉筋连接必须坚固可靠，耐腐蚀性能应与拉筋相同。q钢筋混凝土拉筋与面板之间，串联式钢筋混凝土拉筋节与节之钢筋混凝土拉筋与面板之间，串联式钢筋混凝土拉筋节与节之间的连接，一般采用焊接。间的连接，一般采用焊接。q金属薄板拉筋与墙面板之间的连接一般采用圆孔内插入螺栓连金属薄板拉筋与墙面板之间的连接一般采用圆孔内插入螺栓连接。接。q聚丙烯拉筋与面板的连接，可用拉环，也可直接穿在面板的预聚丙烯拉筋与面板的连接，可用拉环，也可直接穿在面板的预留孔中。留孔中。q埋入土中的接头拉环，以浸透沥青的玻璃丝布绕裹两层

17、防护。埋入土中的接头拉环，以浸透沥青的玻璃丝布绕裹两层防护。2.构造2.构造2.5 填料q填料特点：易于填筑与压实、与拉筋之间有可靠的摩阻力、不填料特点：易于填筑与压实、与拉筋之间有可靠的摩阻力、不应对拉筋有腐蚀性、水稳定性好。应对拉筋有腐蚀性、水稳定性好。q填料选择填料选择 1 1、通常选择有一定级配渗水的砂类土、砾石类土。、通常选择有一定级配渗水的砂类土、砾石类土。 2 2、采用粘性土和其他土作填料时，必须有相应的防水、压实、采用粘性土和其他土作填料时，必须有相应的防水、压实等工程措施。等工程措施。 3 3、填料中不应含有大量的有机物。、填料中不应含有大量的有机物。 4 4、泥炭、淤泥、冻

18、结土、盐渍土、垃圾、白垩土、中强膨、泥炭、淤泥、冻结土、盐渍土、垃圾、白垩土、中强膨胀土及硅藻土，禁止使用。胀土及硅藻土，禁止使用。2.构造 5 5、采用聚丙烯土工带为拉筋时，填料中不宜含有两价以上铜、镁、鉄离子、采用聚丙烯土工带为拉筋时，填料中不宜含有两价以上铜、镁、鉄离子及氧化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质。及氧化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质。 6 6、采用钢带作拉筋，填料应满足下表中化学和电化学标准。采用钢带作拉筋，填料应满足下表中化学和电化学标准。q填料的设计参数应由试验和当地经验确定，无条件时，可参考填土设计参填料的设计参数应由试验和当地经验确定，无条件时，可参考填土设计参数表。数表。

19、2.构造2.6 桥面板下基础q混凝土浇注或浆砌片石砌筑。一般为矩形，高为混凝土浇注或浆砌片石砌筑。一般为矩形，高为0.250.250.40.4m m，宽宽0.30.30.50.5m m。顶面可作一凹槽，以利于安装底层面板。顶面可作一凹槽，以利于安装底层面板。q土质地基基础埋深不小于土质地基基础埋深不小于0.50.5m m，还应考虑冻结深度，冲刷深还应考虑冻结深度，冲刷深度等。度等。q对于软弱地基，除作必要处理外，尚应考虑加大基础尺寸。对于软弱地基，除作必要处理外，尚应考虑加大基础尺寸。q土质斜坡地区，基础土质斜坡地区，基础不能外露，其它要求如不能外露，其它要求如图。图。2.构造q加筋挡土墙高度

20、大于加筋挡土墙高度大于12m12m时，墙高的中部宜设时，墙高的中部宜设宽度不小于宽度不小于2.0m2.0m的错台。的错台。错台顶部应设不小于错台顶部应设不小于20%20%的排水横坡，并用混凝的排水横坡，并用混凝土板防护；当采用细粒土板防护；当采用细粒填料时，上级墙的面板填料时，上级墙的面板基础下应设置宽不小于基础下应设置宽不小于1.0m1.0m，高不小于，高不小于0.5m0.5m的的砂砾或灰垫层。砂砾或灰垫层。2.构造2.7 沉降缝与伸缩缝q在地基情况变化处及在地基情况变化处及墙高变化处，通常每隔墙高变化处，通常每隔10102020m m设置沉降缝。设置沉降缝。伸缩缝与沉降缝统一考伸缩缝与沉降

21、缝统一考虑。虑。q面板在设缝处应设通面板在设缝处应设通缝，缝宽缝，缝宽2 23 3cmcm，缝内缝内宜用沥青麻布或沥青木宜用沥青麻布或沥青木板填塞，缝的两端常设板填塞，缝的两端常设置对称的半块墙面板。置对称的半块墙面板。2.构造2.8 帽石与栏杆q加筋挡土墙顶面，一般设置混凝土或钢筋混凝土帽石。帽加筋挡土墙顶面，一般设置混凝土或钢筋混凝土帽石。帽石突出墙面石突出墙面3 35 5cmcm，其作用是约束墙面板。其作用是约束墙面板。q栏杆高栏杆高1.01.01.51.5m m，栏杆柱埋于帽石中，以保证栏杆坚固稳栏杆柱埋于帽石中，以保证栏杆坚固稳定。定。2.构造2.9 排水设施 加筋土挡墙和加筋土边坡

22、都需做好排水设施。加筋土挡墙和加筋土边坡都需做好排水设施。 位于河岸上的加筋土工程，其填料必须保证水稳定性好，位于河岸上的加筋土工程，其填料必须保证水稳定性好，一般宜采用砂砾填料。同时应在墙面板后做好反滤设施。一般宜采用砂砾填料。同时应在墙面板后做好反滤设施。 加筋土工程在有水的地方，构造上必须保证水的畅通，同加筋土工程在有水的地方，构造上必须保证水的畅通，同时还应防止有害水体对加筋材料寿命的影响。时还应防止有害水体对加筋材料寿命的影响。3.设计3.1 计算方法 1 1、摩擦加筋原理及极限平衡法、摩擦加筋原理及极限平衡法在加筋土结构中，由填土自重和外力产生的土压力作用于墙面在加筋土结构中，由填

23、土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板上的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，企图板，通过墙面板上的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，企图将拉筋从土中拉出。而拉筋材料又被土压住，于是填土与拉筋将拉筋从土中拉出。而拉筋材料又被土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，只要拉筋材料具有足够之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，只要拉筋材料具有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。定。 3.设计 加筋土结构受力分析加筋土结构受力分析 拉筋与填土之间的摩擦力是如何发挥作用的呢拉筋与填土之间的摩擦力是如何发挥作用

24、的呢?现从加筋体中取现从加筋体中取一微分段一微分段dl进行分析，如图进行分析，如图52所示，设由土的水平推力在该微分所示，设由土的水平推力在该微分段拉筋中所引起的拉力段拉筋中所引起的拉力dT=T1-T2（假定拉力沿拉筋长度呈非均匀（假定拉力沿拉筋长度呈非均匀分布分布)，垂直作用的土重和外荷载为法向力，垂直作用的土重和外荷载为法向力N，拉筋与土之间的摩擦，拉筋与土之间的摩擦系数为系数为f（f=tan），拉筋宽度为），拉筋宽度为b，作用于长，作用于长dZ的拉筋条上下两面的拉筋条上下两面的垂直力为的垂直力为2Nbdl，如果，如果 2NbdlfdT 则拉筋与土之间就不会产生相互滑动。若每一层加筋均能满

25、足上则拉筋与土之间就不会产生相互滑动。若每一层加筋均能满足上式的要求，则整个加筋土结构的内部抗拔稳定性就得到保证。式的要求，则整个加筋土结构的内部抗拔稳定性就得到保证。 2 2、交替正交层系与均质等代材料原理、交替正交层系与均质等代材料原理 加筋土是由填料土与加筋材料层层交替铺设而成的复合体，加筋土是由填料土与加筋材料层层交替铺设而成的复合体，每一加筋材料和每一层填土形成一个单元层，每层相互平行且每一加筋材料和每一层填土形成一个单元层，每层相互平行且间距相等，可将加筋体看成为交替正交层系。加筋体由很多的间距相等，可将加筋体看成为交替正交层系。加筋体由很多的单元层组成。假定各单元层的分层界面上无

26、相对位移，每一层单元层组成。假定各单元层的分层界面上无相对位移，每一层中三个均质材料的平面垂直于一个直角坐标轴，而且层面必须中三个均质材料的平面垂直于一个直角坐标轴，而且层面必须平行于一个弹性对称面。平行于一个弹性对称面。 这种交替正交层系可以用等代均质材料的理论来分析，以这种交替正交层系可以用等代均质材料的理论来分析，以研究加筋土在工作荷载作用下性状。研究加筋土在工作荷载作用下性状。 为计算加筋体中的应力为计算加筋体中的应力分布，需要确定分布，需要确定“等代于等代于”土与加筋层系统的均质正交材料的土与加筋层系统的均质正交材料的性质，有关荷载条件和所给结构的几何条件。如果要确定等代性质，有关荷

27、载条件和所给结构的几何条件。如果要确定等代材料中一点的应力，则可用正交层理论求得土与加筋中同一点材料中一点的应力，则可用正交层理论求得土与加筋中同一点的应力。将未加筋土体中的临界应力区与加筋数量不同、加筋的应力。将未加筋土体中的临界应力区与加筋数量不同、加筋方向不同、加筋材料布置不同的加筋体中的临界应力区进行比方向不同、加筋材料布置不同的加筋体中的临界应力区进行比较，获得加筋土的最佳设计。较，获得加筋土的最佳设计。3 3、弹塑性板层理论、弹塑性板层理论加筋体是填土与加筋材料层层铺设而成，把每一层加筋材料和加筋体是填土与加筋材料层层铺设而成，把每一层加筋材料和填土看成为一个填土看成为一个“层板单

28、元层板单元”，整个加筋体就是由粘结在一起，整个加筋体就是由粘结在一起的层板单元的有限层组成。假定每一层单元具有唯一的确定的的层板单元的有限层组成。假定每一层单元具有唯一的确定的材料性质，则可用增量分析法计算层板单元在弹塑性状态下的材料性质，则可用增量分析法计算层板单元在弹塑性状态下的位移和应力，从而对加筋体的应力变形特性进行分析。位移和应力，从而对加筋体的应力变形特性进行分析。4 4、数值分析方法、数值分析方法一般为有限元法和有限差分法。一般为有限元法和有限差分法。目前，加筋土支挡结构设计计算采用的方法主要是极限平衡和目前，加筋土支挡结构设计计算采用的方法主要是极限平衡和有限单元法。而对于加筋

29、土支挡结构的力学计算模型，主要体有限单元法。而对于加筋土支挡结构的力学计算模型，主要体现在加筋土支挡结构破裂楔体破裂面形式、土压力计算和筋材现在加筋土支挡结构破裂楔体破裂面形式、土压力计算和筋材拉力计算三方面。拉力计算三方面。 3.2 破裂面的假定形式 q破裂面的形状及位置破裂面的形状及位置 筋土分开的计算方法中，加筋土挡土墙面板后填料中筋土分开的计算方法中，加筋土挡土墙面板后填料中的破裂面的形状和位置是确定筋条尺寸的重要依据。的破裂面的形状和位置是确定筋条尺寸的重要依据。3.设计设计计算中破裂面通常选用折线型的设计计算中破裂面通常选用折线型的0.3H法。现行加筋土法。现行加筋土相关设计规范的

30、相关设计规范的0.3H折线法确定破裂面有两种：折线法确定破裂面有两种： 铁路路基支挡结构设计规范铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2006 ）所推荐的）所推荐的确定方法为破裂面上部确定方法为破裂面上部 取墙后取墙后0.3H处的竖直面，下部处的竖直面，下部 H/2 取取墙脚与墙脚与0.3H的连线。的连线。公路路基设计规范公路路基设计规范（JTGD30-2004）的）的0.3H折线法竖直折线法竖直部分取在墙后部分取在墙后0.3H处，破裂面下部的斜面处，破裂面下部的斜面为和水平面成为和水平面成 45+/2的斜面。的斜面。3.设计3.3 土压力计算q 一、基本假定一、基本假定 1 1、墙面板承

31、受填料产生的主动土压力，每块面板承受其相应范围内的土、墙面板承受填料产生的主动土压力，每块面板承受其相应范围内的土压力，将由墙面板上拉筋有效摩阻力抗拔力来平衡。压力，将由墙面板上拉筋有效摩阻力抗拔力来平衡。 2 2、按折线滑面假定，挡土墙内部加筋体、按折线滑面假定，挡土墙内部加筋体分为滑动区和稳定区，两区分界面为土体破分为滑动区和稳定区，两区分界面为土体破裂面。作用于面板上的土压力由稳定区的拉裂面。作用于面板上的土压力由稳定区的拉筋与填料之间的摩阻力平衡。筋与填料之间的摩阻力平衡。无效长度无效长度有效长度有效长度 3 3、拉筋与填料之间的摩擦系数在拉筋的全长范围相同。、拉筋与填料之间的摩擦系数

32、在拉筋的全长范围相同。 4 4、压在拉筋有效长度上的填料自重及荷载对拉筋产生有效摩阻力，且拉、压在拉筋有效长度上的填料自重及荷载对拉筋产生有效摩阻力，且拉筋上受到的竖直荷载沿拉筋长度均匀分布。筋上受到的竖直荷载沿拉筋长度均匀分布。 1 1、作用在墙面板上的水平土压应力、作用在墙面板上的水平土压应力 （1 1）墙后加筋土填料产生的水平土压应力）墙后加筋土填料产生的水平土压应力静止土压力系数静止土压力系数 sin10 K主动土压力系数主动土压力系数) 2/45(tan2 aKihihhi21iiihhK11二、土压力计算二、土压力计算a、墙后填料产生的土压力b、土压力系数（2 2）墙顶面活荷载产生

33、的水平土压应力）墙顶面活荷载产生的水平土压应力 方法一：按应力扩展线计算方法一：按应力扩展线计算交点交点D D不在破裂区，荷载产不在破裂区，荷载产生的土压力不对墙面板产生生的土压力不对墙面板产生影响。影响。02 ih 一般取一般取3030 方法二：按弹性理论的条形荷载下土中压力公式计算方法二：按弹性理论的条形荷载下土中压力公式计算荷载在挡土墙上产生的侧向土压力荷载在挡土墙上产生的侧向土压力 荷载在土体内产生的竖向土压力荷载在土体内产生的竖向土压力 （3 3）作用于拉筋位置的竖向土压应力等于填料自重应力和墙顶面活荷）作用于拉筋位置的竖向土压应力等于填料自重应力和墙顶面活荷载产生的竖向土压应力之和

34、。载产生的竖向土压应力之和。 1 1）墙后填料产生的竖向土压应力）墙后填料产生的竖向土压应力 2 2）墙顶面活荷载产生的竖向土压应力）墙顶面活荷载产生的竖向土压应力2 2、路堤式加筋挡土墙的破裂面和土压力计算、路堤式加筋挡土墙的破裂面和土压力计算 方法一：方法一：1 1、将增加的路堤式部、将增加的路堤式部分的填土，换算成均匀分的填土，换算成均匀分布在路基宽度范围内分布在路基宽度范围内的土柱的土柱2 2、把下部实际挡土、把下部实际挡土墙墙高加上换算土墙墙高加上换算土柱高作为虚拟的路柱高作为虚拟的路肩式挡土墙高肩式挡土墙高H Hs s3 3、顶部车辆荷载的换算土、顶部车辆荷载的换算土柱按柱按303

35、0扩散至虚拟墙顶面扩散至虚拟墙顶面，重新换算成相应的土柱，重新换算成相应的土柱4 4、墙后破、墙后破裂面按虚拟裂面按虚拟墙高的墙高的0.30.3H H方法确定方法确定 方法二方法二：按实际墙高的路肩式挡土墙计算，将墙顶的梯形填土及车辆荷载均作按实际墙高的路肩式挡土墙计算，将墙顶的梯形填土及车辆荷载均作为超载考虑。为超载考虑。1 1、将梯形填土，换算、将梯形填土，换算成均匀分布在路基宽度成均匀分布在路基宽度范围内的均布荷载范围内的均布荷载2 2、顶部车辆荷载的换算土、顶部车辆荷载的换算土柱按柱按3030扩散至墙顶面，重扩散至墙顶面，重新换算成相应的土柱，作局新换算成相应的土柱，作局部荷载部荷载3

36、 3、墙后破、墙后破裂面按实际裂面按实际墙高的墙高的0.30.3H H方法确定方法确定 方法三方法三：以路堤顶面作为虚拟路肩挡土墙墙顶，按虚拟路肩式加筋土挡土墙计以路堤顶面作为虚拟路肩挡土墙墙顶，按虚拟路肩式加筋土挡土墙计算为超载考虑。算为超载考虑。3 3、墙后破、墙后破裂面按实际裂面按实际墙高的墙高的0.30.3H H方法确定方法确定1 1、墙顶以上的、墙顶以上的填土换算成相应填土换算成相应的均布土柱的均布土柱2 2、车辆引起的侧压力、车辆引起的侧压力 按弹性理论计算按弹性理论计算3.设计3.3 拉筋设计一、筋材拉力计算一、筋材拉力计算1 1、库伦合力法、库伦合力法 把加筋土桥台视为摩擦锚固

37、系统，通过计算拉把加筋土桥台视为摩擦锚固系统，通过计算拉筋承受的面板面积所受土压力来确定筋材承担的最大筋承受的面板面积所受土压力来确定筋材承担的最大拉力。假定在施工运营期间产生的侧向位移使面板后拉力。假定在施工运营期间产生的侧向位移使面板后的土楔体达到了极限平衡状态。的土楔体达到了极限平衡状态。 由库伦理论有：由库伦理论有：T T1 1+T+T2 2+T+Ti i+ +T Tn n=E=EA A+S+Sx x式中式中 1 1、2 2、i i、 nn筋筋材竖向分层编号材竖向分层编号 E EA A面板单位面积所受土压力面板单位面积所受土压力合力合力 S Sx x筋材水平铺设间距筋材水平铺设间距当加

38、筋土结构顶面水平时，其筋材所受拉力成三角分当加筋土结构顶面水平时，其筋材所受拉力成三角分布，因而：布，因而：T Ti i=iT=iT1 1T T1 1、T T2 2、T Ti i、T Tn n各层筋材所各层筋材所受拉力受拉力i1nn21iin1iini2n1i1iTTTTTTT而而 S Sy y 筋材竖向铺设间距筋材竖向铺设间距整理得整理得 式中式中 ZiZi第第i i层筋材到结构顶面的垂直层筋材到结构顶面的垂直距离距离当当n n大于大于1010，加筋土结构高度大于，加筋土结构高度大于5m5m时，式中时，式中n/n+1n/n+1约等约等于于1 1。 xa2x21SKHSEAynSHyxiSSZ

39、KTai1nn2 2、应力均匀分布法、应力均匀分布法 对于黏性材料的加筋土结构，面板起到装饰和对于黏性材料的加筋土结构，面板起到装饰和临时挡土作用非常明显。假定筋材所受竖向力均匀临时挡土作用非常明显。假定筋材所受竖向力均匀分布，即分布，即所以，单根筋材受力为所以，单根筋材受力为3 3、工程实用法、工程实用法加筋材料拉力计算复杂，关键是土压力系数。实加筋材料拉力计算复杂，关键是土压力系数。实际工程中采用基本符合实际又相对简单的处理方法。际工程中采用基本符合实际又相对简单的处理方法。根据资料分析，在加筋结构物顶部，土压力系数与根据资料分析，在加筋结构物顶部，土压力系数与yxiSSZKTaiivZ静

40、止土压力系数相同，在顶面下静止土压力系数相同，在顶面下6m6m范围内呈线性变化，范围内呈线性变化，故第故第i i层单根筋材所受拉力为层单根筋材所受拉力为式中式中T Ti i第第i i层单筋所受拉力层单筋所受拉力 W Wi i第第i i层单筋所受法向压力层单筋所受法向压力 K Ki i结构顶面下结构顶面下Z Zi i处土压力系数处土压力系数 K K0 0静止土压力系数静止土压力系数 K Ka a主动土压力系数主动土压力系数 Z Zi i第第i i层筋材到桥台顶面垂直距离层筋材到桥台顶面垂直距离 yxSSWKTiii土压力系数 aiiaZiKKZZKKKZi,m661m6i60i时当时，当4 4、

41、规范法、规范法 根据根据公路加筋土工程设计规范公路加筋土工程设计规范（JTJ 015-JTJ 015-9191）中计算公式：）中计算公式：式中式中yxFipibbiiiSShhhKT21 K Ki i加筋土体内深加筋土体内深h hi i处土压力系数处土压力系数 1 1支挡结构填料容重（支挡结构填料容重（KN/mKN/m3 3） b b上部上部结构等代容重（结构等代容重（KN/mKN/m3 3） 2 2支挡结构以上填料容重（支挡结构以上填料容重（KN/mKN/m3 3） pipi活载竖向应力在深活载竖向应力在深h hi i处产生垂直应处产生垂直应力力 FiFi水平荷载在深水平荷载在深h hi i

42、处产生侧向应力处产生侧向应力 h h行车荷载的等代均布土层厚度行车荷载的等代均布土层厚度二、拉筋长度设计二、拉筋长度设计 拉筋总长由有效段长和无效段长组成。拉筋总长由有效段长和无效段长组成。1 1、无效段长度、无效段长度拉筋的无效长度为拉筋在滑动区长度，按拉筋的无效长度为拉筋在滑动区长度，按0.3H0.3H折线法折线法确定。确定。 2 2、有效段长度、有效段长度拉筋有效长度拉筋有效长度时当2HhiHLai3 . 0时当2Hhi)( 6 . 0iaihHLafTLviibi2aa拉筋宽度（拉筋宽度（m m）；）； viviii层拉筋上竖向土压强度；层拉筋上竖向土压强度； ff拉筋与填料之间的摩擦

43、系数，根据抗拔试验确拉筋与填料之间的摩擦系数，根据抗拔试验确定；当没有试验据时，可查下表：定；当没有试验据时，可查下表：其中其中yxiiSSKTKK安全系数，一般工程安全系数，一般工程1.51.5，公路、铁路工程可，公路、铁路工程可2.02.0； i iii层拉筋对墙板中心处水平压力强度层拉筋对墙板中心处水平压力强度； 拉筋长度的实际设计采用值，可按下列原则并满拉筋长度的实际设计采用值，可按下列原则并满足挡土墙内部稳定的要求统一、协调考虑采用。足挡土墙内部稳定的要求统一、协调考虑采用。 1、墙高小于、墙高小于3m时，采用等长拉筋，拉筋长度时，采用等长拉筋，拉筋长度3.0m； 2、墙高大于墙高大

44、于3m时，拉筋最小长度时，拉筋最小长度 0.8H，且且5.0m； 3、墙高大于墙高大于3m时，可以考虑变换拉筋长度，但时，可以考虑变换拉筋长度，但采用不等长拉筋时，同等长度拉筋的墙段高度采用不等长拉筋时，同等长度拉筋的墙段高度3.0； 4、一处挡土墙拉筋不宜多于一处挡土墙拉筋不宜多于3种长度，相邻不等种长度，相邻不等长拉筋的长度差长拉筋的长度差 1.0m； 5、采用钢筋混凝土板条作为拉筋材料时，每节采用钢筋混凝土板条作为拉筋材料时，每节长度不宜大于长度不宜大于2.0m。三、拉筋截面设计三、拉筋截面设计式中式中 T Ti i第第i i层拉筋设计拉力层拉筋设计拉力 ff筋材材料抗拉强度设计值筋材材

45、料抗拉强度设计值除按上式计算还应考虑腐蚀的影响，作适当增加。除按上式计算还应考虑腐蚀的影响，作适当增加。fiTA 四、墙板设计四、墙板设计墙面板设计宜符合下列规定：墙面板设计宜符合下列规定：作用于单块墙面板上的土压力，可按均布分布；作用于单块墙面板上的土压力，可按均布分布；墙面板可作为两端外伸的简支板，应沿竖直方向和墙面板可作为两端外伸的简支板，应沿竖直方向和水平方向分别计算作用效应；水平方向分别计算作用效应；墙面板与筋带联结部分的钢筋布置或构建强度宜适墙面板与筋带联结部分的钢筋布置或构建强度宜适当加强；当加强；钢筋混凝土面板的配筋计算，应按相关规定执行。钢筋混凝土面板的配筋计算，应按相关规定

46、执行。五、拉筋与面板的连接和防腐五、拉筋与面板的连接和防腐注意事项：注意事项：、面板与筋面板与筋拉拉连接必须坚固可靠，耐腐蚀性能应与拉连接必须坚固可靠，耐腐蚀性能应与拉筋相同。筋相同。、钢筋混凝土拉筋与面板之间，串联式钢筋混凝土拉钢筋混凝土拉筋与面板之间，串联式钢筋混凝土拉筋节与节之间的连接，一般采用焊接。筋节与节之间的连接，一般采用焊接。、金属薄板拉筋与墙面板之间的连接一般采用圆孔、金属薄板拉筋与墙面板之间的连接一般采用圆孔内插入螺栓连接。内插入螺栓连接。、聚丙烯拉筋与面板的连接，可用拉环，也可直接、聚丙烯拉筋与面板的连接，可用拉环，也可直接穿在面板的预留孔中。穿在面板的预留孔中。、埋入土中

47、的接头拉环，以浸透沥青的玻璃丝布绕、埋入土中的接头拉环，以浸透沥青的玻璃丝布绕裹两层防护。裹两层防护。六、拉筋六、拉筋抗拔稳定验算抗拔稳定验算 对于路肩墙，计算拉筋的抗拔稳定性时，拉筋锚固区对于路肩墙，计算拉筋的抗拔稳定性时，拉筋锚固区和非锚固区的分界采用和非锚固区的分界采用0.3H分界线。拉筋的抗拔稳定性分界线。拉筋的抗拔稳定性包括全墙和单板的抗拔稳定性。墙顶的荷载在一定填土包括全墙和单板的抗拔稳定性。墙顶的荷载在一定填土深度处，既有水平作用力，也有竖向作用力，两者对拉深度处，既有水平作用力，也有竖向作用力，两者对拉筋的抗拔稳定性效果正好相反。因此，计算拉筋抗拔稳筋的抗拔稳定性效果正好相反。

48、因此，计算拉筋抗拔稳定性时应包括有荷载和无荷载两种情况。单板抗拔稳定定性时应包括有荷载和无荷载两种情况。单板抗拔稳定系数不应小于系数不应小于2.0，困难时可适当减小，不得小于，困难时可适当减小，不得小于1.5。拉筋抗拔稳定性由拉筋抗拔稳定系数来评价，其值计拉筋抗拔稳定性由拉筋抗拔稳定系数来评价，其值计算式如下：算式如下：全墙抗拔稳定系数全墙抗拔稳定系数单板抗拔稳定系数单板抗拔稳定系数0 . 2xifisiESKfSxE式中式中 各层拉筋产生的摩各层拉筋产生的摩擦力总和擦力总和 各层拉筋承担各层拉筋承担水平拉力总和水平拉力总和0 . 2xfsESK七、拉筋抗拉强度检算七、拉筋抗拉强度检算在拉筋抗

49、拉强度检算时，应满足拉筋最大拉力在拉筋抗拉强度检算时，应满足拉筋最大拉力 不不大于拉筋抗拉强度，拉筋拉应力不大于拉筋容许拉应力。大于拉筋抗拉强度，拉筋拉应力不大于拉筋容许拉应力。imaxT拉筋容许抗拉强度拉筋容许抗拉强度maxiiaTFTT拉筋拉应力拉筋拉应力maxKATii式中式中TT拉筋极限抗拉强度（拉筋极限抗拉强度（KNKN） F Fi i拉筋考虑铺设时机械损伤、材料蠕变、化学及生拉筋考虑铺设时机械损伤、材料蠕变、化学及生物破坏等因素时的影响系数；此处可取最大值物破坏等因素时的影响系数；此处可取最大值5.05.0 各分墙段拉筋层的最大拉力（各分墙段拉筋层的最大拉力（KNKN） A Ai

50、i扣除预留锈蚀量后的各分墙段拉筋截面面积（扣除预留锈蚀量后的各分墙段拉筋截面面积（m m2 2） K K拉筋容许应力提高系数拉筋容许应力提高系数 拉筋容许拉应力（拉筋容许拉应力（KPaKPa）imaxT3.43.4 全墙整体稳定验算全墙整体稳定验算 3.设计整体滑动整体滑动地基承载力地基承载力抗滑移抗滑移抗倾覆抗倾覆验验算算内内容容 1 1、土压力计算、土压力计算采用库仑理论计算),min(21 加筋体加筋体填土内填土内摩擦角摩擦角墙后填土内摩擦角 2 2、抗滑移稳定性分析、抗滑移稳定性分析抗滑移稳定系数 3 3、抗倾覆稳定性分析、抗倾覆稳定性分析抗倾覆稳定系数地基承载力验算 minmax基底

51、应力（eL/6eL/6）（e eL/6L/6） 4 4、地基承载力分析、地基承载力分析（岩石地基）（岩石地基）土质地基）土质地基）4/L(6/ Le 5 5、整体抗滑承载力分析、整体抗滑承载力分析分析方法分析方法1 1、条块法、条块法2 2、整体法、整体法4.施工 加筋挡土墙，国外一般称为MSE Retaining Wall，这是一个体系，包括了墙面材料，加筋材料和回填材料三个主要部分。对于材料的不同选择，导致了施工工艺和设计分析的不同，而产生了形形色色的加筋挡土墙。如墙面，可以选择钢丝网，或混凝土预制板；加筋材料可以是钢筋，钢丝网，土工编织物。4.施工4.1 施工准备（1）熟悉施工图和设计文

52、件，做好现场材料，特别是填枓与土工格栅拉筋的核查工作（质量和数量）。（2）根据现场情况、设计文件和工期要求，编制实施性施工组织设计文件。（3）设置施工基线和施工水准点，进行中线测量、水平测量，复测横断面。（4）临时道路，临时设施，预制场和工地仓库的修建，施工用水、电和通讯线路的铺设等。（5）加筋材料，钢筋，水泥，砂，石，防腐材料，反滤材料等的直接采购或招标采购。（6）施工机具准备：碾压机械、其它施工机械、测量检测仪器等。（7）工地现场管理人员，专业技木人员，技木工人和农民工等人员的组织。（8）其它各种施工记录表格、各类材料出厂质保书分部分项工程质检（自检）和报检。4.施工4.2 材料入场4.施

53、工4.3 堆放场地4.3 面板安装一、在条形基础上准确画出面板外缘线，画线时应用经纬仪操作，在曲线部分应加密画线点。4.施工二、在确定的外缘线上定点，进行水平测量，并按板长画线分割，整平板基座.三、板安砌一般从变形缝处开始，依次向两边延伸，安砌时用M5或M7.5水泥砂浆砌筑调平，勾缝.4.施工四、面板安砌可用人工或机械吊装就位，按要求的垂度、坡度挂线安砌；单块面板的倾斜度可控制在内倾1左右，严禁面板外倾.五、面板安砌只能用砂浆调整水平误差，不得用石子或铁片支垫（应力集中），在面板后不小于0.3m范围内宜回填砂砾或碎石.4.施工4.施工4.4 基坑开挖放坡 进行详细测量定位，并标出基础开挖线及开

54、挖深度，达到设计高度后，根据砂性土、粘性土、碎石土等土质基底，均应按设计要求整平压实，用轻便触探方法检查基底，满足设计承载力后，进行再分层方法填筑碎石，直至达到设计标高。基础混凝土每隔18米设一道伸缩缝，缝宽20毫米。缝内填塞沥青麻筋，在基础上浇筑或放置预制基础，基础一定要做得平整，使得面板能够直立，必须严格控制基础顶面标高。4.施工4.5 平整坡底与基础4.施工4.6 铺放第一层加筋材料4.施工4.7 加筋材料上铺土压实4.施工4.8 透水材料铺设4.施工4.9 铺放第二层加筋材料4.施工4.10 重复铺设压实直至结束4.施工4.11 最顶一层加筋网铺设各层面板安装前沿面板纵向每5米间距设标

55、桩，每层安装时用垂球挂线，再用经纬仪测量核对，每三层面板安装完毕均应测量标高和轴线，其允许偏差量与第一层相同，水平及倾斜的误差应逐层调整，不得将误差累计后在进行总调差。不得在未完成填土作业的面板上安装上一层面板。面板安装时应控制竖向板缝在同一垂线上，保证面板中间插销位置正确，偏差不大于5毫米。为确保碾压后墙面平整，安装时，面板向拉筋侧内倾斜，倾斜度不宜大于4%，且保证全墙统一。4.施工一、筋带的下料长度应在设计长度的基础上另加300500mm的富裕，作为穿过拉环时所占用的长度。筋带在运输、保管中应防止日光照射，施工时暴露的总时间最长以一个台班为宜，夏天宜更短些，冬天宜更长些。二、筋带铺设时应平

56、整、密实，一般应平铺、拉直，不得重叠，不得卷曲、扭结。成扇形辐射状铺设。4.施工三、筋带不得与硬质尖锐棱角的填料直接接触。四、筋带与面板的连接应牢固、可靠，并且易于拉紧、拉直。4.施工五、筋带铺设的主方向与墙纵向垂直，以保证筋带均匀受力和共同发挥作用。另外，筋带在加筋土中应尽可能均匀分布，保证筋体能发挥整体作用。4.施工六、筋带在铺设时，其横向倾斜度以不大于5为宜，这是保证筋带拉紧、拉直、不卷曲、不扭结、不重叠的关键。七、筋带铺设时，边铺边用填料固定其位置。先用填料在筋带的中后部若干纵列压住筋带，填料的多少和疏密以足以固定筋带的位置为宜，在逐根检查、拉直、拉紧。4.施工一、填料填筑时采用分层铺设，均匀压实。填料碾压，从拉筋带中部压向拉筋带尾部，再由中部压向面板，全面起压后再垂直填料。未压实前碾压机械不应做90度转向操作，压实机械与面板距离不应小于1米，在此范围内采用小型蛙式电动打夯机夯实填料，压实度必须符合路路基设计规范TBJ1-96规定的要求4.施工二、填料可人工摊铺，也可机械摊铺。填料摊铺平整后，用压路机进行碾压。压路机运行方向应平行于面板，下一次碾压的轮迹与上一次碾压轮迹应重叠轮迹的1/3。三、第一遍应先压，使筋带的位置在填料中能完全固定，然后再重压。