某基坑支护设计本科生毕业论文

重力式挡土墙1.前言挡土墙是一种为那些环境不允许土体出现自然滑坡的土体或其他材料提供稳定性的结构，常用来支承土体、煤或矿石堆等，以及用来截水。根据获得稳定性的方法，挡土墙主要可以分为以下几类（见图1）。重力式挡墙，就像它的名字，是依靠自身重力来保持稳定的；悬臂式挡墙，是一种钢筋混凝土墙体，它是用悬臂的形式来阻止墙后土体出现滑坡。这种挡墙的稳定性部分依靠承台底部土的重量来提供；扶臂式挡墙，类似于悬臂式挡墙，只是被用在悬臂式挡墙比较长或墙后压力太大的地方，而且因为有沿墙间隔设置的扶臂，可以把墙和基础联系在一起，来减少弯矩和剪力。如图1（c），设置在墙后的扶臂承受着拉力；扶垛式挡墙，类似于扶臂式，只是支撑设置在墙前侧策承受着压力而不是拉力；另外两种没有进一步提到的是：垛式挡墙是数块预应力混凝土、金属或木块组成的构件，由埋入土中的锚碇板支撑稳定；半重力式挡墙是介于重力式和悬臂式之间的一种挡土墙体。桥台通常是带有伸展翼墙的挡土墙，这样能够稳住桥头填方和提供抗腐蚀保护。它从以下两个方面不同于普通挡土墙：①它们承受着桥跨端部的反作用力②它们顶部受约束以至主动土压力不可能发展包含住宅建设的基础墙也是一种挡土墙，它的作用事阻挡地下室土体。挡土墙必须有足够大的尺寸来抵抗倾覆（或过大的倾斜）和滑动，同时还要有足够的构造措施。挡土墙设计中的专业术语如图2所示。其中墙基包括墙基前部突出部分（基趾）和基跟，类似于足跟。2.重力式挡墙的基本尺寸挡土墙的设计首先要假定尺寸，然后按稳定性和结构方面的要求来分析，并按要求进行修改。由于这是一个尝试性的过程，可能有多种方法可行，每种都是恰当的。程序方法大大简化挡土墙设计中的工作，而且提供了唯一一种切实可行的方法是设计最优化。重力式挡土墙的尺寸可参见图3所示。重力式挡墙一般做成梯形状，但也有段脊状的。墙基和其他尺寸应使得合力作用在墙基1/3处，墙基的上部宽度不得小于0.3m.如果底部挑出只有100～150mm，可用库仑方程来计算水平土压力，滑裂面沿墙的后侧产生。郎肯理论也可用于沿墙底发展的断面。由于较大的尺寸使混凝土应力较小，所以低强度混凝土一般可用来施工墙体。用来分析抗拉屈曲应力的临界断面将沿着墙前侧基址部分的交叉点产生。3.重力式挡墙上的力作用在重力式挡土墙上的力如图4所示。主动土压力用朗肯或库仑理论来计算。如果用库伦理论计算，假设墙前侧有一个初始滑裂面，土压力以墙土间的摩擦角δ作用在墙身上。郎肯理论假定Pa作用在与墙基竖直面成β角的面上。这个矢量然后叠加竖直面与挡土墙背间楔形土重矢量W，从而得到作用在墙身上的合力Pa的大小和方向。作用在墙基上的竖向合力R由基底反力来平衡，注意R与墙基的几何中心有个偏心距e，考虑到基址，=倾覆力矩的总合∕R如果墙基的宽度为B，则偏心距可用下式计算：4.重力式挡墙的稳定性挡土墙必须有足够的稳定性来抵抗滑动，如图5所示。墙前土提供了一个主动土压力抵抗墙的滑动。如果墙建完后土被开挖或受侵蚀，被动压力部分就会丧失作用，滑坡的不稳定性就可能发生。如果有一定的未损失的基址土，设计人员就可利用这个区域的被动压力作为抗滑承载力的一部分。另外的滑动稳定性可用设在墙基下的键槽来获得。除非键槽很深，然而，滑动区（如图6）可能跨越最小抵抗力方向上的键槽.进入坚固土或岩石中的键槽可能会非常有利，因为这时的抵抗力就是必须从承台上剪切掉键槽的力。最好的键槽位置如图6所示，是在基跟处（即墙基尾部）。这个位置产生了一个微妙的抗滑距离，以及一个来自上坡面的额外部分的力。这两个数值：①键槽底部的被动压力；②面以上的抗滑力中较小的一个将用来计算滑动稳定性。沿着墙基的抗滑力记为fR,其中R包含所有的竖向力，以及Pa的竖向分量，作用在墙基上。墙基与土之间的摩擦系数可定为to,墙基处的粘聚力可定为=0.5cto0.75c。墙基土通常在填埋承台之前就是压实的。然而，重塑砼总会影响到地表，使得成为可能。可能会由于水和重塑使土的粘聚性遭到破坏；因而定值在0.5～0.75c是比较合适的。无粘性回填土的抗滑安全系数不能小于1.5，粘性回填土为2.0。计算公式如下：考虑到基址的作用，抗倾覆安全因数通常为1.5，对粘性土建议取2.0。计算公式如下：根据以上两计算公式分子、分母所给条件的不同，可以有几种计算安全因数的方法。5.重力式挡土墙设计重力式挡墙的设计将由一个算例来说明。重力式挡墙的设计首先是选择尺寸。图3只是作为初选尺寸的指导，图7标识出了关键截面和计算混凝土应力的方法。还给出了美国混凝土协会（极限强度设计）准则在Fps和SI体系中混凝土的容许应力。例.设计一个实心重力式挡土墙，抵挡一5.5米的路堤。墙的一般几何尺寸如图8a所示。土体参数：回填土地基土18.50,,,第一步：用郎肯理论求出水平土压力：Ka=0.321Pa=,第二步：计算土坡稳定性。忽略基址土且不考虑被动土力。分区土体自重()力臂(m)抵抗矩()117.5()34121.826130.96140.5851.7122土压力竖向分量=253.485W=457Mr=878*近似取2.27m/3处的形心与剪切面间的距离.(a)抗倾覆安全因数：>1.5安全(b)抗滑安全因数（忽略所有被动土压力）：粘聚力c=粘聚力>1.5安全第三步：确定墙基上的合力与偏心距：<可以第四步：计算实际土压力：<275kpa可以=16(min)第五步：验算距基址边缘0.15m处剪切和拉伸应力（如图8b）：(a)抗剪验算：q=253-69.7xV=在x=0.15m处V=37KN.考虑荷载系数2,d=D，由于没有配筋,则>82kap安全(b)抗拉验算：在x=0.15m处M=2.81有LF=2和所以拉应力安全第六步：近似验算1/2墙高处(距墙顶3.5m;距滑坡位置约3.75m):近似计算M=M=由比例算出3.5m处的墙高：