加筋土挡土墙PPt.ppt
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1、岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程1.*1.*加筋土挡土墙的结构与基本原理加筋土挡土墙的结构与基本原理2.*2.*加筋土挡土墙内部稳定性分析方法加筋土挡土墙内部稳定性分析方法3.3.加筋土挡土墙外部稳定性分析方法加筋土挡土墙外部稳定性分析方法4.4.加筋材料与加筋土挡土墙的构造设计方法加筋材料与加筋土挡土墙的构造设计方法 加筋土挡土墙加筋土挡土墙岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第一节第一节 概概 述述 加筋土是在土中加入加筋材料(或称筋带)的一种
2、加筋土是在土中加入加筋材料(或称筋带)的一种复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的抗剪强度,复合土。在土中加入加筋材料可以提高土体的抗剪强度,增加土体工程的稳定性。增加土体工程的稳定性。1965 1965年法国普拉聂尔斯(年法国普拉聂尔斯(PrageresPrageres)首次成功地修)首次成功地修建了一座公路加筋挡墙。我国于建了一座公路加筋挡墙。我国于19791979年首次在云南建成年首次在云南建成加筋土挡墙试验工程。加筋土挡墙试验工程。最长加筋土挡墙工程:最长加筋土挡墙工程:5.5km5.5km,重庆市区长江滨江公路驳岸墙,重庆市区长江滨江公路驳岸墙最高高速公路加筋土挡墙:最高高速公路加
3、筋土挡墙:43.75m43.75m,云南楚大高速公路,云南楚大高速公路1 1号墙号墙最高城市道路加筋土挡墙:最高城市道路加筋土挡墙:60m60m,重庆巫山县集仙路挡墙,重庆巫山县集仙路挡墙岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程一、结构与挡土原理一、结构与挡土原理挡挡 土土 原原 理理q内部稳定:墙面所承受的水内部稳定:墙面所承受的水平土压力依靠填料与拉筋的摩平土压力依靠填料与拉筋的摩擦力平衡擦力平衡q缺乏石料地区及大型填方工程;缺乏石料地区及大型填方工程;q用于一般地区的路肩式和路堤式挡土墙,但不应修建在滑用于一般地区
4、的路肩式和路堤式挡土墙,但不应修建在滑坡、水流冲刷和崩塌等不良地质地段。坡、水流冲刷和崩塌等不良地质地段。q外部稳定:复合结构形成的外部稳定:复合结构形成的土墙抵抗拉筋尾部填料所产生土墙抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力的土压力适适用用条条件件第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程二、加筋土挡土墙类型及其特点二、加筋土挡土墙类型及其特点q 类型类型 1 1、单面式加筋土挡土墙、单面式加筋土挡土墙 双面式加筋土挡土墙双面式加筋土挡土墙 2 2、有台阶式加筋土挡土墙、有台阶式加筋土挡土墙 无台阶式加筋土挡土墙无台阶式加筋土挡土墙 3 3、有面板加筋土挡土墙、有面
5、板加筋土挡土墙 无面板加筋土挡土墙无面板加筋土挡土墙第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程q 特点特点 1 1、可装配式施工,施工简便、快速、节省劳力和缩短工期;、可装配式施工,施工简便、快速、节省劳力和缩短工期;2 2、具有一定柔性,能够适应地基轻微变形,且抗振性强;、具有一定柔性,能够适应地基轻微变形,且抗振性强;3 3、可做成很高的垂直挡土墙,对地基承载力要求较低;、可做成很高的垂直挡土墙,对地基承载力要求较低;4 4、节约占地、造型美观;、节约占地、造型美观;5 5、造价低。、造价低。第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述岩土锚固及支挡工程岩
6、土锚固及支挡工程三、加筋土加固机理三、加筋土加固机理q基本原理:在土中沿应变方向埋置具有挠性的拉筋材料,土与基本原理:在土中沿应变方向埋置具有挠性的拉筋材料,土与拉筋材料产生摩擦,使加筋土犹如具有某种程度的粘聚性,从而拉筋材料产生摩擦,使加筋土犹如具有某种程度的粘聚性,从而改良了土的力学特性。改良了土的力学特性。q解释和分析加筋土强度的两种观点解释和分析加筋土强度的两种观点第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述摩擦加筋原理:加筋土视为组合材料,认为加筋土是摩擦加筋原理:加筋土视为组合材料,认为加筋土是 复合体结构(或称锚定式结构)复合体结构(或称锚定式结构)莫尔库仑理论:加筋土视为均质各向
7、异性材料,认莫尔库仑理论:加筋土视为均质各向异性材料,认 为加筋土是复合材料结构为加筋土是复合材料结构岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述摩擦加筋原理摩擦加筋原理 填土自重和外力产生的土压力作用于墙面填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板,通过墙面板的拉筋连接件将此土压力传递板,通过墙面板的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋,而拉筋又被土压住,于是填土与拉筋给拉筋,而拉筋又被土压住,于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此,拉筋只之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此,拉筋只要材料有要材料有足够的强度足够的强度,并与土产生,并与土产生足够的摩阻足够的摩阻力
8、力,则加筋的土体就可保持稳定。,则加筋的土体就可保持稳定。岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述莫尔库仑理论(准粘聚力理论)莫尔库仑理论(准粘聚力理论)加筋土结构可以看作是加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料,通常各向异性的复合材料,通常采用的拉筋,其弹性模量远采用的拉筋,其弹性模量远大于填土,拉筋与填土共同大于填土,拉筋与填土共同作用,包括填土的抗剪力、作用,包括填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力,使得加筋土的筋的抗拉力,使得加筋土的强度明显提高。强度明显提高。岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第一节第一节第一
9、节第一节 概述概述概述概述岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述极限极限平衡平衡条件条件(筋带产生(筋带产生“约束应力约束应力”)(筋带增加强度以(筋带增加强度以“内聚力内聚力”表示)表示)岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程拉筋断裂造成挡土墙破坏拉筋断裂造成挡土墙破坏拉筋强度不足拉筋强度不足拉筋与面板连接能力不足拉筋与面板连接能力不足超载超载拉筋腐蚀拉筋腐蚀拉筋与土间结合力不足造成挡土墙破坏拉筋与土间结合力不足造成挡土墙破坏 因外部不稳定造成挡土墙破坏因外部不稳定造成挡土墙破坏 地基承载力低地基承载力低沿基底抗滑稳定性不足沿基底抗滑稳定性不足抗倾覆能力
10、不够抗倾覆能力不够内部稳定性计算内部稳定性计算外部稳定性分析外部稳定性分析三、三、加筋土挡土墙的破坏形式加筋土挡土墙的破坏形式第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程q内部稳定性分析包括内部稳定性分析包括第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析q常用计算方法常用计算方法加筋土看成由土与筋材两种不同性质的加筋土看成由土与筋材两种不同性质的材料组成,设计时把筋、土分开计算。材料组成,设计时把筋、土分开计算。加筋土看成宏观各向异性复合材料,建加筋土看成宏观各向异性复合材料,建立一个刚塑性加筋土复合材料模型。立一个刚塑性加
11、筋土复合材料模型。q学习主要内容学习主要内容拉筋拉力计算拉筋拉力计算拉筋强度验算拉筋强度验算拉筋长度计算拉筋长度计算拉筋间距的确定拉筋间距的确定破裂面的形状和位置破裂面的形状和位置土压力计算土压力计算拉筋拉力计算拉筋拉力计算拉筋强度验算拉筋强度验算拉筋长度计算拉筋长度计算岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析q破裂面的形状及位置破裂面的形状及位置 筋土分开的计算方法中,加筋土挡土墙面板后填料中的破裂筋土分开的计算方法中,加筋土挡土墙面板后填料中的破裂面的形状和位置是确定筋条尺寸的重要依据。面的形状和位置是确定筋条尺
12、寸的重要依据。岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析筋条纵向拉应力分布特征筋条纵向拉应力分布特征拉筋拉力的最大值在墙的内拉筋拉力的最大值在墙的内部,部,T面面/Tmax 0.75。加筋土体中,最大拉力线通加筋土体中,最大拉力线通过墙面角,在挡土墙上部,过墙面角,在挡土墙上部,最大拉力线与墙面的距离不最大拉力线与墙面的距离不大于大于0.3H。加筋土体中,最大拉力线就加筋土体中,最大拉力线就是可能的破裂面。是可能的破裂面。最大拉力线的位置随加筋土工程的几何形状、荷载情况、基最大拉力线的位置随加筋土工程的几何形状、荷载情
13、况、基础形式、土与拉筋间的摩擦力等因素而变化。础形式、土与拉筋间的摩擦力等因素而变化。岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程一、土压力计算一、土压力计算q 基本假定基本假定 1、墙面板承受填料产生的主动土压力,每块面板承受其相应范、墙面板承受填料产生的主动土压力,每块面板承受其相应范围内的土压力,将由墙面板上拉筋有效摩阻力抗拔力来平衡。围内的土压力,将由墙面板上拉筋有效摩阻力抗拔力来平衡。第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析 2、按折线滑面假定,挡土墙内部、按折线滑面假定,挡土墙内部加筋体分为滑动区和稳定区,两区分加筋体分为滑动区和稳定区,两区分界面
14、为土体破裂面。作用于面板上的界面为土体破裂面。作用于面板上的土压力由稳定区的拉筋与填料之间的土压力由稳定区的拉筋与填料之间的摩阻力平衡。摩阻力平衡。无效长度无效长度有效长度有效长度 3、拉筋与填料之间的摩擦系数在拉筋的全长范围相同。、拉筋与填料之间的摩擦系数在拉筋的全长范围相同。4、压在拉筋有效长度上的填料自重及荷载对拉筋产生有效摩、压在拉筋有效长度上的填料自重及荷载对拉筋产生有效摩阻力,且拉筋上受到的竖直荷载沿拉筋长度均匀分布。阻力,且拉筋上受到的竖直荷载沿拉筋长度均匀分布。岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程q 土压力计算土压力计算 1、作用在墙面板上的水平土压应力、作用在墙面板上的水平土
15、压应力 (1)墙后加筋土填料产生的水平土压应力)墙后加筋土填料产生的水平土压应力静止土压力系数静止土压力系数主动土压力系数主动土压力系数第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程(2)路堤填土重力等代均布土层厚度换算)路堤填土重力等代均布土层厚度换算 根据根据公路加筋土工程设计规范公路加筋土工程设计规范,换算方法为:,换算方法为:第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析h1Hh1H 加筋体上路堤填土重力对第加筋体上路堤填土重力对第i层拉层拉筋产生的拉力:筋产生的拉力:岩土锚固及
16、支挡工程岩土锚固及支挡工程(3)墙顶面活荷载产生的水平土压应力)墙顶面活荷载产生的水平土压应力第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 2、作用于拉筋位置的竖向土压应力、作用于拉筋位置的竖向土压应力第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程墙顶面活荷载产生的水平土压应力(铁路工程)墙顶面活荷载产生的水平土压应力(铁路工程)方法一:按应力扩展线计算方法一:按应力扩展线计算交点交点D不在破裂区,不在破裂区,荷载产生的土压力不荷载产生的土压力不对墙
17、面板产生影响。对墙面板产生影响。一般取一般取30第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 方法二:按弹性理论的条形荷载下土中压力公式计算方法二:按弹性理论的条形荷载下土中压力公式计算荷载在挡土墙上产生的侧向土压力荷载在挡土墙上产生的侧向土压力 荷载在土体内产生的竖向土压力荷载在土体内产生的竖向土压力第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 2、作用于拉筋位置的竖向土压应力等于填料自重应力和墙、作用于拉筋位置的竖向土压应力等于填料自重应力和墙
18、顶面活荷载产生的竖向土压应力之和。顶面活荷载产生的竖向土压应力之和。(1)墙后填料产生的竖向土压应力)墙后填料产生的竖向土压应力 (2)墙顶面活荷载产生的竖向土压应力)墙顶面活荷载产生的竖向土压应力或:或:第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程q 路堤式加筋挡土墙的破裂面和土压力计算路堤式加筋挡土墙的破裂面和土压力计算 方法一:方法一:将路堤式部分的填土,将路堤式部分的填土,换算成均匀分布在路基换算成均匀分布在路基宽度范围内的土柱宽度范围内的土柱把下部实际挡土墙把下部实际挡土墙墙高加上换算土柱墙高加上换算土柱作为虚
19、拟的路肩式作为虚拟的路肩式挡土墙挡土墙顶部车辆荷载的换算土柱按顶部车辆荷载的换算土柱按30扩散至虚拟墙顶面,重扩散至虚拟墙顶面,重新换算成相应的土柱新换算成相应的土柱墙后破裂面墙后破裂面按虚拟墙高按虚拟墙高的的0.3H方法方法确定确定第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 方法二方法二:按实际墙高的路肩式挡土墙计算,将墙顶的梯形填按实际墙高的路肩式挡土墙计算,将墙顶的梯形填土及车辆荷载均作为超载考虑。土及车辆荷载均作为超载考虑。将路堤式部分的填土,将路堤式部分的填土,换算成均匀分布在路基换算成均匀分布在路基宽度范围
20、内的均布荷载宽度范围内的均布荷载顶部车辆荷载的换算土柱按顶部车辆荷载的换算土柱按30扩散至墙顶面,重新换扩散至墙顶面,重新换算成相应的土柱算成相应的土柱墙后破裂面墙后破裂面按实际墙高按实际墙高的的0.3H方法方法确定确定第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 方法三方法三:以路堤顶面作为虚拟路肩挡土墙墙顶,按虚拟路肩以路堤顶面作为虚拟路肩挡土墙墙顶,按虚拟路肩式加筋土挡土墙计算为超载考虑。式加筋土挡土墙计算为超载考虑。墙后破裂面墙后破裂面按实际墙高按实际墙高的的0.3H方法方法确定确定第二节第二节第二节第二节 内部
21、稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程二、拉筋设计二、拉筋设计 1、拉筋拉力计算、拉筋拉力计算 第第i层单根拉筋的拉力层单根拉筋的拉力Ti按下式计算:按下式计算:路堤式加筋土挡土墙:路堤式加筋土挡土墙:水平间距和水平间距和垂直间距垂直间距 路肩式加筋土挡土墙:路肩式加筋土挡土墙:路肩式挡土墙,不路肩式挡土墙,不考虑车辆荷载的扩考虑车辆荷载的扩散作用。散作用。可近似取墙面板可近似取墙面板中心深度的总侧中心深度的总侧压应力计算。压应力计算。第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及
22、支挡工程 2、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算(1)抗拉强度验算)抗拉强度验算第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 2、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算(1)抗拉强度验算)抗拉强度验算第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析水平拉力设计值水平拉力设计值岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 2、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算、拉筋截面面积计算与抗拉强度验算(1)抗拉强度验算)抗拉强度验算第二节第二节第二节第二节 内
23、部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析水平拉力设计值水平拉力设计值筋带材料抗拉性能的筋带材料抗拉性能的分项系数,取分项系数,取1.25筋带有效筋带有效净截面积净截面积岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析(2)筋带有效净截面面积规定)筋带有效净截面面积规定 扁钢带:设计厚度为扣除预留腐蚀厚度并扣除螺扁钢带:设计厚度为扣除预留腐蚀厚度并扣除螺栓孔后的计算净截面积;栓孔后的计算净截面积;钢筋混凝土带:钢筋有效净面积为扣除钢筋直径钢筋混凝土带:钢筋有效净面积为扣除钢筋直径预留腐蚀量后的主钢筋截面面积总和;
24、预留腐蚀量后的主钢筋截面面积总和;钢塑复合带、土工格栅、聚丙烯土工带:按统计钢塑复合带、土工格栅、聚丙烯土工带:按统计原理确定其设计截面积和极限强度,保证率为原理确定其设计截面积和极限强度,保证率为98%;采用土工合成带作拉筋时,需换算为筋带条数,采用土工合成带作拉筋时,需换算为筋带条数,最后取偶数条。最后取偶数条。岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 3、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算 第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 3、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算、拉筋长度
25、的确定和单筋抗拔稳定性验算 第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 3、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算、拉筋长度的确定和单筋抗拔稳定性验算 第二节第二节第二节第二节 内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析内部稳定性分析 拉筋长度:拉筋长度:岩土锚固及支挡工程岩土锚固及支挡工程 拉筋长度的实际设计采用值,可按下列原则并满足挡拉筋长度的实际设计采用值,可按下列原则并满足挡土墙内部稳定的要求统一、协调考虑采用。土墙内部稳定的要求统一、协调考虑采用。1、墙高小于、墙高小于3m时,采用等长拉筋,拉筋长度时,采用等长拉
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