自用边坡工程锚杆索挡墙支护.pptx

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1、锚杆挡墙类型根据挡墙的结构型式可分为：板肋式锚杆挡墙 格构式锚杆挡墙 排桩式锚杆挡墙根据锚杆的类型可分为：非预应力锚杆挡墙 预应力锚杆（索）挡墙7.1 7.1 概述概述（2/12）第1页/共50页（1）排桩式锚杆挡土墙 又称桩锚结构体系，它由竖桩(立柱)、岩石锚杆、面板、压顶梁、连系梁等构件组成。竖桩(立柱)和岩石锚杆组成承载体系,面板、压顶梁、连系梁等构件组成构造体系,承载体系和构造体系共同组成桩锚支挡结构体系。面板的作用主要是围护承载体系之间的土体,使其不致塌落,以保持墙面的美观。压顶梁和连系梁的主要作用是协调各榀承载体系间的受力条件,同时加强桩锚结构体系的整体刚度。7.1 7.1 概述概

2、述（3/12）第2页/共50页7.1 7.1 概述概述（4/12）第3页/共50页 （2）板肋式锚杆挡土墙 由带竖肋的板和灌浆锚杆组成，竖肋可向里，也可向外。板肋式锚杆挡土墙适用于挖方地段，当开挖后边坡稳定性较差时，可采用“逆作法”施工，即开挖到一定深度，施工锚杆，绑扎钢筋，墙面板灌注混凝土；待每一层结构达到一定强度后再开挖下一层，重复各步骤。7.1 7.1 概述概述（5/12）第4页/共50页7.1 7.1 概述概述（6/12）第5页/共50页（3）格构式锚杆挡土墙 由现浇网状的钢筋混凝土格架梁和灌注锚杆组成。垂直型墙面可用于稳定性和整体性较好的岩石边坡；后仰型墙面可用于各类岩石边坡和稳定性

3、较好的土质边坡。格架内墙面根据边坡岩土条件及整体稳定状态，可采用网喷混凝土封面或绿化处理。当开挖后边坡稳定性较差时可采用“逆作法”施工。7.1 7.1 概述概述（7/12）第6页/共50页7.1 7.1 概述概述（8/12）第7页/共50页7.1 7.1 概述概述（9/12）第8页/共50页7.1 7.1 概述概述（10/12）第9页/共50页锚杆（索）挡墙的选用1、下列边坡宜采用排桩式锚杆挡墙支护：（1）位于滑坡区或切坡后可能引发滑坡的边坡；（2）切坡后可能沿外倾软弱结构面滑动，破坏后果严重的边坡：（3）高度较大、稳定性较差的土质边坡：（4）边坡塌滑区内有重要建筑物基础的类岩质边坡和土质边坡

4、。2、在施工期稳定性较好的边坡，可采用板肋式或格构式锚杆挡墙。3、对填方锚杆挡墙，在设计和施工时应采取有效措施防止新填方土体造成的锚杆附加拉应力过大。高度较大 的新填方边坡不宜采用锚杆挡墙方案。7.1 7.1 概述概述（11/12）第10页/共50页锚杆挡墙设计内容：侧向岩土压力计算；挡墙结构内力计算；立柱嵌入深度计算；锚杆计算和构造设计；挡板、立柱（肋柱或排桩）及其基础设计；边坡变形控制设计；整体稳定性分析；施工方案建议和监测要求。7.1 7.1 概述概述（12/12）第11页/共50页内容1、锚杆挡土墙的布置原则2、设计荷载及分布3、肋柱的支点反力和内力计算4、锚杆和挡土板的内力计算7.2

5、7.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（1/23）第12页/共50页（一）锚杆挡土墙的布置1、锚杆挡土墙根据地形可采用单级或多级。在多级墙上、下两级墙之间可设置平台。2、排桩式锚杆挡墙的肋柱间距一般为23m。板肋式锚杆挡墙肋柱的间距一般为38m。格构式锚杆挡土墙的间距一般为35m。3、每级肋柱上的锚杆层数，可设计为一层或多层。为了防止出现“群锚”现象，上下排间距不宜小于2.5m，水平间距不小于2m。7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（2/23）第13页/共50页 锚杆与水平面的夹角不宜大于450，一般在100350之间 每层锚杆宜向

6、下倾斜，锚杆轴线与水平面夹角小于100后，锚杆外端灌浆饱满度难以保证，因此夹角一般不宜小于100。由于锚杆水平抗拉力等于拉杆强度与锚杆倾角余弦值的乘积，锚杆倾角过大时，有效水平拉力下降过多，同时将对锚肋作用较大的垂直分力，该垂直分力在肋柱基础设计时不能忽略，同时对施工期锚杆挡土墙的竖向稳定不利。7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（3/23）第14页/共50页（二）设计荷载及分布 作用于锚杆挡土墙的墙背土压力的理论值，可按库仑主动土压力计算。多级锚杆挡土墙墙背的土压力当考虑上级墙对下级墙的影响时，各级墙应分别按库仑公式计算;如果不考虑上级墙对下级墙的影响，也可

7、按延长墙背法进行简化计算。参考：李海光等编著新型支挡结构设计与工程实例P129-1327.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（4/23）第15页/共50页1、根据库仑公式计算各级锚杆墙侧向土压力理论值7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（5/23）第16页/共50页7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（6/23）第17页/共50页7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（7/23）第18页/共50页7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计

8、算（8/23）第19页/共50页7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（9/23）第20页/共50页2.按延长墙背法计算土压力 计算上级各墙时，视下级墙为稳定结构，可不考虑上级墙对下级墙的影响;土压力根据各级墙的位置分别计算，土压力分布图形如右图示：7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（10/23）第21页/共50页7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（11/23）第22页/共50页3、土压力的修正计算（1）建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）中规定坡顶无建筑物且不需进行边坡变形控

9、制的锚杆挡土墙，其侧向土压力可按下式计算：式中：土压力修正系数，应根据岩土类别和锚杆类型按下表采用。7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（12/23）第23页/共50页（2）铁路路基支挡结构设计规范（TB 10025-2001）中的规定：肋柱设计时，土压力的增大系数（相当于以前的附加安全系数）为1.23，由于设计中一般并未考虑肋柱间的“拱效应”，故计算挡土板的土压力时可不考虑增大系数。（3）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）中对边坡支挡结构土压力计算的规定：主动土压力增大系数：当边坡高度小于5m时宜取1.0；高度为5-8m时取1.1；高度大于8

10、m时取1.2。7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（13/23）第24页/共50页4、土压力的分布 确定岩土自重产生的锚杆挡墙侧压力分布，应考虑锚杆层数、挡墙位移大小，支护结构刚度和施工方法等因素，可简化为三角形、梯形或当地经验图形。填 方 式 锚 杆 挡 墙 和 单 排 锚 杆 的 土 层 锚 杆 挡 墙 的侧压力，可近似按库仑理论取为三角形分布。对岩质边坡以及坚硬、硬塑状粘土和密实、中密砂土类边坡，当采用逆作法施工的、柔性结构的多层锚杆挡墙时，侧压力分布可近似按右图 确定。岩质边坡土岩质边坡土压力分布图压力分布图土质边坡土土质边坡土压力分布图压力分布图7.

11、27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（14/23）第25页/共50页图中 按下式计算:岩质边坡：土质边坡：式中:侧向岩土压力水平分力标准值（）；侧向岩土压力合力水平分力标准值（）；H挡墙高度（m）。7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（15/23）第26页/共50页（三）锚杆挡墙的内力计算1、岩质边坡以及坚硬、硬塑状粘土和密实、中密砂土类边坡的锚杆挡墙，立柱和锚杆的水平分力可按下列规定计算：（1）立柱可按支承于刚性锚杆上的连续梁计算内力；当锚杆变形较大时立柱宜按支承于弹性锚杆上的连续梁计算内力；（2）根据立柱下端的嵌岩程度，可按铰

12、结端或固定端考虑；当立柱位于强风化岩层以及坚硬、硬塑状粘土和密实、中密砂土边坡内时，其嵌入深度可按等值梁法计算。2、除坚硬、硬塑状粘土和密实、中密砂土类外的土质边坡锚杆挡墙，结构内力宜按弹性支点法计算。当锚固点水平变形较小时，结构内力可按静力平衡法或等值梁法计算。7.27.2 锚杆挡土墙设计荷载及内力计算锚杆挡土墙设计荷载及内力计算（16/23）第27页/共50页3、根据挡板与立柱联结构造的不同，挡板可简化为支撑在立柱上的水平连续板、简支板或双铰拱板；设计荷载可取板所处位置的岩土压力值。岩质边坡挡墙或坚硬、硬塑状粘土和密实、中密砂土等且排水良好的挖方土质边坡挡墙，可根据当地的工程经验考虑两立柱

13、间岩土形成的卸荷拱效应。4、当锚固点变形较小时，钢筋混凝土格构式锚杆挡墙可简化为支撑在锚固点上的井字梁进行内力计算；当锚固点变形较大时，应考虑变形对格构式挡墙内力的影响。第28页/共50页1、适用范围对板肋式和桩锚式挡墙，当立柱（肋柱和桩）入土深度较小或坡脚土体较软弱时，可视立柱下端为自由端，按静力平衡法计算。当立柱入土深度较大或为岩层或坡脚土体较坚硬时，可视立柱下端为固定端，按等值梁法计算。2、基本假定：采用从上到下的逆作法施工；假定上部锚杆施工后开挖下部边坡时，上部分的锚杆内力保持不变；立柱在锚杆处为不动点。7.3 7.3 土质边坡的土质边坡的静力平衡法和等值梁法静力平衡法和等值梁法（1/

14、7）第29页/共50页3、静力平衡法计算立柱内力和锚杆水平分力（1）锚杆水平分力可按下式计算7.3 7.3 土质边坡的土质边坡的静力平衡法和等值梁法静力平衡法和等值梁法（2/7）第30页/共50页（2）最小入土深度 Dmin确定7.3 7.3 土质边坡的土质边坡的静力平衡法和等值梁法静力平衡法和等值梁法（3/7）第31页/共50页(3)立柱入土深度计算：式中:增大系数，对一、二、三级边坡分别为 1.5、1.40、1.30：D立柱入土深度（m）；挡墙最低一排锚杆设置后，开挖高度为边坡高度时立柱的最小入土深度（m）。(4)立柱的内力 可根据锚固力和作用于支护结构上侧压力按常规方法计算。7.3 7.

15、3 土质边坡的土质边坡的静力平衡法和等值梁法静力平衡法和等值梁法（4/7）第32页/共50页4、等值梁法计算立柱内力和锚杆水平分力（1）确定反弯点（2）计算第 j 层锚杆的水平分力：7.3 7.3 土质边坡的土质边坡的静力平衡法和等值梁法静力平衡法和等值梁法（5/7）第33页/共50页（3）确定立柱的最小入土深度 Dmin：（4）立柱设计嵌入深度仍按下式计算：（5）立柱的内力可根据锚固力和作用于支护结构上的侧压力按常规方法计算。7.3 7.3 土质边坡的土质边坡的静力平衡法和等值梁法静力平衡法和等值梁法（6/7）第34页/共50页5、计算挡墙后侧向压力时，在坡脚地面以上部分计算宽度应取立柱间的

16、水平距离，在坡脚地面以下部分计算宽度对肋柱取 1.5b0.5（其中 b 为肋柱宽度），对桩取 0.9（1.5D0.5）（其中 D 为桩直径）。6、挡墙前坡脚地面以下被动压力，应考虑墙前岩土层稳定性、地面是否无限等情况，按当地工程经验折减使用。7.3 7.3 土质边坡的土质边坡的静力平衡法和等值梁法静力平衡法和等值梁法（7/7）第35页/共50页(一)荷载组合及荷载分项系数的确定1、根据国家现行的相关规范，支挡结构的重要性系数的取值：安全等级为一级的边坡取1.1；二、三级边坡取1.0。设计中挡土板的安全系数可取1.0。2、进行支挡结构的稳定性计算时，荷载效应组合采用承载能力极限状态的基本组合，但

17、其荷载分项系数均取1.0，组合系数应符合建筑结构荷载规范(GB 50009-2001)的规定。7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（1/11）第36页/共50页3、肋柱和挡土板的承载能力极限状态计算按荷载效应的基本组合，组合的形式及组合系数按建筑结构荷载规范(GB 500092001)中3.2.3条的规定。荷载分项系数一般由永久荷载效应控制，取1.35；当由可变荷载控制时，应取1.2。4、肋柱和挡土板正常使用极限状态的验算(裂缝宽度和挠度)，荷载效应组合应采用正常使用极限状态的准永久组合。永久荷载产生的效应采用标准值，可变荷载产生的效应乘以准永久系数。7.4

18、7.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（2/11）第37页/共50页(二)正截面、斜截面设计1、正截面设计中弯矩的标准值应选择各支点弯矩和每跨的跨中最大弯矩，肋柱和格构为双面配筋，配筋不仅要满足正截面的承载力要求，还应满足最小配筋率的要求。按受弯构件设计，根据正负弯矩的位置按单筋梁设计。立柱、肋柱和格构的截面形状通常为矩形，其正截面受弯承载力的计算公式如下：7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（3/11）第38页/共50页混凝土受压区高度按下式计算：混凝土受压区高度还应符合下列条件：纵向受拉钢筋屈服与受压区混凝土破坏同时发生时的相

19、对受压区高度 按下式计算：7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（4/11）第39页/共50页2、斜截面承载力设计时，应选择各支点处的剪力作为标准值，箍筋的配置除满足斜截面的承载力要求外，还应满足最小配筋率的要求和构造要求。箍筋的布置应按照“支点较密跨中较稀”的原则。支点受力较大时，可按混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)7.5节中的相关条文配置弯起钢筋。7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（5/11）第40页/共50页(三)裂缝最大宽度和挠度验算 肋柱和板均应按混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)7

20、.4节进行裂缝最大宽度和挠度验算。1、荷载效应的准永久组合形式(组合中设计值仅仅适合于荷载与荷载效应为线性的情况)7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（6/11）第41页/共50页2、正常使用极限状态按下式验算：SC式中：C结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，在肋柱和板的设计中为变形(挠度)和裂缝宽度。7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（7/11）第42页/共50页3、裂缝最大宽度 (1)肋柱和挡土板的最大裂缝宽度计算按混凝土结构设计规范(GB50010-2002)第8.1.2条执行。按荷载效应的标准组合计算的钢筋

21、混凝土构件纵向受拉钢筋应力的等效应力公式如下：7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（8/11）第43页/共50页(2)最大裂缝宽度应满足：(3)当裂缝宽度不满足要求时，应减小钢筋直径或增大钢筋的配筋率。7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（9/11）第44页/共50页4挠度验算(1)肋柱和挡土板的短期刚度Bs按混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)公式(8.2.3.1)计算：7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（10/11）第45页/共50页(2)肋柱和挡土板的刚度B按混凝土结

22、构设计规范(GB 50010-2002)第8.2.2条计算：(3)根据肋柱和挡土板的刚度用结构力学的方法计算挠度。7.47.4锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计锚杆挡墙肋柱和挡土板的结构设计（11/11）第46页/共50页1、锚杆挡墙支护结构立柱的间距宜采用 28m。2、锚杆挡墙支护中锚杆的布置应符合下列规定：（1）锚杆上下排垂直间距不宜小于 2.5m，水平间距不宜小于 2m：（2）当锚杆间距小于上述规定或锚固段岩土层稳定性较差时，锚杆宜采用长短相间的方式布置；（3）第一排锚杆锚固体上覆土层的厚度不宜小于 4m，上覆岩层的厚度不宜小于 2m；（4）第一锚点位置可设于坡顶下 1.52m 处；（5）锚

23、杆的倾角宜采用 1035；（6）锚杆布置应尽量与边坡走向垂直，并应与结构面呈较大倾角相交；（7）立柱位于土层时宜在立柱底部附近设置锚杆。7.5 7.5 锚杆挡墙构造设计锚杆挡墙构造设计（1/3）第47页/共50页3、立柱、挡板和格构梁的混凝土强度等级不应低于 C20。4、立柱的截面尺寸除应满足强度、刚度和抗裂要求外，还应满足挡板（或拱板）的支座宽度、锚杆钻孔和锚固等要求。肋柱截面宽度不宜小于 300mm，截面高度不宜小于 400mm；钻孔桩直径不宜小于 500mm，人工挖孔桩直径不宜小于 800mm。5、立柱基础应置于稳定的地层内，可采用独立基础、条形基础或桩基础等形式。6、对永久性边坡，现浇

24、挡板和拱板厚度不宜小于 200mm。7.5 7.5 锚杆挡墙构造设计锚杆挡墙构造设计（2/3）第48页/共50页7、锚杆挡墙立柱宜对称配筋；当第一锚点以上悬臂部分内力较大或柱顶设单锚时，可根据立柱的内力包络图采用不对称配筋作法。8、格构梁截面尺寸应按强度、刚度和抗裂要求计算确定，且格构梁截面宽度和截面高度不宜小于 300mm。9、永久性锚杆挡墙现浇混凝土构件的温度伸缩缝间距不宜大于 2025mm.10、锚杆挡墙立柱的顶部宜设置钢筋混凝土构造连梁。11、当锚杆挡墙的锚固区内有建（构）筑物基础传递的较大荷载时，除应验算挡墙的整体稳定性外，还应适当加长锚杆，并采用长短相间的设置方法。7.5 7.5 锚杆挡墙构造设计锚杆挡墙构造设计（3/3）第49页/共50页感谢您的观看！第50页/共50页