挡土墙设计及验算

挡土墙设计设计条件：双向四车道设计车速为80km/h的一级公路某横断面，设计荷载公路一I级，拟设一段路肩挡土墙（重力式挡土墙墙身材料采用7.5号砂浆，25号片石；衡重式挡土墙墙身材料采用10号砂浆，50号片石；悬臂式挡土墙墙身材料采用C30钢筋混凝土）。路基填土（砂性土）高度为4m，基底为饱和的砂性土地基，基底摩擦系f=0.4,地基承载力130KPa，墙身分段长度为10m。回填土为砂类土，内摩擦角中=35°，墙背与填土间的摩擦角17.5°，容重为Y=18kN/m3。广州市抗震设防烈度为7度（0.1g），只采取抗震构造措施，计算不考虑地震作用。Q：墙底摩擦系数取值及其影响？地基土内摩擦系数取值及其影响？墙后填土内摩擦角取值及其影响？主动土压力受什么影响？地基承载力特征值提高系数（含墙趾值提高系数、墙踵值提高系数、平均提高系数）如何选定？不均匀沉降是什么原因导致？参数如何体现？不同类型挡土墙的适用性如何？Q："'.「墙底摩擦系数取值及其影而？地基土内摩擦系数取值及其影晌？墙后填土丙摩擦角取值及其影曲？ - 一居主动I:压力受什么影响？地基承载力特征值提高系数（含墙趾值提高系数、墙踵值提高系数、平均提高系数）如何选定？.不均匀沉降是什么原因导致？参数如何体现？不同类型挡土墙的适用性如何？挡土墙的设计与验算(以极限状态设计的分项系数法进行设计):进行车辆荷载换算；利用有关设计手册中的相应公式，计算主动土压力，求出土压力的大小、方向及作用点;设计挡土墙截面：先拟定墙身尺寸，然后进行：抗滑稳定性计算；抗倾覆稳定性验算；基底应力验算；截面应力验算；挡土墙截面尺寸的调整与选取。画出选用的挡土墙横断面图，整理计算书等有关设计文件。一、挡土墙形式的选择：选择原则：用途、高度与重要性；地形、地质条件；就地取材、经济、安全。重力式挡土墙(gravitybulkhead)靠自重保持稳定，适用于H<5m的低墙。材料：块石、砖、素砼(plainconcret)。优点：结构简单、施工方便、可就地取材，应用较广。缺点：工程量大，沉降大。悬臂式挡土墙(cantileverretainingwall)：靠墙踵悬臂以上的土重维持稳定，墙内钢筋受拉力。适用性：重要工程；H>5米；地基质量差(墙轻)；缺石料等。扶壁式挡土墙(buttressretainingwall):扶壁：间距一0.8〜1.0H,其作用一增加抗弯性能，保持挡土墙整体性。材料：钢筋混凝土(reinforcedconcrete)应用：H>10米场所。优点：工程量小；缺点：技术复杂、费钢材。4.锚杆式挡土墙(boltretainingwall):组成：预制钢筋混凝土立柱、墙面、钢拉杆适用：重要工程，墙高已达H=27米。材料：钢筋混凝土、钢材。优点：结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工方便。缺点：技术复杂。5.加筋土挡土墙(reinforcedfillwall)组成：面板(faceplate)、筋带、填料(filling)三部分。优点：(1)充分利用材料性能和土与筋带的共同作用；挡墙结构轻巧，便于现场预制(precast)、拼装施工快；能抗寒，抗地震；造价低，可节省25〜60%(与重力式比)常用拉筋材料：钢筋混凝土、镀锌铁皮、扁钢和土工合成材料等。评价：锚杆式挡土墙利用锚定板的被动土压力来平衡主动压力，比加筋挡土墙靠金属与土之间的摩擦力来平衡土压力要优越。二、 挡土墙初定尺寸以常用的重力式、悬臂式和扶壁式挡土墙为例，研究挡土墙型式选定后，初定其尺寸。挡土墙的高度H通常挡土墙的高度是由任务要求确定的，即使墙后被支挡的填土呈水平时为墙顶的高程。有时，对长度很大的挡土墙，也可使墙顶低于填土顶面，而用斜坡连接，以节省工程量。挡土墙的顶宽挡土墙的顶宽为构造要求确定，以保证挡土墙呈整体性，具有足够的强度。对于砌石重力式挡土墙，顶宽应大于0.5m，即2块块石加砂浆。对素混凝土重力式挡墙顶宽也不应小于0.5m。至干钢筋混凝土悬臂式或扶壁式挡土墙顶宽不小于300mm。挡土墙的底宽挡土墙的底宽由整体稳定性确定。初定挡土墙底宽B=0.5H〜0.7H，挡土墙底面为卵石、碎石时取小值；墙底为粘性土时取高值。挡土墙尺寸初定后，经挡土墙抗滑稳定与抗倾覆稳定验算。若安全系数过大，则适当减小墙的底宽；反之，安全系数太小，则适当加大墙的底宽或采取其它措施。保证挡土墙既安全又经济。三、 挡土墙的验算(checkingcomputations):内容：抗滑稳定、抗倾覆(overturn)、承载力三方面1、作用在挡土墙上的力：kL..i1墙身自重w，作用于挡土墙的重心；主动土压力，作用于挡土墙墙背；被动土压力，作用于挡土墙前，设计中不考虑；基底反力：SV—垂直分力；SH—水平分力。

抗滑稳定验算:滑动力：Pax=Pacos(6+£),抗滑力：(P：+W川Pa=Pasin(6+£)式中M一基底摩擦系数。要求：抗滑力/滑动力=K>=1.3s悬臂式挡土墙：墙踵(wallheel)以上的土计入墙自重，再进行验算。如达不到要求：加大W,即增大断面尺寸；加大p，即墙底做砂石垫层；加大抗滑力，做逆坡；对软土地基，其他方法都不经济或无效，加拖板：拖板与墙踵之间用钢筋连接，拖板上土重W’可加大抗滑力。3、抗倾覆稳定验算要求：抗倾覆力矩—阳倾覆力矩一5 司6

如果达不到要求：加大底宽，从而加大W；加大a，墙趾加长；⑶做卸荷台。在卸荷如以上的压力不能传到下面，故减少了主动土压力。M5-JT目的A4、地基承载力验算与偏心受压相同，应同时满足:(1/2)(。max+°min(1/2)(。max+°min)<=fs<=1.2fmax式中f承载力标准值。四、墙后回填土的选择理想的回填土卵石(scree)、砾石(gravel)、粗砂、中砂的内摩擦角大，主动土压力系数小侧作用在挡土墙上的主动土压力小，使墙节省工程量保持稳定性。无疑，上述粗粒土为挡土墙后理想的回填土。可用的回填土细砂、粉砂(silt)、含水量接近最优含水量的粉土、粉质粘土和低塑性粘土为可用的回填土，如当地无粗粒土，外运不经济，就地取材(uselocalmaterials)o不能用的回填土凡软粘土、成块的硬粘土、膨胀土(expandsoil)和耕植土，因性质不稳定，在冬季冰冻时或雨季(rainyseason)吸水膨胀都将产生额外的上压力，对挡土墙的稳定性产生不利影响，故不能用作墙后的回填土。五、墙后排水措施无排水措施的危害在挡土墙建成使用期间，如遇暴雨，使填土的重度增加，内摩擦角减小，土的强度降低，导致填土对墙的土压力增大，同时墙后积水，增加水压力。若遇软弱地基，则因土压力增大造成挡土墙的破坏。排水措施的部位与构造截水沟(catchwater)凡挡土墙后有较大的面积或挡山坡，则应在填土顶面、离挡土墙适当的距离设截水沟，把坡上、外部径流截断排除。截水沟的剖面尺寸要根据暴雨集水面积计算确定，并应用混凝土衬砌(liner)。截水沟纵向设适当坡度。截水沟出口应远离挡土墙。泄水孔若已渗入墙后填土中的水，则应将其迅速排出，通常在挡土墙的下部设置泄水孔。当墙高H>12m时，可在墙的中部加一排泄水孔，一般泄水