挡土墙选型与设计演示文档PPT学习教案

1、会计学1挡土墙选型与设计演示文档挡土墙选型与设计演示文档221 概概 述述1.1 挡土墙是指支承路挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳止填土或土体变形失稳的构造物。的构造物。挡土墙在挡土墙在环保工程环保工程中一中一般称作般称作挡渣墙，挡渣墙，用于支用于支撑填埋场废弃矿渣，防撑填埋场废弃矿渣，防止渣土土体变形失稳。止渣土土体变形失稳。第1页/共71页331.2 挡土墙的破坏挡土墙的破坏垮塌的重力垮塌的重力式挡墙式挡墙第2页/共71页44垮塌的护坡垮塌的护坡挡墙挡墙第3页/共71页552 挡土墙的类型挡土墙的类型按材料分：按材料分：石砌、砖砌、混凝土、钢筋混

2、凝土等石砌、砖砌、混凝土、钢筋混凝土等按结构类型分：按结构类型分：重力式、悬臂式、扶壁式、锚拉式等重力式、悬臂式、扶壁式、锚拉式等第4页/共71页66以挡土墙自身重力来维持挡以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力的作用下的平衡土墙在力的作用下的平衡和稳定。和稳定。 墙体抗拉强度较小，作用墙体抗拉强度较小，作用于墙背的土压力所引起的于墙背的土压力所引起的倾覆力矩全靠墙身自重产倾覆力矩全靠墙身自重产生的抗倾覆力矩来平衡，生的抗倾覆力矩来平衡，墙身的体积和重量都比较墙身的体积和重量都比较大。大。 墙高一般小于墙高一般小于5m5m 第5页/共71页77第6页/共71页88 重力式挡土墙按墙背的倾斜情况分为重

3、力式挡土墙按墙背的倾斜情况分为仰斜仰斜、垂直垂直和和俯斜俯斜三种三种第7页/共71页992.2 2.2 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝土建造，由三个悬臂板组成：一般用钢筋混凝土建造，由三个悬臂板组成：立壁立壁、墙趾悬臂墙趾悬臂和和墙踵悬臂墙踵悬臂。墙的稳定性墙的稳定性主要靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担。主要靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担。优点是能充分利用钢筋混凝土的受力特性，墙体截面较小。优点是能充分利用钢筋混凝土的受力特性，墙体截面较小。适用于墙高大于适用于墙高大于5m，地基土较差的工程。，地基土较差的工程。第8页/共71页1010第9页/共71页

4、11112.3 2.3 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 当挡土墙后的填土比较高时，为了增强悬臂式当挡土墙后的填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定挡土墙中立壁的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶壁，故称为扶壁式挡土墙。距离设一道扶壁，故称为扶壁式挡土墙。墙高大于墙高大于8m。第10页/共71页1212第11页/共71页1313 2.4 2.4 其他类型挡土墙其他类型挡土墙锚定板挡土墙锚定板挡土墙第12页/共71页1414加筋土挡土墙加筋土挡土墙第13页/共71页15153 土压力计算土压力计算朗金土压力理论朗金土压力理论：墙背竖直光滑，填土面水：墙背竖直光滑

5、，填土面水平。平。库伦土压力理论库伦土压力理论：墙后填土是理想的散粒体：墙后填土是理想的散粒体，滑动破裂面为通过墙踵的平面。可考虑墙，滑动破裂面为通过墙踵的平面。可考虑墙背倾斜、填土面倾斜以及墙背与填土间的摩背倾斜、填土面倾斜以及墙背与填土间的摩擦等多种因素的影响。擦等多种因素的影响。3.1 两大计算理论两大计算理论第14页/共71页1616土压力是挡土墙的主要外荷载，所以设计挡土墙时首土压力是挡土墙的主要外荷载，所以设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。土压力土压力主动土压力主动土压力Ea静止土压力静止土压力Ep被动土压力被动土压力

6、E03.2 作用在挡土墙上的土压力作用在挡土墙上的土压力根据墙的根据墙的位移情况位移情况和墙后土体所处的和墙后土体所处的应力状态应力状态，土，土压力可分为以下三种：压力可分为以下三种：第15页/共71页1717（1）主动土压力主动土压力：当挡土墙：当挡土墙向离开土体方向离开土体方向向偏移至土体达到偏移至土体达到极限平衡状态时极限平衡状态时，作用在，作用在墙上的土压力，一般用墙上的土压力，一般用Ea表示。表示。滑滑 动动 面面Ea土推土推墙墙第16页/共71页1818（2）被动土压力被动土压力：当挡土墙：当挡土墙向土体方向向土体方向偏偏移至土体达到移至土体达到极限平衡状态时极限平衡状态时，作用在

7、挡土，作用在挡土墙上的土压力，用墙上的土压力，用Ep表示。表示。滑滑 动动 面面Ep墙推墙推土土第17页/共71页1919（3）静止土压力静止土压力：当挡土墙静止不动，土：当挡土墙静止不动，土体处于体处于弹性平衡状态时弹性平衡状态时，土对墙的压力，用，土对墙的压力，用E0表示。表示。E0弹性弹性平衡平衡第18页/共71页20203.3 地震时的土压力计算地震时的土压力计算地震时由于地面运动使土压力增加，在挡土墙增地震时由于地面运动使土压力增加，在挡土墙增加一个地震力加一个地震力F：kGF 第19页/共71页2121地震力地震力F与其他作用力一起计算，此时主动土压力与其他作用力一起计算，此时主动

8、土压力：222)cos()cos()sin()sin(1)cos()(cos)(cosaKaaKHE2cos21式中：式中：第20页/共71页22224 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计4.14.1选型选型主动土压力比较：主动土压力比较：仰斜仰斜垂直垂直俯斜俯斜挖方比较：挖方比较：仰斜优于俯斜仰斜优于俯斜填方比较：填方比较：俯斜优于仰斜俯斜优于仰斜俯斜式用于路堑（挖方）比较多，仰斜式俯斜式用于路堑（挖方）比较多，仰斜式（填方）用于路堤和路肩比较多（填方）用于路堤和路肩比较多第21页/共71页2323（2 2）墙的背坡和面坡选择）墙的背坡和面坡选择背坡：背坡：1 1：0.050.051 1：0.

9、30.3面坡面坡: : 不小于不小于1 1：0.250.25面坡尽量与背坡平行面坡尽量与背坡平行第22页/共71页2424（3 3）基底逆坡坡度选择）基底逆坡坡度选择土基：土基：不大于不大于1 1：1010岩基岩基: : 不大于不大于1 1：5 5第23页/共71页2525（4 4）墙趾台阶）墙趾台阶墙趾高墙趾高h h和墙趾宽和墙趾宽a a的比例为的比例为：h:ah:a=2=2：1 1墙趾宽墙趾宽a a不得小于不得小于20cm20cm第24页/共71页26264.2 4.2 构造构造（1 1）埋置深）埋置深度度应按持力层的承载力、冻结应按持力层的承载力、冻结因素确定。因素确定。土基：土基：h1

10、.0m岩基：岩基：第25页/共71页2727（2 2）墙身构）墙身构造造应符合强度和稳定要求应符合强度和稳定要求。挡土墙顶宽挡土墙顶宽0.4m第26页/共71页2828（3 3）排水措施）排水措施方孔径方孔径：50100mm、 100100mm、 150200mm圆孔径圆孔径：50100mm孔间距：孔间距：23m第27页/共71页2929（4 4）填土质）填土质量量最优采用最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土无粘性土不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。（5 5）沉降缝和伸缩缝）沉降缝和伸缩缝间距：间距：1020m，缝宽：，

11、缝宽：2030mm填土填土压实质量压实质量是挡土墙施工中的一个关键问题。填土时应是挡土墙施工中的一个关键问题。填土时应分层夯实分层夯实。第28页/共71页3030（6 6）挡土墙材料要求）挡土墙材料要求石料：微风化石料：微风化（7 7）砌筑质量）砌筑质量错缝砌筑，砌稳安正、灰浆饱满、外露面勾缝错缝砌筑，砌稳安正、灰浆饱满、外露面勾缝砂浆：水泥砂浆砂浆：水泥砂浆第29页/共71页3131 4.3 4.3计算计算抗倾覆验算抗倾覆验算抗滑移稳定验算；抗滑移稳定验算；地基的承载力验算；地基的承载力验算；墙身强度验算。墙身强度验算。抗震计算抗震计算挡土墙的计算通常包括下列内容：挡土墙的计算通常包括下列内

12、容：第30页/共71页3232（1） 抗倾覆验算抗倾覆验算绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数抗倾覆安全系数Kt。 6 . 10faxfaztzExExGKcosaazEEsinaaxEEcotffzbx0tanbzzf式中：式中：第31页/共71页3333（2） 抗滑移验算抗滑移验算抗滑力与滑动力之比称为抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数抗滑安全系数Ks。3 . 1)(tatannsGEEGK0cosaanEE式中：式中：0cosGGn0sinGGt0sinaatEE第32页/共71页34343 . 1)(tatannsGEEGK式中：式中：

13、挡土墙基底对地基的摩擦系数，由试验挡土墙基底对地基的摩擦系数，由试验确定，也可按下表确定确定，也可按下表确定第33页/共71页3535（3）地基承载力验算）地基承载力验算 与偏心受压基础验算方法相同，即：与偏心受压基础验算方法相同，即：关键是基底压力的计算关键是基底压力的计算第34页/共71页3636挡土墙基底压力计算挡土墙基底压力计算挡土墙重力挡土墙重力G与土压力与土压力Ea的合力的合力E可用可用平行四边形法求得平行四边形法求得cos222aaEGEGEcossintanGEGa第35页/共71页3737合力合力E分解为垂直和平行于基底的两个分力：分解为垂直和平行于基底的两个分力：0cosE

14、En0sinEEt第36页/共71页3838垂直合力垂直合力En（即作用在基底上的重直合力（即作用在基底上的重直合力N）对）对基底偏心距基底偏心距e为：为：cbe2NzExEGxcfaxfaz00cosbb 式中：式中：第37页/共71页3939则挡土墙地基承载力验算如下：则挡土墙地基承载力验算如下：6beafbebNP2 . 161maxmin（1）当时（梯形分布）当时（梯形分布）（2）当时（三角形分布）当时（三角形分布）6beafcNP2 . 132max注：由基底倾斜，此时的注：由基底倾斜，此时的fa应折减应折减0.8第38页/共71页4040（4 4）墙身强度验算墙身强度验算墙身强度验

15、算应根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。墙身强度验算应根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。墙身强度验算应取墙身墙身强度验算应取墙身薄弱截面（截面转折、急剧变化处）薄弱截面（截面转折、急剧变化处）进行。进行。内容有：内容有：抗压验算、抗剪验算抗压验算、抗剪验算第39页/共71页41411 1）抗压）抗压验算验算fANaI II I截面处：截面处：第40页/共71页42422 2）抗剪）抗剪验算验算AfQuVa18. 0I II I截面处：截面处：第41页/共71页4343（5 5）挡土墙抗震计算挡土墙抗震计算地震区挡

16、土墙分别按地震区挡土墙分别按有地震时的挡土墙有地震时的挡土墙和和无地震无地震时的挡土墙时的挡土墙进行计算，选用其中进行计算，选用其中截面较大者截面较大者。 1 1）抗倾覆验算）抗倾覆验算3 . 10wfaxfaztzFzExExGK第42页/共71页44442 2）抗滑移验算）抗滑移验算1 . 1cos)sin(00FGEFEGKtatanns第43页/共71页45456beafbebFNP2 . 161sin0maxmin当时：当时：当时：当时：6beafcFNP2 . 13)sin(20max3 3）地基承载力验算）地基承载力验算00sinFNzFzExEGxcwfaxfaz第44页/共7

17、1页4646抗压抗压验算验算fANaI II I截面处：截面处：4 4）墙身强度）墙身强度验算验算AfQuVa18. 0抗剪抗剪验算验算第45页/共71页47475 悬臂式挡土墙设计悬臂式挡土墙设计5.1 5.1 构造构造第46页/共71页4848（2 2）墙身（立臂）墙身（立臂）变截面：上小下大，节约材料变截面：上小下大，节约材料上斜下平的变截面，利于排水上斜下平的变截面，利于排水； 底板厚度与墙身下端相等。底板厚度与墙身下端相等。（3 3）墙趾与墙踵）墙趾与墙踵第47页/共71页4949（4 4）排水措）排水措施施圆孔径圆孔径：100150mm孔间距：孔间距：23m墙后做滤水层墙后做滤水层

18、（5 5）填土质）填土质量量最优采用最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土无粘性土不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。填土时应不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。填土时应分层夯实分层夯实。（6 6）沉降缝和伸缩缝）沉降缝和伸缩缝间距：间距：1520m，缝宽：，缝宽：20mm第48页/共71页5050（7 7）防滑键）防滑键抗滑移不满足要求时，可加设防滑键：抗滑移不满足要求时，可加设防滑键：宽度不小于宽度不小于30cm30cm（8 8）保护层厚度）保护层厚度墙身：墙身：不小于不小于30mm30mm底板：底板：不小于不小于50mm50mm；无垫层时不小于；无垫层时

19、不小于70mm70mm墙趾板墙趾板立臂立臂墙踵板墙踵板凸榫凸榫第49页/共71页5151 5.2 5.2计算计算确定侧压力确定侧压力墙身内力及配筋计算墙身内力及配筋计算地基的承载力验算地基的承载力验算基础板内力及配筋计算基础板内力及配筋计算抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算抗滑移稳定验算抗滑移稳定验算悬臂式挡土墙的计算包括下列内容：悬臂式挡土墙的计算包括下列内容：第50页/共71页5252（1） 确定侧压力确定侧压力 1）无地下水时）无地下水时21aaaEEEaaKHE2121245tan02aKaaqHKE2第51页/共71页5353 2）有地下水时）有地下水时aaKh1地下水以上：地下水以上：地

20、下水以下：地下水以下：221hKhhwawsata 第52页/共71页5454（2） 墙身墙身内力及配筋计算内力及配筋计算按下端嵌固在基础板中的悬臂板进行计算，按下端嵌固在基础板中的悬臂板进行计算，墙身底部墙身底部I-I截面处弯矩最大：截面处弯矩最大： 23210HEHEMaQaG受力筋面积：受力筋面积： 0hfMAyss第53页/共71页5555垂直受力筋面积：垂直受力筋面积： 0hfMAyss配筋方法配筋方法：底部钢筋的：底部钢筋的1/2或或1/3伸至顶部伸至顶部，其余在墙高中部切断。，其余在墙高中部切断。 第54页/共71页5656（3）地基承载力验算）地基承载力验算 与偏心受压基础验算

21、方法相同，即：与偏心受压基础验算方法相同，即：关键是基底压力的计算关键是基底压力的计算第55页/共71页5757垂直合力对基底偏心距垂直合力对基底偏心距e为：为：6be afbebGP2 . 161maxmin 1）当）当 时时 2）当时）当时6be afcGP2 . 132max第56页/共71页5858（4） 基础板内力及配筋计算基础板内力及配筋计算墙趾弯矩：墙趾弯矩： 211max1261bppM受力筋面积：受力筋面积： 011hfMAyss配置在配置在墙趾下部墙趾下部 第57页/共71页5959墙踵弯矩：墙踵弯矩： 2212min12261bppppM受力筋面积：受力筋面积： 022h

22、fMAyss配置在配置在墙踵上部墙踵上部 第58页/共71页6060（5） 抗倾覆验算抗倾覆验算绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数抗倾覆安全系数Kt。 6 . 12321332211HEHEaGaGaGKaat第59页/共71页6161（6） 抗滑移验算抗滑移验算抗滑力与滑动力之比称为抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数抗滑安全系数Ks。3 . 121321aasEEGGGK第60页/共71页62625.3 5.3 提高稳定性的措施提高稳定性的措施（1 1）减小土的侧力）减小土的侧力 1 1）填土换成块石，增加内摩擦角）填土换成块石，增加内摩擦

23、角 2 2）加设减压平台）加设减压平台第61页/共71页6363（2 2）增加墙踵悬壁长度）增加墙踵悬壁长度第62页/共71页6464（3 3）提高基础抗滑能力）提高基础抗滑能力1 1）底板做成逆坡）底板做成逆坡 2 2）设置防滑移键）设置防滑移键3 3）在底板底面夯填碎石垫层，增加摩擦系数）在底板底面夯填碎石垫层，增加摩擦系数第63页/共71页65656 扶壁式挡土墙设计扶壁式挡土墙设计6.16.1 构造构造（1 1）扶壁间距）扶壁间距（1/21/3）H扶壁式挡土墙是由立板、底板和扶壁三部分构成，扶壁式挡土墙是由立板、底板和扶壁三部分构成，墙高可大于墙高可大于8m第64页/共71页6666（2 2）底板宽与墙高）底板宽与墙高b/H1=1/21/3（3 3）其它构