《路基挡土墙设计》课件

路基挡土墙设计路基挡土墙是公路建设中必不可少的结构物。它主要用于防止路基土体坍塌，确保公路的安全性和稳定性。目录概述路基挡土墙的作用、类型、设计因素、结构分类等重力式挡土墙设计、结构、稳定性分析、总体设计锚固式挡土墙设计、结构、稳定性分析、总体设计基础设计基础承载力、沉降、变形控制、裂缝控制1.路基挡土墙的作用11.支撑路基挡土墙支撑路基，防止土体滑坡，确保道路安全通行。22.防止路基坍塌挡土墙阻止路基土体下沉，防止路基塌陷，维护道路稳定性。33.减少土地占用挡土墙可以将道路填筑在有限空间，避免占用过多土地，减少工程成本。44.美观装饰挡土墙可融入周围环境，美化道路景观，提升道路整体美观度。2.路基挡土墙的类型重力式挡土墙重力式挡土墙主要依靠自身重量来抵抗土压力，结构简单，造价低廉，适合用于地基条件较好，土压力较小的路段。锚固式挡土墙锚固式挡土墙利用锚杆和钢筋混凝土结构共同抵抗土压力，结构轻巧，造价较低，适合用于地基条件较差，土压力较大的路段。砌体挡土墙砌体挡土墙采用块石或砖砌筑而成，结构坚固，耐久性强，适合用于地基条件较好，土压力较小的路段。预制混凝土挡土墙预制混凝土挡土墙采用预制混凝土构件组装而成，施工快速，效率高，适合用于地基条件较好，土压力较小的路段。影响挡土墙设计的因素地形地貌地形坡度和地貌类型决定挡土墙高度和长度，影响工程量和成本。土体性质土体类型、强度、密度、含水量影响挡土墙的受力分析和设计。荷载条件路基荷载、交通荷载、地震荷载等影响挡土墙的稳定性。环境因素降雨量、温度变化、冻融循环等影响挡土墙的耐久性和安全性。4.挡土墙结构分类重力式挡土墙利用自身重量抵抗土压力，适用于地基承载力较好，填土压力较小的情况。锚固式挡土墙利用锚杆或锚索将挡土墙固定在岩土中，适用于岩土条件较差或填土压力较大的情况。砌体挡土墙由砌块或石料砌筑而成，适用于中小规模挡土工程。5.重力式挡土墙设计1确定挡土墙类型根据土质、高度、荷载等因素选择重力式挡土墙。2计算挡土墙尺寸根据挡土墙高度、土压力、材料强度等因素计算挡土墙宽度和厚度。3设计挡土墙基础根据挡土墙荷载、地基承载力等因素设计挡土墙基础类型和尺寸。4进行稳定性分析分析挡土墙的抗滑、抗倾覆、抗剪稳定性，确保挡土墙安全可靠。5绘制设计图纸绘制详细的挡土墙设计图纸，包括平面图、剖面图、节点图等。6.重力式挡土墙结构重力式挡土墙主要依靠自身重量抵抗土压力，结构简单，施工方便，常用于中小高度挡土墙，如公路、铁路路基、护坡工程等。重力式挡土墙结构包括墙身、墙脚和基础，其中墙身一般采用混凝土或浆砌块石，墙脚通常为梯形，基础宽度大于墙身宽度。7.重力式挡土墙稳定性分析重力式挡土墙的稳定性分析是设计中至关重要的环节。分析确保挡土墙在各种荷载和环境条件下保持稳定，防止滑移、倾覆或剪切破坏。分析过程需要考虑各种因素，如土体性质、荷载分布、地震作用、水压力等。通过计算和分析，确定挡土墙的尺寸、材料强度以及基础结构的合理性。8.重力式挡土墙抗滑稳定重力式挡土墙的抗滑稳定性是指挡土墙在水平推力作用下，抵抗沿墙后滑动破坏的能力。抗滑稳定性是保证挡土墙安全的重要因素之一。抗滑稳定性分析主要是计算挡土墙的抗滑安全系数，判断其是否满足规范要求。抗滑安全系数通常是指挡土墙的抗滑力与水平推力之比。1.5安全系数抗滑安全系数一般要求不小于1.5。2.0特殊情况在特殊情况下，例如地震区或高烈度地区，抗滑安全系数要求更高，一般不小于2.0。9.重力式挡土墙抗倾覆稳定抗倾覆稳定性指挡土墙抵抗外部推力导致倾覆的能力。倾覆是指挡土墙因推力过大而发生旋转，导致整体倒塌。倾覆系数安全系数倾覆力矩抵抗力矩作用于墙上的外力墙体自重和填土重量倾覆系数是衡量抗倾覆稳定性的重要指标，一般要求大于1.5。重力式挡土墙抗剪稳定抗剪稳定土体或墙体内部剪切强度抗剪强度剪切破坏剪切强度小于剪切力抗剪稳定性剪切强度大于剪切力抗剪稳定性是重力式挡土墙结构安全的重要指标之一。11.挡土墙静推力计算挡土墙静推力是土体对挡土墙的水平推力，它是挡土墙设计中重要的参数之一。静推力的计算方法主要有库仑土压力理论、朗肯土压力理论和Rankine土压力理论。库仑土压力理论考虑了土体的内摩擦角和墙背摩擦角，朗肯土压力理论考虑了土体的内摩擦角，Rankine土压力理论则假设土体为理想弹性体，忽略了墙背摩擦角。实际工程中，应根据土体的性质和挡土墙的结构形式选择合适的计算方法。12.重力式挡土墙总体设计1确定挡土墙类型根据土质、荷载、地质条件选择合适的挡土墙类型2计算挡土墙尺寸根据力学计算确定挡土墙高度、宽度、厚度等参数3设计基础考虑地基承载力和沉降，设计基础类型和尺寸4设计排水系统防止地下水对挡土墙的侵蚀和破坏重力式挡土墙总体设计是一个综合性的过程，需要考虑多个因素，包括土质、荷载、地质条件等。设计中应注意挡土墙的稳定性、耐久性、经济性以及施工的可行性。锚固式挡土墙设计1稳定性分析抗滑、抗倾覆、抗剪2锚固力计算锚固长度、锚固深度3结构设计挡土墙主体、锚固系统4基础设计承载力、沉降锚固式挡土墙设计首先要进行稳定性分析，包括抗滑、抗倾覆和抗剪稳定性。计算锚固力是关键步骤，需要确定锚固长度和锚固深度。结构设计包括挡土墙主体和锚固系统的设计。基础设计包括承载力和沉降的计算。锚固式挡土墙结构锚固式挡土墙结构通常由挡土墙体、锚杆和锚固体组成。挡土墙体可以是各种材料，例如混凝土、钢筋混凝土或砖石。锚杆通常是钢筋或钢缆，用于将挡土墙固定在稳定地层中。锚固体可以是钢筋混凝土基础或岩石。锚固式挡土墙结构的优点是能够抵抗较大的水平推力和垂直推力。因此，锚固式挡土墙结构常用于高填土、斜坡或软土地基上。15.锚固式挡土墙稳定性分析锚固式挡土墙的稳定性分析是其设计的重要环节，确保其在各种荷载和环境条件下保持稳定，防止发生滑移、倾覆或剪切破坏。稳定性分析通常需要考虑多种因素，如土体性质、荷载分布、锚固力的大小、挡土墙的几何形状等，以确保挡土墙结构的安全可靠。1抗滑稳定锚固力与土体摩擦力2抗倾覆稳定墙体自重与土压力3抗剪稳定墙体强度与土体强度锚固式挡土墙抗滑稳定锚固式挡土墙的抗滑稳定性是指挡土墙基础在土压力和自身重量的作用下，不发生沿基础底面滑动。锚固式挡土墙抗滑稳定性分析主要考虑以下因素：基础底面与地基土之间的摩擦系数基础底面的水平力锚固力的水平分量挡土墙的重量17.锚固式挡土墙抗倾覆稳定锚固式挡土墙的抗倾覆稳定性分析是保证挡土墙结构安全的重要环节。该分析需要考虑墙体自重、土压力、锚固力等因素，并根据相关规范进行计算验证。1.2安全系数抗倾覆安全系数通常取值不小于1.2，以保证结构的稳定性。1.5倾覆力矩倾覆力矩是指作用于挡土墙上的力矩，其大小取决于墙体自重、土压力等因素。1抵抗力矩抵抗力矩是指抵抗倾覆力矩的力矩，其大小主要取决于锚固力。0.8稳定性抗倾覆稳定性是指挡土墙抵抗倾覆的程度，其值由抵抗力矩与倾覆力矩的比值决定。18.锚固式挡土墙抗剪稳定抗剪稳定性重要性方法锚固式挡土墙抵抗滑移计算剪切强度锚固式挡土墙的抗剪稳定性是指挡土墙抵抗沿墙后土体滑动破坏的能力。锚固式挡土墙主要依靠锚固体的抗拉强度来抵抗墙后土体的推力，因此，锚固体的抗剪强度是保证抗剪稳定的关键。21.挡土墙基础的设计挡土墙基础的设计是挡土墙工程的重要组成部分。基础设计需要考虑地质条件、荷载情况、水文条件等因素，确保基础能够安全可靠地支撑挡土墙。基础类型适用情况条形基础适用于地基承载力较好，且挡土墙高度较低的情况。独立基础适用于地基承载力较差，或挡土墙高度较高的情况。筏板基础适用于地基承载力较差，且挡土墙高度较高，或荷载分布不均匀的情况。锚固式挡土墙总体设计确定挡土墙类型锚固式挡土墙设计时应根据地质条件、土质性质、水文条件等因素确定挡土墙的类型，选择合适的结构形式。确定挡土墙尺寸根据工程要求确定挡土墙的高度、长度和厚度等尺寸，并进行相应的计算和校核，确保挡土墙的稳定性和安全性。确定锚固系统选择合适的锚杆类型、长度、数量和间距，并进行力学计算，确保锚固系统的可靠性和有效性。设计挡土墙基础根据地质条件和挡土墙的荷载，设计挡土墙的基础，确保基础的承载力和抗沉降能力。进行抗震设计对于地震区，应进行抗震设计，保证挡土墙在发生地震时能够安全稳定。进行施工图设计根据设计方案绘制施工图，包括挡土墙的平面图、剖面图和节点图等，为施工提供详细的图纸信息。21.挡土墙基础的设计1基础类型选择根据挡土墙的荷载和地基土的性质，选择合适的挡土墙基础类型，如条形基础、独立基础、筏板基础等。2基础尺寸确定计算基础的宽度、长度和深度，确保基础能够承受挡土墙的荷载并满足地基的承载力要求。3基础材料选择选择合适的材料，如钢筋混凝土、砖石或其他适宜的材料，并考虑其强度、耐久性和施工可行性。挡土墙基础的承载力挡土墙基础承载力是挡土墙设计中的重要参数，它决定了挡土墙基础所能承受的荷载大小。挡土墙基础承载力受多种因素影响，包括基础土的类型、埋深、排水条件等。挡土墙基础承载力应根据地质勘察结果确定，并应考虑地基的承载力、土的强度、排水条件等因素进行计算。23.挡土墙基础的沉降挡土墙基础的沉降是结构设计的重要考量因素，过大的沉降会影响墙体的稳定性，甚至造成结构破坏。5厘米一般情况下，挡土墙基础的允许沉降量在5厘米以内。10厘米如果沉降量超过10厘米，则需要采取相应的加固措施。20厘米如果沉降量超过20厘米，则可能会导致墙体倾斜或坍塌，需要重新设计或加固。影响挡土墙基础沉降的因素包括基础类型、土层性质、荷载大小等。26.挡土墙的变形控制挡土墙的变形控制是保证挡土墙结构安全和使用寿命的关键因素。挡土墙的变形主要包括沉降、倾斜和位移，这些变形会影响挡土墙的稳定性和抗滑能力。10毫米挡土墙的允许沉降一般控制在10毫米以内。1/1000倾斜挡土墙的允许倾斜一般控制在1/1000以内。10厘米挡土墙的允许位移一般控制在10厘米以内。为了控制挡土墙的变形，需要采取相应的措施，例如选择合理的挡土墙结构、加强基础处理、进行有效的排水措施以及定期监测挡土墙的变形情况。25.挡土墙的裂缝控制裂缝是挡土墙常见的病害，会导致墙体强度下降，甚至造成结构破坏。裂缝的产生主要由地基沉降、温度变化和施工质量等因素引起。裂缝控制措施包括：控制地基沉降、采用抗裂材料、加强施工质量管理等。挡土墙的排水措施排水沟设置排水沟，将雨水或地下水引导至排水系统。排水孔在挡土墙内设置排水孔，将渗入墙体的水排放到排水沟中。排水管安装排水管，将墙体内的积水引流至排水系统。挡土墙的抗震设计地震荷载计算地震时，挡土墙会受到地震力的作用。地震力的大小取决于地震烈度、地质条件和挡土墙的自身特性。结构抗震设计挡土墙结构设计要考虑抗震性能。抗震设计要求结构能够承受地震荷载，并保持结构的稳定性。抗震措施采取抗震措施以提高挡土墙的抗震能力。这些措施包括加强结构的抗震性能，并进行合理的加固措施。28.挡土墙的监测变形监测监测挡土墙的沉降、倾斜、位移等变形情况，确保结构安全和稳定。采用水准测量、全站仪、倾斜仪等监测仪器。裂缝监测监测挡土墙出现的裂缝，分析裂缝的宽度、长度、方向等特征。采用裂缝计、裂缝宽度仪、裂缝图像采集系统等监测仪器。29.挡土墙维修及加固11.检查原因定期检查墙体，发现裂缝或倾斜时，应及时维修加固。及时检查，可有效避免因问题延误维修而导致的安全风险。22.选择方案针对不同的问题，选择合适的维修方