八章.ppt

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第八章第八章路基挡土墙设计路基挡土墙设计第八章第八章路基挡土墙设计路基挡土墙设计nn第一节挡土墙的类型、构造和布置nn第二节土压力计算nn第三节挡土墙的稳定性验算nn第四节加筋土结构nn第五节其他轻型挡土墙结构第一节第一节挡土墙的类型、构造和布置挡土墙的类型、构造和布置nn一、基本概念一、基本概念nn挡土墙是用来支撑路基填挡土墙是用来支撑路基填土或山坡土体，防止填土土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构或土体变形失稳的一种构造物。

造物。

nn挡土墙的各部分名称如图：

挡土墙的各部分名称如图：

二、挡土墙类型及适用范围nn常见的挡土墙形式有：

常见的挡土墙形式有：

重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式加筋土式、锚杆式和锚定板式11重力式挡土墙：

依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳重力式挡土墙：

依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定，特点圬工量较大，但其形式简单，施工方便，可就地定，特点圬工量较大，但其形式简单，施工方便，可就地取材，适应性较强取材，适应性较强22锚定式挡土墙：

分锚杆式和锚定板式两种，特点工程锚定式挡土墙：

分锚杆式和锚定板式两种，特点工程量省量省，施工安全，较为经济，有利于实现结构轻型化和，施工安全，较为经济，有利于实现结构轻型化和施工机械化施工机械化33薄壁式挡土墙：

钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶壁薄壁式挡土墙：

钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶壁式两种，特点钢筋与混凝土用量大，经济性差式两种，特点钢筋与混凝土用量大，经济性差，宜在石，宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用44加筋土挡土墙：

通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土加筋土挡土墙：

通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋稳定土体，特点施工简便、外形美观、的侧压力传给拉筋稳定土体，特点施工简便、外形美观、占地面积少，而且对地基的适应性大占地面积少，而且对地基的适应性大，结构简单，圬工，结构简单，圬工数量少，经济效益大数量少，经济效益大三、挡土墙构造及布置nn

（一）挡土墙的构造nn常用的重力式挡土墙一般是由墙身、基础、排水设施和伸常用的重力式挡土墙一般是由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成缩缝等部分组成11、墙身构造墙身构造nn重力式挡土墙的墙背坡度一般采用重力式挡土墙的墙背坡度一般采用1:

0.251:

0.25仰斜仰斜，仰斜墙背坡度不宜缓仰斜墙背坡度不宜缓于于1:

0.31:

0.3；俯斜；俯斜墙背坡度一般为墙背坡度一般为1:

0.251:

0.251:

0.41:

0.4，衡重式或凸折式挡土衡重式或凸折式挡土墙下墙墙背坡度多采用墙下墙墙背坡度多采用1:

0.251:

0.251:

0.301:

0.30仰斜仰斜，上墙墙背坡度受墙身强上墙墙背坡度受墙身强度控制度控制，根据上墙高度根据上墙高度，采用采用1:

0.251:

0.251:

0.451:

0.45俯斜俯斜，,如下图所示；如下图所示；在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏；在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏；设置沉降设置沉降缝缝22、排水设施、排水设施nn由地面排水和墙身排水两部分组成由地面排水和墙身排水两部分组成nn地面排水措施地面排水措施：

设置地面排水沟设置地面排水沟，截引地表水截引地表水；夯夯实实回填土顶面和地表松土回填土顶面和地表松土，防止雨水和地面水下渗防止雨水和地面水下渗，必要时必要时可设铺砌层可设铺砌层；路路堑堑挡土墙挡土墙墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固趾前的边沟应予以铺砌加固，以防边沟水渗以防边沟水渗入基础。

入基础。

nn墙身排水墙身排水：

为了排除墙后积水为了排除墙后积水，通常在墙身的适当高度处通常在墙身的适当高度处布置一排或数排泄水孔布置一排或数排泄水孔。

如下图所示：

。

如下图所示：

33、基础埋置深度基础埋置深度nn

（二）挡土墙的布置nn挡土墙的布置，通常在路基横断面图和墙址纵断面图上进挡土墙的布置，通常在路基横断面图和墙址纵断面图上进行。

行。

11、挡土墙位置的选定、挡土墙位置的选定nn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，当路肩墙和路堤墙的墙，当路肩墙和路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时优先选用路肩墙，高或截面圬工数量相近、基础情况相似时优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置按路基宽布置挡土墙位置22、纵向布置、纵向布置nn挡土墙纵向布置在墙址纵断面图上进行，布置后绘成挡土挡土墙纵向布置在墙址纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。

如图：

墙正面图。

如图：

nnnn布置的内容有：

布置的内容有：

（11）确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与）确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。

路基或其它结构物的衔接方式。

（22）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置沉降缝的位置（33）布置各段挡土墙的基础。

）布置各段挡土墙的基础。

（44）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。

等。

3、横向布置nn横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必需桩号的横断面图上进式有变异处，以及其它必需桩号的横断面图上进行。

行。

4、平面布置nn针对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河挡土针对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河挡土墙和曲线挡土墙墙和曲线挡土墙第二节第二节土压力计算土压力计算nn一、土压力类型一、土压力类型nn根据挡土墙的位移和墙后土体所处的应力状态分根据挡土墙的位移和墙后土体所处的应力状态分静止土压力静止土压力、主动土主动土压力压力和和被动土压力被动土压力三种类型。

三种类型。

nna）a）静止土压力静止土压力;b）;b）主动土压力主动土压力;c）;c）被动土压力被动土压力nn11静止土压力静止土压力nn如果挡土墙的刚度很大，在土压力作用下，墙体不发生变形和任何位如果挡土墙的刚度很大，在土压力作用下，墙体不发生变形和任何位移，墙背后土体处于弹性平衡状态移，墙背后土体处于弹性平衡状态，此时墙背所受的土压力称为静，此时墙背所受的土压力称为静止土压力止土压力，以，以表示表示nn22主动土压力主动土压力nn如果挡土墙在土压力作用下产生位移，墙对土体的侧向应力逐渐减小，如果挡土墙在土压力作用下产生位移，墙对土体的侧向应力逐渐减小，土体出现向下滑动的趋势。

土的抗剪应力抵抗着这一滑动。

当墙的侧土体出现向下滑动的趋势。

土的抗剪应力抵抗着这一滑动。

当墙的侧向应力减小到某一数值，且土的抗剪强度充分发挥时，土体处于极限向应力减小到某一数值，且土的抗剪强度充分发挥时，土体处于极限平衡状态，与此相应的土压力称为主动土压力，以符号平衡状态，与此相应的土压力称为主动土压力，以符号表示。

表示。

nn33被动土压力被动土压力nn如果挡土墙在外力作用下推挤土体，墙对土体的侧向应力增大，土体如果挡土墙在外力作用下推挤土体，墙对土体的侧向应力增大，土体出现向上滑动，土的抗剪力阻止着这一滑动。

当墙对土体的侧向应力出现向上滑动，土的抗剪力阻止着这一滑动。

当墙对土体的侧向应力增大到某一数值，使土的抗剪强度充分发挥时，土体处于另一种极限增大到某一数值，使土的抗剪强度充分发挥时，土体处于另一种极限平衡状态，与此相应的土压力称为被动土压力，以符号平衡状态，与此相应的土压力称为被动土压力，以符号表示。

表示。

nn二、库伦土压力理论nn

（一）基本原理

（一）基本原理nn库伦土压力理论从研究墙后宏观土体的滑动出发库伦土压力理论从研究墙后宏观土体的滑动出发，当墙后当墙后破裂棱体产生滑动时破裂棱体产生滑动时，土体处于极限平衡状态土体处于极限平衡状态，根据破裂根据破裂棱体的静力平衡条件棱体的静力平衡条件，求得墙背主动土压力和被动土压力求得墙背主动土压力和被动土压力。

nn假设：

假设：

nn（11）墙）墙后土体为均质散粒体后土体为均质散粒体，粒间仅有内摩擦力而无粘粒间仅有内摩擦力而无粘聚力聚力；nn（22）当）当墙产生一定位移墙产生一定位移，墙后土体形成破裂棱体墙后土体形成破裂棱体，并沿并沿墙背和破裂面滑动墙背和破裂面滑动；nn（33）破裂面为通过墙踵的一平面破裂面为通过墙踵的一平面；nn（44）当墙后土体开始滑动时当墙后土体开始滑动时，土体处于极限平衡状态土体处于极限平衡状态，破裂棱体在其自重破裂棱体在其自重、墙背反力和破裂面反力的作用下维持墙背反力和破裂面反力的作用下维持静力平衡静力平衡。

nn（55）挡土墙及破裂棱体均视为刚体挡土墙及破裂棱体均视为刚体，在外力作用下不发在外力作用下不发生变形。

生变形。

nn

（二）主动土压力

（二）主动土压力nn如下图，如下图，ABAB为挡土墙墙背，为挡土墙墙背，BCBC为破裂面，为破裂面，BCBC与竖值方向的与竖值方向的夹角为破裂角夹角为破裂角，即为破裂棱柱体。

这个棱体上作用着三，即为破裂棱柱体。

这个棱体上作用着三个力，即破裂棱体自重、主动土压力的反力、破裂面上的个力，即破裂棱体自重、主动土压力的反力、破裂面上的反力。

反力。

nn当填土表面为倾斜平面时，如下图所示：

当填土表面为倾斜平面时，如下图所示：

nn所得的主动土压力的表达式为：

所得的主动土压力的表达式为：

nn（三）库伦土压力理论的适用范围（11）库伦理论概念清晰、计算简单、适应范围较）库伦理论概念清晰、计算简单、适应范围较广广（22）库伦理论较适用于砂性土，用于粘性土时，）库伦理论较适用于砂性土，用于粘性土时，应考虑粘聚力的影响。

应考虑粘聚力的影响。

（33）库伦理论不仅适用于墙背平面为平面或近似）库伦理论不仅适用于墙背平面为平面或近似平面的挡土墙，也可用于形墙背。

平面的挡土墙，也可用于形墙背。

（44）土体中出现第二破裂面，应按第二破裂面法）土体中出现第二破裂面，应按第二破裂面法计算。

计算。

（55）库伦理论用于仰斜墙背时，墙背坡度不宜太）库伦理论用于仰斜墙背时，墙背坡度不宜太缓。

缓。

（66）库伦理论仅适用于刚性挡土墙。

）库伦理论仅适用于刚性挡土墙。

（77）库伦理论适用于地面或墙后填土表面倾角）库伦理论适用于地面或墙后填土表面倾角的情况。

的情况。

nn三、不同情况下的土压力计算nn

（一）第二破裂面的土压力

（一）第二破裂面的土压力nn在挡土墙设计中，当墙背俯斜很缓时，即墙背倾角很大的在挡土墙设计中，当墙背俯斜很缓时，即墙背倾角很大的情况，如折线形挡土墙的上墙墙背或衡重式挡土墙的假想情况，如折线形挡土墙的上墙墙背或衡重式挡土墙的假想墙背（下图），当墙后土体达到主动极限平衡状态时，破墙背（下图），当墙后土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿土体的另一滑裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿土体的另一滑动面滑动，则称为第二破裂面。

动面滑动，则称为第二破裂面。

nn第二破裂面出现的条件是：

第二破裂面出现的条件是：

nn（11）墙背倾角必须大于第二破裂面的倾角；）墙背倾角必须大于第二破裂面的倾角；nn（22）作用于墙背或假想墙背上的合力对墙背法线）作用于墙背或假想墙背上的合力对墙背法线的倾角的倾角应小于或等于墙背摩擦角应小于或等于墙背摩擦角。

nn对于一般常用的俯斜墙背，上述条件不能满足，对于一般常用的俯斜墙背，上述条件不能满足，故不会出现第二破裂面。

衡重式墙的上墙或悬臂故不会出现第二破裂面。

衡重式墙的上墙或悬臂式墙只要满足第一个条件，即出现第二破裂面。

式墙只要满足第一个条件，即出现第二破裂面。

设计时应首先辨别是否出现第二破裂面，然后再设计时应首先辨别是否出现第二破裂面，然后再用相应的公式计算土压力。

用相应的公式计算土压力。

nn计算是按上下墙分别计算计算是按上下墙分别计算nn

（二）折线形墙背的土压力计算

（二）折线形墙背的土压力计算nn（三）粘性土土压力计算