挡土墙的设计2008.ppt

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1、第八章第八章 挡土墙设计与施工挡土墙设计与施工第一节第一节 基本概念基本概念第一节第一节 基本概念基本概念挡土墙是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力、挡土墙是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力、防止边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于防止边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于支撑路基边坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。支撑路基边坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。一、挡土墙的用途一、挡土墙的用途挡土墙设置与否，宜于与其工程方案比较确定挡土墙设置与否，宜于与其工程方案比较确定 1.与移改路线位置进行比较；与移改路线位置进行比较；2.与填筑或开挖边坡相比较；与填筑或开挖边坡相比较；3.与坼移有

2、关干扰路基的构造物（房屋、河流、与坼移有关干扰路基的构造物（房屋、河流、水渠）等比较；水渠）等比较；4.与设置其他类型的构造物（桥、护墙）等比较与设置其他类型的构造物（桥、护墙）等比较 。挡土墙设计在勘察设计阶段，应对挡土墙地基基础进行综合在勘察设计阶段，应对挡土墙地基基础进行综合地质勘察，查明地基地质条件和地基承载能力。地质勘察，查明地基地质条件和地基承载能力。设计中应分析预测挡土墙对环境产生的影响，确设计中应分析预测挡土墙对环境产生的影响，确定必要的环境保护方案和植物措施；在施工阶段定必要的环境保护方案和植物措施；在施工阶段应采用合理施工方法，尽量减少对环境和相邻路应采用合理施工方法，尽量

3、减少对环境和相邻路基段的不利影响。基段的不利影响。挡土墙可采用锥坡与路堤连接，墙端应伸入路堤挡土墙可采用锥坡与路堤连接，墙端应伸入路堤内不应小于内不应小于0.75m0.75m，锥坡坡率宜与路堤边坡一致，锥坡坡率宜与路堤边坡一致，并宜采用植草防护措施。挡土墙端部嵌入路堑原并宜采用植草防护措施。挡土墙端部嵌入路堑原地层的深度，土质地层不应小于地层的深度，土质地层不应小于1.5m1.5m；风化软质；风化软质岩层不应小于岩层不应小于1.0m1.0m；微风化岩层不应小于；微风化岩层不应小于0.5m0.5m。路基防护与支挡挡土墙设计应根据挡土墙墙背渗水量合理布置排水构造。具有应根据挡土墙墙背渗水量合理布置

4、排水构造。具有整体式墙面的挡土墙应设置伸缩缝和沉降缝。整体式墙面的挡土墙应设置伸缩缝和沉降缝。挡土墙墙背填料宜采用渗水性强的砂性土、砂砾、挡土墙墙背填料宜采用渗水性强的砂性土、砂砾、碎（砾）石、粉煤灰等材料，严禁采用淤泥、腐殖碎（砾）石、粉煤灰等材料，严禁采用淤泥、腐殖土、膨胀土，不宜采用粘土作为填料。在季节性冻土、膨胀土，不宜采用粘土作为填料。在季节性冻土区，不应采用冻胀性材料做填料。土区，不应采用冻胀性材料做填料。路肩式挡土墙的顶面宽度不应占据硬路肩、行车道路肩式挡土墙的顶面宽度不应占据硬路肩、行车道及路缘带的路基宽度范围，并应设置护栏。高速公及路缘带的路基宽度范围，并应设置护栏。高速公路

5、和一级公路的护栏设计应符合路和一级公路的护栏设计应符合高速公路交通安高速公路交通安全设施及施工技术规范全设施及施工技术规范的有关规定。的有关规定。路基防护与支挡第一节第一节 概述概述二、挡土墙各部分的名称二、挡土墙各部分的名称墙背倾角墙背倾角三、挡土墙的分类三、挡土墙的分类用于陡峭山坡的路堑底部，降低边破高度、减少开挖或者边坡防用于陡峭山坡的路堑底部，降低边破高度、减少开挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡止地质不良地段的滑坡（一）按照挡土墙设置的位置（一）按照挡土墙设置的位置1、路堑挡土墙、路堑挡土墙2、路肩挡土墙、路肩挡土墙用于（用于（1）陡坡路堤，为保证路堤稳定，收缩坡脚；）陡坡路堤，为保证

6、路堤稳定，收缩坡脚；（2）为避免与其它建筑物）为避免与其它建筑物(如房屋、铁路、水渠等如房屋、铁路、水渠等)干扰扰或防止多占农田；（干扰扰或防止多占农田；（3）为防止沿河路堤受）为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷。水流冲刷和淘刷。用于地形受限，需要收缩坡脚；防止陡坡堤下滑。用于地形受限，需要收缩坡脚；防止陡坡堤下滑。3、路堤挡土墙、路堤挡土墙用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层（需用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层（需要时可分设数道）要时可分设数道）4、山坡挡土墙、山坡挡土墙用于沿河路堤，需要收缩坡脚或防止水流冲淘用于沿河路堤，需要收缩坡脚或防止水流冲淘5.浸水挡土墙浸水挡土墙第

7、二节 挡土墙的类型及适用范围按建筑材料分：石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土，砖砌挡土墙，木质和钢板挡土墙土，砖砌挡土墙，木质和钢板挡土墙按结构形式分：重力式，半重力式，衡重式，悬臂重力式，半重力式，衡重式，悬臂式，扶臂式，锚杆式，拱式，锚定板式，柱板式和式，扶臂式，锚杆式，拱式，锚定板式，柱板式和垛式垛式按照挡土墙的结构形式按照挡土墙的结构形式依靠墙的自重支撑土压力，污工结构。形式简单，施工方便依靠墙的自重支撑土压力，污工结构。形式简单，施工方便A 竖直式竖直式B 俯斜式俯斜式C 仰斜式仰斜式D 折线式折线式E 衡重式衡重式A、B、E多用于路肩墙、路堤墙；多用于路

8、肩墙、路堤墙；C、D多用于路堑墙多用于路堑墙（一）重力式挡土墙（一）重力式挡土墙墙高不宜超过墙高不宜超过12m，干砌挡土墙的高度不宜超过，干砌挡土墙的高度不宜超过6m。高速。高速公路、一级公路不应采用干砌挡土墙。公路、一级公路不应采用干砌挡土墙。1.锚杆式锚杆式 （二）锚定式挡土墙（二）锚定式挡土墙宜用于墙高较大的岩宜用于墙高较大的岩质路堑地段。可用作质路堑地段。可用作抗滑挡土墙。可采用抗滑挡土墙。可采用肋柱式或板壁式单级肋柱式或板壁式单级墙或多级墙。每级墙墙或多级墙。每级墙高不宜大于高不宜大于8m，多级，多级墙的上、下级墙体之墙的上、下级墙体之间应设置宽度不小于间应设置宽度不小于2m的平台。

9、的平台。目目前前国国内内外外岩岩土土工工程程界界广广泛泛采采用用的的锚锚固固体体结结构构类类型型按按粘粘结结材材料料及及受受力力机机理理分分包包括括五五大大类类：第第一一类类为为全全长长粘粘接接锚锚杆杆，如如水水泥泥砂砂浆浆锚锚杆杆、树树脂脂卷卷锚锚杆杆、水水泥泥卷卷锚锚杆杆；第第二二类类为为端端头头锚锚固固型型锚锚杆杆，如如机机械械锚锚固固锚锚杆杆、树树脂脂锚锚固固锚锚杆杆；第第三三类类为为摩摩擦擦型型锚锚杆杆，如如锲锲管管锚锚杆杆、缝缝管管锚锚杆杆、水水胀胀锚锚杆杆；第第四四类类为为自自钻钻式式锚锚杆杆，如如中中空空锚锚杆杆；第第五五类类为为预预应应力力锚锚杆杆（索索），有有拉拉力力型型、

10、压压力力型型、分分散散型型等等。按按锚锚/岩岩相互作用分包括两大类：主动锚和被动锚。相互作用分包括两大类：主动锚和被动锚。调调研研结结果果表表明明，我我国国公公路路部部门门边边坡坡中中采采用用的的锚锚固固体体结结构构类类型型主主要要有有：普普通通水水泥泥（砂砂）浆浆全全长长注注浆浆锚锚杆杆、自自钻钻式式锚锚杆、杆、预应预应力力锚锚索（杆）索（杆）（二）锚定式挡土墙（二）锚定式挡土墙2.锚定板式锚定板式 宜使用在缺少石料地宜使用在缺少石料地区的路肩墙或路堤式区的路肩墙或路堤式挡土墙，但不应建筑挡土墙，但不应建筑于滑坡、坍塌、软土于滑坡、坍塌、软土及膨胀土地区。可采及膨胀土地区。可采用肋柱式或板壁

11、式，用肋柱式或板壁式，墙高不宜超过墙高不宜超过10m。肋柱式锚定板挡土墙肋柱式锚定板挡土墙可采用单级墙或双级可采用单级墙或双级墙，每级墙高不宜大墙，每级墙高不宜大于于6m，上、下级墙，上、下级墙体之间应设置宽度不体之间应设置宽度不小于小于2m的平台。上的平台。上下两级墙的肋柱宜交下两级墙的肋柱宜交错布置。错布置。（三）薄壁式挡土墙（三）薄壁式挡土墙2.扶壁式扶壁式1.悬臂式悬臂式宜在石料缺乏、地基承载力较低的填宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用。墙高不宜超过方路段采用。墙高不宜超过15m。宜在石料缺乏、地基承载力较低的宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用。墙高不宜超过填方路段采用

12、。墙高不宜超过5m。（四）加筋土挡土墙（四）加筋土挡土墙用于一般地区的路肩式挡土墙、用于一般地区的路肩式挡土墙、路堤式挡土墙。但不应修建路堤式挡土墙。但不应修建在滑坡、水流冲刷、崩塌等在滑坡、水流冲刷、崩塌等不良地质地段。高速公路、不良地质地段。高速公路、一级公路墙高不宜大于一级公路墙高不宜大于12m12m，二级及二级以下公路不宜，二级及二级以下公路不宜大于大于20m20m。当采用多级墙时，。当采用多级墙时，每级墙高不宜大于每级墙高不宜大于10m10m，上、，上、下级墙体之间应设置宽度不下级墙体之间应设置宽度不小于小于2m2m的平台。的平台。（五）土钉（钉土）挡土墙（五）土钉（钉土）挡土墙（六

13、）柱板式挡土墙（六）柱板式挡土墙由立柱、挡板、腰梁、腰板、基座和拉杆组成，借助腰板上部填土的重力平衡土体侧压力的挡土墙。（七）桩板式挡土墙（七）桩板式挡土墙用于表土及强风化层较薄用于表土及强风化层较薄的均质岩石地基、挡土的均质岩石地基、挡土墙高度可较大，也可用墙高度可较大，也可用于地震区的路堑或路堤于地震区的路堑或路堤支挡或滑坡等特殊地段支挡或滑坡等特殊地段的治理。的治理。第三节第三节 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计一、挡土墙的布置一、挡土墙的布置1挡土墙位置的选定挡土墙位置的选定 1）路堑挡土墙大多数设在边沟旁；）路堑挡土墙大多数设在边沟旁；2）山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处；）山坡挡土墙

14、应考虑设在基础可靠处；3）当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，）当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙；应优先选用路肩墙；4）若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，）若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙；宜选用路堤墙；5）沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保）沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。2挡土墙的纵向布置挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行

15、，布置后绘成挡土墙正面图挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图 1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式；）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式；2）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置；）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置；3）布置各段挡土墙的基础；）布置各段挡土墙的基础；4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；3挡土墙的横向布置挡土墙的横向布置在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面图上进在墙高最大处、墙身断

16、面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。断面图。4平面布置平面布置 个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况，特别是与挡土墙有干扰

17、的建筑物挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况，特别是与挡土墙有干扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。沉降伸缩缝沉降伸缩缝基地线基地线泄水孔泄水孔路线纵坡路线纵坡锥坡锥坡挡土墙正面图挡土墙正面图二、挡土墙的构造组成二、挡土墙的构造组成（一）墙身构造（一）墙身构造1.墙背墙背 1）仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度）仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度不宜缓于不宜缓于1：0.3，通常在，通常在1：0.151：0.254）衡重式墙适用

18、于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。上墙俯）衡重式墙适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。上墙俯斜墙背的坡度斜墙背的坡度1：0.251：0.45，下墙仰斜墙背在，下墙仰斜墙背在1：0.25左右，上下墙的墙高比一左右，上下墙的墙高比一般采用般采用2：3 3）凸形折线墙背多用于路堑墙，也可用于路肩墙。上下墙的墙高比一般采用）凸形折线墙背多用于路堑墙，也可用于路肩墙。上下墙的墙高比一般采用2：3 2）俯斜墙背适用于路堤墙、路肩墙。常用）俯斜墙背适用于路堤墙、路肩墙。常用1：0.151：0.25，不超过，不超过4m的低墙可的低墙可用垂直墙背用垂直墙背5）其他类型挡土墙的墙

19、背形式可参考有关规范和设计手册）其他类型挡土墙的墙背形式可参考有关规范和设计手册 墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度直接影响挡土墙的高度。墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度直接影响挡土墙的高度。因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为1：0.051：0.20，矮墙可采用陡直墙面；，矮墙可采用陡直墙面；地面平缓时，一般采用地面平缓时，一般采用1：0.201：0.35较为经济。较为经济。2.墙面墙面墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于，干砌不小于60cm。浆砌路肩墙墙顶一般。浆砌路肩

20、墙墙顶一般宜采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚宜采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚40cm。如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙。如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用5号砂浆抹平顶面，砂浆厚号砂浆抹平顶面，砂浆厚2cm。干砌挡。干砌挡土墙墙顶土墙墙顶50cm高度内，应用高度内，应用25号砂浆砌筑，以增加墙身稳定。干砌挡土墙的高度号砂浆砌筑，以增加墙身稳定。干砌挡土墙的高度一般不宜大于一般不宜大于6m。3.墙顶墙顶为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。为为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应

21、设置护栏。为保持土路肩最小宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，二、三级路不小于保持土路肩最小宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，二、三级路不小于0.75m，四级路不小于，四级路不小于0.5m。4.护栏护栏（二）基础构造（二）基础构造1.基础类型基础类型1）大多数挡土墙都直接修筑在天然地基上。）大多数挡土墙都直接修筑在天然地基上。2）当地基承载力不足，地形平坦而墙身较）当地基承载力不足，地形平坦而墙身较高时，为了减小基底压应力和增加抗倾覆高时，为了减小基底压应力和增加抗倾覆稳定性，采用扩大基础。稳定性，采用扩大基础。a）墙趾或墙踵部分加宽；b）钢筋混凝土底板；c）换填地基；d）台阶基础；e）拱形

22、基础3）当地基压应力超过地基承载力过多时，）当地基压应力超过地基承载力过多时，需要的加宽值较大，为避免加宽部分的台需要的加宽值较大，为避免加宽部分的台阶过高，可采用钢筋混凝土底板。阶过高，可采用钢筋混凝土底板。4）地基为软弱土层时，可采用砂砾、碎）地基为软弱土层时，可采用砂砾、碎石、矿渣或灰土等材料予以换填。石、矿渣或灰土等材料予以换填。5）当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为）当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬岸石时，可设置台阶基础，以减少基坑开岸石时，可设置台阶基础，以减少基坑开挖和节省圬工。挖和节省圬工。6）如地基有短段缺

23、口）如地基有短段缺口(如深沟等如深沟等)或挖基或挖基困难困难(如需水下施工如需水下施工)，可采用拱形基础。，可采用拱形基础。2.基础埋置深度基础埋置深度 对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：(1)无冲刷时，应在天然地面以下至少无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；(2)有冲刷时，应在冲刷线以下至少有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；(3)受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过。当冻深超过1m时，采时，采用用1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻，但基底应夯填一定厚度的砂

24、砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。对于岩石地基，应清除表面风化层，将基底嵌入岩层一定深度。当风化层对于岩石地基，应清除表面风化层，将基底嵌入岩层一定深度。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。风化层中。当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定

25、性验算，将基础底面埋置在滑动面以下，或采用其它措施，以防止滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下，或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。挡土墙滑动。（三）排水设施（三）排水设施浆砌块浆砌块(片片)石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔(图图a)。墙高时，可在墙。墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔上部加设一排汇水孔(图图b)。孔眼间距一般为。孔眼间距一般为23m，对于浸水挡土墙孔，对于浸水挡土墙孔眼间距一般眼间距一般1.01.5m，干旱地区可适当加大，孔眼上下错开布置。下排，干旱地区可适当加大，孔眼上下错开布置。下排排水孔的出口应高出墙前地面或墙前水位排水孔的出口应高出

26、墙前地面或墙前水位0.3m；为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道阻塞。当墙背水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道阻塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m的范围内铺设厚度不小于的范围内铺设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层的砂卵石排水层(图图c)（四）沉降缝与伸缩缝（四）沉降缝与伸缩缝 设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔设计时，

27、一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔1015m设置设置一道，兼起两者的作用，缝宽一道，兼起两者的作用，缝宽23cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m，当墙，当墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。干砌挡土墙，缝的两侧应选用平整石料砌筑，使成垂直通缝干砌挡土墙，缝的两侧应选用平整石

28、料砌筑，使成垂直通缝 一、一般条件下库伦主动土压力计算一、一般条件下库伦主动土压力计算（一）库仑理论的假设（一）库仑理论的假设1.假设墙背填料为均质散粒体，假设墙背填料为均质散粒体，仅有内摩擦力，而无粘聚力。仅有内摩擦力，而无粘聚力。2.当墙背向外移动或饶墙趾外倾时，墙背填料会出现一通过墙当墙背向外移动或饶墙趾外倾时，墙背填料会出现一通过墙踵的破裂面，设为平面。踵的破裂面，设为平面。3.破裂面上的土楔为刚性体。破裂面上的土楔为刚性体。第第4节节 挡土墙土压力计算挡土墙土压力计算（二）库仑主动土压力公式的推导（二）库仑主动土压力公式的推导（破裂面交于内边坡时）破裂面交于内边坡时）1.力的大小力的

29、大小由正弦定理：由正弦定理：2.最大主动土压力最大主动土压力最危险破裂面的确定最危险破裂面的确定当参数当参数、固定时，固定时，Ea随破裂面的位置而变化，随破裂面的位置而变化，即即Ea是破裂角是破裂角的函数。为求最大土压力的函数。为求最大土压力Ea，可以用求驻，可以用求驻点的办法，得到如上图边界条件点的办法，得到如上图边界条件 的最大土压力公式和最危的最大土压力公式和最危险破裂角如下：险破裂角如下：Pcossincos(）sin coscos（）Q=cos()cos（）cos(）cos（）Rcos sincos(）sincos（）cos 3.力的方向和作用点力的方向和作用点1）力的方向）力的方向

30、静力平衡状态决定其与墙背法线夹角等于内摩擦角静力平衡状态决定其与墙背法线夹角等于内摩擦角2）力的作用点）力的作用点舍弃土楔为刚体的假设，引用土楔为松散体假设，土压力对舍弃土楔为刚体的假设，引用土楔为松散体假设，土压力对高度求导，绘出土压应力分布图，力的作用点在压应力分布高度求导，绘出土压应力分布图，力的作用点在压应力分布图的形心处。图的形心处。4.破裂面位于其他位置的库仑表达式破裂面位于其他位置的库仑表达式由于静力平衡条件不变，破裂面交于路基表面和外边坡时，由于静力平衡条件不变，破裂面交于路基表面和外边坡时，只需要改变土楔重力只需要改变土楔重力G的表达式，同时在土压应力分布图中的表达式，同时在

31、土压应力分布图中叠加车辆荷载，就能得到类似的表达式。如下图：叠加车辆荷载，就能得到类似的表达式。如下图：破裂面交于外边坡破裂面交于外边坡 二、大俯角墙背的主动土压力二、大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法（一）出现第二破裂面的条件（一）出现第二破裂面的条件1）墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角。）墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角。（即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现）（即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现）2）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力（即：使破裂面棱体不沿墙背或假象墙背下滑）（即：使

32、破裂面棱体不沿墙背或假象墙背下滑）衡重式挡土墙上墙土压力分析图衡重式挡土墙上墙土压力分析图三、折线形墙背的土压力计算三、折线形墙背的土压力计算（一）上墙土压力（一）上墙土压力不考虑下墙影响不考虑下墙影响,按照俯斜墙背计算土压力按照俯斜墙背计算土压力,衡重式考虑是否出现第二破裂面衡重式考虑是否出现第二破裂面以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙，分别计算取两者矢量和，分别计算取两者矢量和（二）下墙土压力计算（二）下墙土压力计算1.延长墙背法延长墙背法在上墙土压力算出后，延长下在上墙土压力算出后，延长下墙墙背交于填土表面墙墙背交于填土表面C，以，以BC为假想墙

33、背，根据延长墙背的为假想墙背，根据延长墙背的边界条件，用相应的库伦公式边界条件，用相应的库伦公式计算土压力，并绘出墙背应力计算土压力，并绘出墙背应力分布图，从中截取下墙分布图，从中截取下墙BB 部分部分的应力图作为下墙的土压力。的应力图作为下墙的土压力。将上下墙两部分应力图叠加，将上下墙两部分应力图叠加，即为全墙土压力即为全墙土压力 2.力多边形法力多边形法在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，应构成矢量闭合的力在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，应构成矢量闭合的力多边形。在算得上墙土压力多边形。在算得上墙土压力E1后，就可绘出下墙任一破裂面力多边形。利用力多

34、边后，就可绘出下墙任一破裂面力多边形。利用力多边形来推求下墙土压力形来推求下墙土压力 八、墙背填土上的附加荷载八、墙背填土上的附加荷载（一）车辆荷载（一）车辆荷载换算土柱换算土柱q 车辆荷载附加荷载强度，墙高小于车辆荷载附加荷载强度，墙高小于 2 m，取，取 20kN/m2；墙高大于；墙高大于 10 m，取取10kN/m2；墙高在；墙高在 210m 之间时，附加荷载强度用直线内插法计算之间时，附加荷载强度用直线内插法计算（二）其他荷载（二）其他荷载作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载强度规定为作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载强度规定为 3kN/m2作用于挡墙栏杆顶的水平推力采用作用于挡墙栏杆顶的水

35、平推力采用 0.75kN/m，作用于栏杆扶手上的竖向力采用，作用于栏杆扶手上的竖向力采用 1kN/m是否考虑附加荷载由实际情况决定是否考虑附加荷载由实际情况决定（一）作用在挡土墙上的力系（一）作用在挡土墙上的力系三、重力式挡土墙设计验算三、重力式挡土墙设计验算原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合 一般地区一般地区 仅考虑主要力系仅考虑主要力系 浸水地区浸水地区 考虑附加力考虑附加力 地震区地震区 考虑地震力考虑地震力（二）不同条件下荷载组合（二）不同条件下荷载组合（三）挡土墙结构分析的方法（三）挡土墙结构分析的方法承载力极限状态是当挡土墙

36、出现以下任何一种状态，即认为超过了承载力承载力极限状态是当挡土墙出现以下任何一种状态，即认为超过了承载力极限状态：极限状态：1）整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡；）整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡；2）挡土墙构件或连接部件因材料强度超过而破坏，或因过度塑性变形而）挡土墙构件或连接部件因材料强度超过而破坏，或因过度塑性变形而不适于继续承载；不适于继续承载；3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。1.结构的承载力极限状态和正常使用极限状态结构的承载力极限状态和正常使用极限状态正常使用极限状态是挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使

37、用正常使用极限状态是挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：极限状态：1）影响正常使用或外观变形；）影响正常使用或外观变形；2）影响正常使用或耐久性的局部破坏（包括裂缝）；）影响正常使用或耐久性的局部破坏（包括裂缝）；3）影响正常使用的其它特定状态。）影响正常使用的其它特定状态。我国现行规范规定公路挡土墙的构件分析采用承载力极限状态的我国现行规范规定公路挡土墙的构件分析采用承载力极限状态的分项安全分项安全系数法系数法为主为主的设计法，表达式为：的设计法，表达式为：结结构重要性系数构重要性系数;垂直恒垂直恒载载引起的效引起的效应应分分项项系数；系数；恒恒载载及汽及汽车车活活载载的

38、土的土压压力效力效应应分分项项系数系数;其它荷载效应分项系数其它荷载效应分项系数;恒载效应；恒载效应；恒载及汽车活载的土压力效应；恒载及汽车活载的土压力效应；其它荷载效应其它荷载效应;抗力安全系数；抗力安全系数；构件抗力标准值；构件抗力标准值；结构或结构构件几何参数的设计值结构或结构构件几何参数的设计值.式中的设计基本变量通过式中的设计基本变量通过概率分析取其代表值，而概率分析取其代表值，而以分项系数来反映它们的以分项系数来反映它们的变异性。变异性。承载能力极限状态作用（或荷载）分项系数承载能力极限状态作用（或荷载）分项系数重力式挡土墙设计与验算重力式挡土墙设计与验算验算分析内容验算分析内容1

39、.挡土墙滑动稳定性验算挡土墙滑动稳定性验算GEyExEpa a0或或N作用于基底上合力的竖向分力；作用于基底上合力的竖向分力；墙前被动土压力的墙前被动土压力的0.3倍。倍。规范规范建议建议：设计分析采用极限状：设计分析采用极限状态设计表达式，按照总安全系数态设计表达式，按照总安全系数法来校准计算结果。法来校准计算结果。2.挡土墙滑倾覆稳定性验算挡土墙滑倾覆稳定性验算或或3.基底合力偏心矩和基基底合力偏心矩和基底压应力验算底压应力验算EpExEaEyGZpZxZyZpB/6B/6e0B/2B/6土质地基偏心矩不应大于土质地基偏心矩不应大于 B/6；岩石地基不应大于；岩石地基不应大于 B/4否则应

40、从新拟定挡土墙断面。否则应从新拟定挡土墙断面。应力重分布应力重分布对于岩石地基，对于岩石地基，（五）增加挡土墙稳定性的措施（五）增加挡土墙稳定性的措施 1.增加抗滑稳定性的方法增加抗滑稳定性的方法土质地基，不陡土质地基，不陡1:5；岩石地基，；岩石地基，不陡于不陡于1:3 凸榫的高度按照抗滑稳定性要求设计，凸榫的高度按照抗滑稳定性要求设计，高宽比满足污工刚性角的要求高宽比满足污工刚性角的要求倾斜基底倾斜基底凸榫基底凸榫基底（五）增加挡土墙稳定性的措施（五）增加挡土墙稳定性的措施 2.增加抗倾覆稳定性的方法增加抗倾覆稳定性的方法 展宽墙趾展宽墙趾 改变墙面及墙背坡度改变墙面及墙背坡度 改变墙身断面类型改变墙身断面类型