基础工程挡土墙设计

基础工程

第7章挡土墙设计安徽理工大学·土木建筑学院2024/1/301.土木建筑学院0内容提要概述挡土墙类型及

作用荷载重力式挡土墙设计薄壁式挡土墙设计加筋土挡土墙设计2024/1/302.土木建筑学院7.1概述挡土墙是用来维护土体稳定、防止土体坍塌的支挡结构物。2024/1/303.土木建筑学院7.1概述挡土墙的使用功能能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载；在正常使用时具有良好的工作性能；足够的耐久性及稳定性。2024/1/304.土木建筑学院7.1概述挡土墙设计的内容挡土墙的纵横向布置挡土墙的类型确定拟定挡土墙各部分尺寸荷载计算稳定性验算墙身及地基强度验算2024/1/305.土木建筑学院7.2挡土墙类型及作用荷载

7.2.1挡土墙的分类按所用材料分：石砌挡土墙、砖砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙和土工合成材料挡土墙等。按结构形式分：重力式、悬臂式、锚定式、板桩墙、加筋挡土墙等。2024/1/306.土木建筑学院7.2.1挡土墙的分类重力式挡土墙块石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定。特点：墙身截面尺寸大，墙身断面简单，施工方便，适应性强；墙体抗拉、抗剪强度都较低。适用性：一般用于低挡土墙。墙顶墙基墙趾墙面墙背2024/1/307.土木建筑学院7.2.1挡土墙的分类薄壁式挡土墙钢筋混凝土建造，有悬臂式和扶壁式两种，靠墙踵上的土重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承担。特点：墙身截面尺寸小，充分利用材料特性。适用性：悬臂式一般适用于墙高大于5m、地基土质较差、当地缺少石料的情况；墙高大于10m时用扶壁式，市政工程中常用。墙趾墙踵立壁钢筋墙趾墙踵扶壁2024/1/308.土木建筑学院7.2.1挡土墙的分类加筋挡土墙利用加筋土计算修建的支挡结构物。特点：属于柔性结构，对地基变形适应性大、建筑高度大。适用性：缺乏石料的地基及填方路基在较软弱地基上修筑的路肩墙与路堤墙。2024/1/309.土木建筑学院7.2.1挡土墙的分类锚定式挡土墙预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持。特点：1.结构轻，柔性大。

2.工程量少，造价低。

3.施工工艺较复杂。适用性：适用于地基承载力较低的重要工程，墙高大于12m。基岩锚杆2024/1/3010.土木建筑学院7.2.1挡土墙的分类其他形式的挡土墙柱板式挡土墙地下连续墙桩板式挡土墙垛式（框架式）挡土墙E地下室地下室侧墙2024/1/3011.土木建筑学院7.2.2作用于挡土墙上的荷载挡土墙的自重G、土压力Ea、基底反力N、基底面摩擦力F、静水压力、浮力和渗透力。库仑土压力理论求解。2024/1/3012.土木建筑学院7.3重力式挡土墙设计

7.3.1挡土墙的构造墙身、基础、排水设施和伸缩缝的构造。墙面在墙前地面坡度较陡处，墙面坡可取1：0.05-1：0.2，也可采用直立的截面。当场前地形较平坦时，对于中、高档土墙，场面坡可用较缓坡度，宜为1：0.20-1：0.35，但不宜缓于1：0.4，以免增高墙身或增加开挖宽度。2024/1/3013.土木建筑学院7.3.1挡土墙的构造墙背直线型（三种）、折线式墙背、衡重式挡土墙（图7-11）。为了避免施工因难，墙背仰斜时其倾斜度一般不宜缓于1：0.25。面坡应尽量与背坡平行。2024/1/3014.土木建筑学院7.3.1挡土墙的构造墙顶与墙底墙顶：石砌≥50cm，干砌≥60cm，混凝土0.20-0.4m。墙底一般为水平的，有时也做成倾斜（逆坡）基底，为了满足挡土墙抗滑稳定性。2024/1/3015.土木建筑学院7.3.1挡土墙的构造基础及埋深一般采用浅基础，大多挡土墙基础设置在天然地基上。挡土墙的埋置深度，应根据持力层地基土的承载力、冻结因素确定。土质地基一般不小于0.5m。道路工程，不小于1.0m。2024/1/3016.土木建筑学院7.3.1挡土墙的构造沉降缝与伸缩缝防止地基不均匀沉降而引起挡土墙开裂，需设置沉降缝；减小墙身砌体硬化或温度变化所产生的温度应力或因土压力作用产生裂缝，需设置伸缩缝。缝距：10-15m，缝宽：2-3cm。2024/1/3017.土木建筑学院7.3.1挡土墙的构造排水措施墙后积水十分有害，土变软、抗剪强度降低，挡土墙稳定性下降。设置泄水孔，≥φ100mm；墙前设置散水或排水沟。泄水孔粘土夯实粘土夯实截水沟2024/1/3018.土木建筑学院7.3.1挡土墙的构造填土质量要求应该选择抗剪强度高、性质稳定、透水性好的粗颗粒材料作填料，例如卵石、砾石、粗砂、中砂等，并要求这些材料含泥量小。不宜用粘性土作为填料。用粘性土做填料时，宜掺入适量的碎石、块石。2024/1/3019.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算计算方法：容许应力法极限状态法计算内容：稳定性验算：抗倾覆和抗滑地基承载力验算墙身强度验算2024/1/3020.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算一、容许应力法抗倾覆验算zayEaEayEaxGaa0dOZGZaxBz2024/1/3021.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算抗滑验算EaEanEatdGGnGtaa0O2024/1/3022.土木建筑学院例题重力式挡土墙如图1所示，挡土墙底面与土的摩擦系数等于0.4，墙背与土的摩擦角等于15度，则该挡土墙的抗滑移稳定性安全系数？2024/1/3023.土木建筑学院例题解：(1)求重力垂直于墙底

面和平行于墙底面分力：2024/1/3024.土木建筑学院例题解：(2)求主动土压力沿墙

底面与垂直于墙底面分力：2024/1/3025.土木建筑学院例题解：(3)求安全系数：2024/1/3026.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算地基承载力及墙身强度验算地基承载力验算方法与一般偏心受压基础的地基承载力计算方法相同；墙身强度验算按照有关规范要求验算。（《砌体结构设计规范》和《混凝土结构设计规范》）2024/1/3027.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算二、极限状态法（一）挡土墙稳定性验算抗滑验算2024/1/3028.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算二、极限状态法（一）挡土墙稳定性验算抗倾覆验算2024/1/3029.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算二、极限状态法（二）基底应力及合力偏心距验算挡土墙基底压力：假设其直线分布（1）轴心荷载作用时2024/1/3030.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算二、极限状态法（二）基底应力及合力偏心距验算挡土墙基底压力：假设其直线分布（2）偏心荷载作用时

2024/1/3031.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算二、极限状态法（二）基底应力及合力偏心距验算挡土墙基底压力：假设其直线分布（2）偏心荷载作用时

2024/1/3032.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算二、极限状态法（二）基底应力及合力偏心距验算地基承载力验算（1）轴心荷载作用时（2）偏心荷载（3）地基承载力

2024/1/3033.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算二、极限状态法（二）基底应力及合力偏心距验算偏心距验算偏心距满足表7-52024/1/3034.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算三、墙身强度验算：选择1-2个控制截面进行验算强度验算稳定计算2024/1/3035.土木建筑学院7.3.2挡土墙计算三、墙身强度验算：选择1-2个控制截面进行验算弯曲抗拉极限强度验算正截面直接受剪时验算2024/1/3036.土木建筑学院7.3.3增加挡土墙稳定性的措施一、增加抗滑稳定的方法1.设置倾斜基底设置向内倾斜的基底，可以增加抗滑力和减小滑动力，从而增加了挡土墙的抗滑稳定性。2024/1/3037.土木建筑学院7.3.3增加挡土墙稳定性的措施一、增加抗滑稳定的方法2.采用凸榫（sun）基础凸榫基础与基础连成整体，榫前土体产生被动土压力，增加挡土墙的抗滑稳定性。2024/1/3038.土木建筑学院7.3.3增加挡土墙稳定性的措施一、增加倾覆稳定的方法1.展宽墙趾2.改变墙面及墙背坡度3.改变墙身断面形式Ea1仰斜Ea2直立Ea3俯斜Ea1＜Ea2＜Ea32024/1/3039.土木建筑学院7.4薄壁式挡土墙设计

7.4.1薄壁式挡土墙构造墙趾墙踵立壁钢筋墙趾墙踵扶壁2024/1/3040.土木建筑学院7.4.1薄壁式挡土墙构造一、立壁立壁顶的最小厚度20-25cm坡率1：0.02-1：0.05二、底板墙锺板的厚度由挡土墙抗滑稳定验算确定，墙高的1/12-1/10墙趾板的厚度由抗倾覆稳定和偏心距条件确定，0.15-0.3B墙趾墙踵立壁钢筋2024/1/3041.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算悬臂式挡土墙设计分为：墙身截面尺寸拟定墙后压力计算挡土墙稳定验算钢筋混凝土结构设计2024/1/3042.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算一、内力与配筋计算1.土压力计算：朗金理论2024/1/3043.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算一、内力与配筋计算2.墙身内力：按下端嵌固在基础板中的悬臂梁进行计算2024/1/3044.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算一、内力与配筋计算3.墙底板内力：（1）墙趾板的弯矩和剪力2024/1/3045.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算一、内力与配筋计算3.墙底板内力：（2）墙锺板的弯矩和剪力2024/1/3046.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算一、内力与配筋计算4.配筋计算：（1）受力钢筋的数量确定（2）立壁钢筋设计：内侧竖直放置，d≥12cm，间距100-150mm；（3）墙底板钢筋设计：设置在墙锺板或墙趾板的底面。2024/1/3047.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算二、墙身稳定及基底应力验算1.抗滑验算：2.抗倾覆验算：2024/1/3048.土木建筑学院7.4.2悬臂式挡土墙计算二、墙身稳定及基底应力验算3.偏心距验算：2.抗倾覆验算：2024/1/3049.土木建筑学院7.4.3扶壁式挡土墙一、构造通常底板设凸榫；扶壁间距：1/3-1/2墙高；立板顶端厚度≥20cm，下端由计算确定；底宽B与墙高之比：0.6-0.8.墙趾墙踵扶壁2024/1/3050.土木建筑学院7.4.3扶壁式挡土墙二、扶壁式挡土墙设计与悬臂式挡土墙设计相近.墙趾墙踵扶壁2024/1/3051.土木建筑学院7.5加筋挡土墙设计

7.5.1概述加筋挡土墙是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，把土的侧压力削减到土体中，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、拉筋和墙面板三部分组成。2024/1/3052.土木建筑学院7.5.2加筋土的基本原理加筋土是通过土中加入拉筋而形成复合土，加筋和土体的共同作用，通常用摩擦加筋原理或准粘聚力原理加以解释。摩擦加筋原理认为：加筋土墙面板由拉筋拉住，墙面板承受的土压力企图将筋带拉出，而筋带又被填土压住，土与筋带之间的摩擦力阻止筋带拉出。因此，只要筋带有足够的强度并与土产生足够的摩擦力，加筋土就不会失去稳定。2024/1/3053.土木建筑学院7.5.2加筋土的基本原理准粘聚力原理认为：加筋土结构可以看做是各项异性的复合材料，拉筋的弹模远大于填土的弹模，两者共同作用。由于填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力的存在，使得加筋土的整体强度明显提高。2024/1/3054.土木建筑学院7.5.3加筋土挡土墙的构造一、加筋土挡土墙的类型及断面形式断面形式：矩形、倒梯形和正梯形。二、面板要有一定的强度和足够的刚度，金属面板、混凝土面板和钢筋混凝土面板，类型：十字形、L型、槽形、六角形和矩形。2024/1/3055.土木建筑学院7.5.3加筋土挡土墙的构造三、筋带很大程度上决定加筋土复合材料的强度和稳定性。应满足：抗拉强度高与填土之间有足够的摩擦力耐久性好具有一定的柔性使用寿命长，价廉，施工方便。2024/1/3056.土木建筑学院7.5.3加筋土挡土墙的构造四、填料多采用砂砾类土和粘土。要求：易于填筑和压实，能与筋带产生足够的摩擦力，水稳定性好，不含有损筋带的尖锐颗粒。五、基础：矩形基础，宽0.3-0.5m，厚度0.25-0.4m。六、沉降缝与伸缩缝：间距10-20m，缝宽2-3cm。2024/1/3057.土木建筑学院7.5.4加筋土挡土墙设计一、加筋体分区加筋土复合体在土压力作用下，处于极限状态时，在复合体内会形成一潜在的破裂面。2024/1/3058.土木建筑学院7.5.4加筋土挡土墙设计二、加筋挡土墙的内部稳定性分析1.土层中的水平力2024/1/3059.土木建筑学院7.5.4加筋土挡土墙设计二、加筋挡土墙的内部稳定性分析2.筋带拉力计算3.筋带设计断面计算（1）容许应力法（2）极限状态法2024/1/3060.土木建筑学院7.5.4加筋土挡土墙设计二、加筋挡土墙的内部稳定性分析4.抗拔及筋带长度计算2024/1/3061.土木建筑学院7.5.4加筋土挡土墙设计三、加筋土整体稳定性验算1.抗滑稳定性验算2.抗倾覆稳定性验算3.地基稳定性验算4.整体稳定性验算2024/1/3062.土木建筑学院考试相关一、名词解释(每题4分，共计20分)二、填空题(每题2分，共计10分)三、选择题，将正确答案选在题后括号内(每题2分，共计10分)四、论述题(每题15分，共计45分)五、案例分析题（每题5分，共计15分）2024/1/3063.土木建筑学院试题举例一、名词解释(每题4分，共计20分)Winkler地基模型CDM法（地基处理）：水泥土搅拌法（桩）负摩阻力相互作用（地基与基础）2024/1/3064.土木建筑学院试题举例二、填空题(每题2分，共计10分)深基工程坑稳定性验算内容主要包括：边坡整体稳定性、抗隆起稳定性和抗渗流稳定性等三个方面。影响基础埋置深度的因素有：建筑物的条件、工程地质条件、水文地质条件、地基冻融条件和场地环境条件等有关。2024/1/3065.土木建筑学院试题举例三、选择题，将正确答案选在题后括号内(每题2分，共计10分)假定某工程，经单桩竖向静载荷试验得三根试桩的单桩竖向极限承载力分别为830kN、865kN、880kN，根据《建筑地基基础设计规范》的规定，所采用的单桩竖向承载力特征值R，应最接近下列何项数值？（B）(A)515kN；(B)429kN；(C)498kN；(D)618kN。2024/1/3066.土木建筑学院试题举例三、选择题，将正确答案选在题后括号内(每题2分，共计10分)桩产生负摩阻力时，中性点的位置具有的以下特性：（A）(A)桩端持力层越硬，截面刚度越大，中性点位置越低；(B)桩端持力层越硬，截面刚度越大，中性点位置越高；(C)桩端持力层越硬，截面刚度越小，中性点位置越低；(D)桩端持力层越软，截面刚度越大，中性点位置越低。2024/1/3067.土木建筑学院试题举例三、选择题，将正确答案选在题后括号内(每题2分，共计10分)换填法中粉质粘土垫层和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在：（C）(A)最优含水量4%；(B)最优含水量；(C)最优含水量2%；(D)最优含水量10%。2024/1/3068.土木建筑学院试题举例四、论述题(每题15分，共计45分)论述砂土地层中深基坑围护采用悬臂式结构的设计与计算步骤，计算简图如图1所示（内