支挡结构设计结课作业.docx

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支挡结构设计结课作业

支挡结构设计结课作业

班级交建一班

姓名张三强

学号09300129

成绩

挡土墙

挡土墙的发展状况

挡土墙是特种结构中非常重要的结构，是建筑工程、道桥工程、矿山工程和码头工程当中应用很广的一种支挡结构。

本文是介绍挡土墙的选择种类，和各类型适合的环境因素，即各种挡土墙的适用性分析，以及设计时应该注意的哪些方面的问题。

后附设计实例。

关键词：

挡土墙，设计种类，适用性，环境因素，设计实例。

正文：

一，我们首先得了解什么是挡土墙及其作用。

挡土墙是指支承路，填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基地；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。

挡土墙主要起到支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的作用。

二，还需知道挡土墙的分类和各类的特点。

常用的挡土墙型式有：

重力式、悬壁式和扶壁式还有加筋土挡土墙。

重力式挡土墙一般用块石、砖或素混凝土筑成，它是靠挡土墙本身所受到的重力保持稳定，通常用于h<5m的低挡土墙。

重力式挡土墙有以下介个特点：

结构简单，施工方便；施工工期短；能就地取材；对地基承载力要求高；沉降量大，工程量大。

重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜、俯斜、直立三种类型。

一下为个类型的区别和适应的要求：

再1．按土压力理论，仰斜墙背的主动土压力最小，而俯斜墙背的主动土压力最大，垂直墙背位于两者之间。

2．如挡土墙修建时需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而俯斜墙背后需要回填土，因此，重力式挡土墙的计算内容及稳定性研究摘要：

本文通过对重力式挡土墙的施工经验分析，提出挡土墙设计中的重点问题，并提供较为合理的构筑建议与措施。

在土建工程中，经常用挡土墙来支挡上下高差的土体，而重力式挡土墙是用得较多的一种形式。

挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。

因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算2重力式挡土墙的计算内容从安全地角度考虑，当埋入土中不算很深时，作用于挡土墙上的荷载有主动土压力、挡土墙自重、墙面埋入土中部分所受的被动土压力，一般可忽略不计。

重力式挡土墙的计算内容主要进行稳定性验算、地基承载力验算和墙身强度验算。

2.1挡土墙的稳定验算及强度验算挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。

因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算（采用容许应力法）。

2.2墙身截面强度验算通常选取一、两个截面进行验算。

验算截面可选在基础底面、12墙高处或上下墙交界处等。

墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。

剪应力虽然包括水平剪应力和斜剪应力两种，重力式挡土墙只验算水平剪应力。

2.3基底应力及偏心验算基底的合力偏心距e计算公式为：

e=B2-Zn=B2-（WZw+EyZx-ExZy）（W+Ey）在土质地基上，e≤B6；在软弱岩石地基上，e≤B5；在不易风化的岩石地基上，e≤B4。

3挡土墙稳定性增大的措施设计、验算之后，为保证挡土墙的安全性，必须采取必要的措施。

3.1倾覆稳定性增大的措施为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，可以在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底，以增大稳定力臂。

另外可以改变墙背或墙面的坡度,以减小土压力或增大力臂。

改变墙身形式,如采用衡重式、拱桥式等。

3.2滑动稳定性增大的措施重力式抗滑挡土墙的墙背坡度一般采用1:

0.25，墙后常设卸荷平台，墙基一般做成倒坡或台阶形，墙高和基础的埋深必须按地基的性质，承载力的要求,地形和水文地质等条件,通过验算来确定。

此外，为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地质条件的变化和墙高，墙身断面的变化而设置沉降缝和伸缩缝。

3.3挡土墙的排水处理措施挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。

挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。

总之挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，考虑重力式挡土墙设计要点时，应与其他工程方案进行技术经济比较，分析其技术的可行性及经济的合理性，按照国家技术规范组织工程的实施，才能建造出优质的重力式挡土墙工程。

地面排水可设置地面排水沟，引排地面水。

夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌，对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固,以防止边沟水渗入基础。

墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水，浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。

结束语：

挡土墙是水利防护工程的重要组成部分。

而在水利工程建设中，重力式挡土墙的应用更为广泛。

挡土墙设计时，应进行详细地调查、勘测，确定构造物的形式与尺寸，运用合适的理论计算土压力，并进行稳定性和截面强度方面的验算，采取合理、可行的措施，以保证挡土墙的安全性。

。

挡墙的验算方法有二种：

一种是采用分项安全系数的极限状态法，另一种是总安全系数的容许应力法。

挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。

土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。

计算土压力的理论和方法很多。

由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算，且一般情况下计算结果均能满足工程要求，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。

挡土墙的形式多种多样，对于支

挡土墙是公路工程中广泛采用的一种构造物，特别在山区公路中，应用更为广泛。

本文主要介绍采用容许应力法进行挡土墙设计的情况，分析山区公路挡土墙设计中的重点问题，并提出了较为合理可行的建议与措施。

关键词：

山区公路挡土墙设计土压力库伦理论稳定截面强度措施1前言公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。

在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。

挡土墙的形式多种多样，按其结构特点，可分为：

石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型；按其中路基横断面上的位置，又可分：

路肩墙、路堤墙及路堑墙；按所处的环境条件，又可分为：

一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。

考虑挡土墙设计方案时，应与其他工程方案进行技术经济比较，分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性，然后才确定设计方案，并根据实际情况进行挡土墙的1选型。

在山区公路中，由于地形条件复杂，地势更为陡峭，因此，挡土墙的应用更为广泛

挡土墙的概念及其作用1.1挡土墙的概念挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡，以保持土体稳定的建筑物。

在公路工程中，它被广泛应用于支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等[1]。

1.2挡土墙的概念主要起到以下作用：

（1）收缩路堤坡脚，减少填方数量和占地面积，保证路堤稳定；

（2）避免沿河路基挤缩河床，防止水流冲刷路基；（3）降低挖方边坡高度，减少挖方数量，避免山体失稳滑坍；（4）防止山体覆盖层下滑和整治滑坡[2]；（5）防止隧道洞口坍方；（6）便于桥梁与路堤相接；（7）保护古建筑或其他特殊需要[3]。

2挡土墙的发展史在古代反复的实践中，人们总结出了关于挡土墙的丰富的经验并世代相传，从中国的古长城、古代观星台、古栈道的两侧、古墓及古墓周边的古驿道，均可以看到古人修筑的挡土墙的痕迹。

在近代，挡土墙更是被广泛应用于各种土木及建筑中，特别是公路、铁道的路基工程，市政园林工程，建筑工程，水利水电工程，水土保持工程中。

挡土墙可以说是随着现代工业、交通、建筑、市政、矿山、水利、环保工程发展而迅速发展起来的[4]。

竖向预应力锚杆挡土墙是重力式挡土墙与竖向设置的预应力锚杆组合形成的一种新型支挡构造物，如图1所示。

重力式锚杆挡土墙是在重力式挡土墙的基础上，利用锚杆技术形成的另一种新型支挡构造物，如图2所示。

图1竖向预应力锚杆挡土墙图2重力式锚杆挡土墙近年来，在传统挡土墙结构形式的基础上，还研究开发了新结构形式，如倒Y形挡土墙和U形挡土墙。

倒Y形挡土墙是日本神户大学田中博士发明的，首先把混凝土预制成1～4m不同尺寸的砌块，再将预制砌块组合铺筑在碎石基础上，回填碎石构成挡土墙。

倒Y形挡土墙在力学上具有抗滑动、抗倾覆性能的特点，另外还具有排水性好，防止地下水位侵蚀的优点。

U形挡土墙在结构上类似于悬臂式挡土墙，它把侧壁与底板连成整体，构成字母“U”形。

在挖方地段需要将路面铺筑在地下水位以下时，可以采用U形挡土墙。

设计时，与传统挡土墙不同之处在于应考虑水压力的影响，同时必须进行上浮稳定性分析。

U形挡土墙底板比传统挡土墙宽，可看成弹性地基梁。

当地下水位较高时，为保证上浮稳定性也可加厚底板或横向悬出。

在研究开发新的结构的同时，开发应用新材料、新工艺也是挡土墙发展的新趋势。

加筋土挡土墙常用的筋材是条带式，而网状加筋及土工合成材料平面加筋可有效提高填土和加筋之间的摩擦作用，从而提高挡土墙的稳定性。

除此之外，由于填土的固结沉降，改变了加筋的受力条件，还使得加筋拉力与墙面板基础压力在增大，所以一些国家在墙面板和加筋连接部位安装了可上下滑动的机构来调整墙面板和填土之间的不均匀沉降。

锚杆挡土墙中使用锚索代替传统锚杆，形成锚索挡土墙。

目前锚索在防护、加固工程中应用十分广泛。

为了满足上部荷载的支承力，可减轻墙后填料，因而墙后填料越轻越能减小墙基支承力和墙背土压力。

对于软弱地基上的挡土墙，为防止滑移，可利用高炉炉渣等轻质填料，也可采用空心结构物（如箱、管等形式）。

伴随着聚合物的广泛的应用，泡沫聚苯乙烯和泡沫砂浆等轻质填料也已开始应用。

挪威于1972年就已开始使用，日本也用它来处治滑坡等工程。

另外，也可通过添加水泥或石灰等稳定剂来改善土的性质，以降低含水量，从而提高填料的强度和稳定性。

一般来说，改善后的填料性质普遍得到了提高，对减小墙后的土压力十分明显[2]。

3挡土墙的发展现状近年来，随着社会经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高及对环境保护意识的日益加强，人们越来越重视挡土墙的艺术美化，将大面积的挡土墙设计的更加具备生态效益、景观效益和文化艺术效益。

目前人们对挡土墙进行设计的常见方法有以下三种类型：

第一种：

生态性挡土墙这种类型的挡土墙是用活的植物或植物与土木工程相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀，途径及手段是利用植被进行坡面保护和侵蚀控制如图3所示。

生态性挡土墙图3生态性挡土墙生态挡土墙是在人们环保意识日益加强的环境下诞生的，它不仅要满足挡土墙的使用功能，更重要是考虑到与周围环境的协调，需在墙面景观和绿化砌块上采取措施。

这方面的发展和研究工作在发达国家尤为重视。

近年来，在我国南方及东南沿海的一些地区，也开始兴建这种环保挡土墙。

第二种：

景观性挡土墙在现代园林设计中，挡土墙及护坡的设计强调立面，注重设计手法的创新，将种植设计与其融为一体，充分发挥造景与生态的协调。

这类挡土墙在表现上大致有两种方式，一种类似于地景艺术，在面积较大、简单、高差变化明显的地块上，对挡土墙的平面走向及立面造型进行精心细致的设计，使不同高度的台地成为主要的欣赏对象，挡土墙也就自然成为了景观的核心。

第二种设计不单纯考虑防护功能，而是注重在满足使用功能的条件下将挡土墙及护坡的平面线性、立面造型纳入到总体设计中考虑，使之周围环境及设计的其他组成部分融为一体，可观可用，成为整体设计中不可或缺组成部分。

景观类挡土墙设计常用的手法：

（1）“化高为低”:

土质好、高差在1米以内的台地，设计的挡土墙要降低高度，上面部分放成斜坡，用花草、灌木进行绿化。

既美观、保持生态平衡，同时也省工、省时、省工程投资，如图4所示。

化高为低”挡土墙设计形式图4“化高为低”的挡土墙设计形式图5“化整为零”的挡土墙设计形式化整为零”挡土墙设计形式图6“化陡为缓”的挡土墙设计形式化陡为缓”挡土墙设计形式图7“化大为小”的挡土墙设计形式化大为小”挡土墙设计形式

（2）“化整为零”:

高差较大的台地，在2米以上，做成一次性挡土墙，会产生压抑感，应化整为零，分成多阶的挡墙修筑，中间跌落处平台用观赏性较强的灌木或藤木进行绿化。

这种设计形式解除了墙体视觉上的庞大笨重感，美感与工程经济得到统一，如图5所示。

（3）“化陡为缓”：

把直立式的挡土墙设计成斜面式，同样高度的挡墙由于挡墙界面到人眼的距离产生变化，原来看不见的内容现在能看到，视野空间变得开敞了，环境也显得更明快了，如图6所示。

（4）“化大为小”:

高差在2.5m地形上，将一个整体的挡土墙设计成两部分，在挡土墙的下部加宽。

下宽部分设计分为两种:

设计种植池进行绿化或设计水池进行景观处理。

这种表现手法可以通过与植物、水景的结合，从而形成观赏性很强的空间效果，如图7所示。

（5）“化直为曲”:

利用曲线来突出挡土墙的动态感，更加能够吸引人们的眼球，给人以舒美的感觉，流畅的曲线可以使整个空间造成明显的视觉效果，更加有利于突出主要的景观，如图8所示。

化直为曲”挡土墙设计形式图8“化直为曲”的挡土墙设计形式第三种：

文化艺术性挡土墙这种类型的挡土墙是在满足了挡土墙功能的前提下，对挡墙进行艺术形象的塑造，满足观赏者的视觉享受，提升了该挡土墙的艺术性，如图9所示。

图9文化艺术性挡土墙文化艺术性挡土墙的处理手法有很多种，常用的手法如下所示：

（1）彩绘法：

采用耐久性颜色在挡墙护坡上绘制，这类方法制作简单方便，工序少，成本低。

由于材料制作特点，图案不仅可以绘制得细致入微，而且也可以绘制的简洁大方，可以根据具体的场地情况决定，在弘扬地区文化方面，这方法可以表现的内容自由度大。

不足之处是颜色在室外时间久了会褪色，保养麻烦。

这种类型的挡墙护坡在高速公路比较常见，在漫长的高速公路上出现一这种类型的挡墙护坡，是人们的旅途中一道亮丽的风景线。

（2）浮雕法：

采用浮雕的表现手法，通过对各种材料，石材、铜材、不锈钢的加工成型，然后将制作好的艺术图案造型连接在挡土墙的预埋件上，使之和挡土墙成为一个整体。

这种类型的挡土墙由于是采用的浮雕手法，有时还可浮雕和圆雕、透雕手法相结合设计，通过图案的高低层次、肌理效果对比以及光线投射产生的阴影效果，对欣赏者的视觉冲击最为强烈，是艺术家喜欢采用的处理手法。

由于这类挡土墙使用的是永久性材料，随着时间的流逝，这种类型的土墙的文物价值也是无法估量的。

（3）马赛克拼贴法：

采用将各种颜色的马赛克根据设计图案的造型，进行切割、粘贴、表面处理等加工制作而成。

这种类型的挡土墙由于材料的特点，图易于表现装饰的造型，肌理感强。

但是，不易于表现过于抽象的复杂造型，制作过程烦琐复杂[12～15]。

挡土墙工程应尽可能做到与自然环境协调，在设计与施工中也应采取墙面的质感、色彩，改变造型单调的墙面构造或类型设计，做到统一中寓有变化，防止产生视觉疲劳；利用泄水管或预制墙体的合理搭配，变墙面的平面构成为立体构成，增强墙体的空间感；利用植物工程使墙体掩映在绿色植被中，融合于自然山林的景观之内等。

总之应采取有效的环保措施，提高挡土墙环境质量。

2012年5月19日