长大路基路面之第六章挡土墙设计

第 六 章 挡 土 墙 设 计 第 六 章 挡 土 墙 设 计第 一 节 概 述第 二 节 挡 土 墙 的 构 造 与 布 置第 三 节 挡 土 墙 土 压 力 计 算第 四 节 挡 土 墙 设 计 原 则第 五 节 重 力 式 挡 土 墙 设 计第 六 节 浸 水 挡 土 墙 设 计第 七 节 地 震 地 区 挡 土 墙 设 计 第 一 节 概 述1.挡 土 墙 的 用 途2.挡 土 墙 的 类 型 挡 土 墙 的 用 途用 途 目 的1 用 于 陡 坡 路 段 ， 坍 、滑 路 段 防 止 土 体 坍 塌 、 滑 动 ， 稳定 路 基 或 山 坡2 用 于 沿 河 浸 水 路 段 保 护 并 稳 定 边 坡 ， 降 低 填方 对 水 流 的 影 响3 用 于 高 填 深 挖 或 大填 大 挖 路 段 减 少 填 挖 方 量 、 降 低 边 坡高 度4 用 于 建 筑 条 件 受 限路 段 解 决 用 地 受 限 、 生 态 或 文物 古 迹 保 护 问 题 挡 土 墙 的 类 型1.按 用 途 和 使 用 场 合 分 路 堑 挡 土 墙 山 坡 挡 土 墙 路 肩 挡 土 墙 路 堤 挡 土 墙 挡 土 墙 的 类 型2.按 支 挡 原 理 和 结 构 特 点 分 重 力 式 、 衡 重 式 、 混 凝 土 半 重 力 式 、 悬 臂 式 、 扶壁 式 、 锚 杆 式 、 锚 定 板 式 、 桩 板 式 、 柱 板 式 、 垛式 、 竖 向 预 应 力 锚 杆 式 、 加 筋 土 式 、 土 钉 式 等 使 用 最 频 繁 的 挡 土 墙 类 型 是 石 砌 重 力 式 挡 土 墙 挡 土 墙 的 类 型3.重 力 式 挡 土 墙 特 点 依 靠 墙 身 自 重 抵 御 土 压 力 ； 形 式 简 单 ， 取 材 容 易 ， 施 工 简便 。 适 用 范 围 石 料 丰 富 （ 或 用 水 泥 混 凝 土 ） ； 地 基 良 好 挡 土 墙 的 类 型4.衡 重 式 挡 土 墙 特 点 利 用 衡 重 台 上 填 土 的 重 量 和 全墙 重 心 的 后 移 ， 增 加 墙 身 稳 定 ，节 约 断 面 尺 寸 ； 墙 面 陡 直 ， 下 墙 墙 背 仰 斜 ， 可降 低 墙 高 ， 减 少 基 础 开 挖 。 适 用 范 围 山 区 、 地 面 横 坡 陡 峻 的 路 肩 墙 ，也 可 用 于 路 堑 墙 (兼 有 拦 挡 坠 石作 用 )或 路 堤 墙 。 第 二 节 挡 土 墙 的 构 造 与 布 置 挡 土 墙 的 构 造 墙 身 基 础 排 水 设 施 沉 降 缝 与 伸 缩 缝 挡 土 墙 的 布 置 横 向 布 置 纵 向 布 置 平 面 布 置 挡 土 墙 的 构 造1.墙 背 墙 背 形 式 ： 仰 斜 式 、 垂 直 式 、 俯 斜 式 、 凸折 线 式 和 衡 重 式 特 点 挡 土 墙 的 构 造1.墙 背 墙 背 形 式 对 土 压 力 的 影 响 ： 从 仰 斜 到 垂 直 到俯 斜 ， 土 压 力 逐 渐 增 大 ； 墙 背 形 式 选 择 与 地 面 横 坡 的 关 系 ： 横 坡 陡 用垂 直 式 、 俯 斜 式 ， 反 之 用 仰 斜 式 ； 墙 背 倾 角 ： 俯 斜 式 墙 背 的 倾 角 越 大 ， 土 压 力越 大 ， 仰 斜 式 墙 背 的 倾 角 越 大 ， 土 压 力 越 小 。但 是 ， 墙 背 仰 角 太 大 ， 增 加 施 工 难 度 ， 还 影响 墙 高 。 上 下 墙 墙 背 高 度 确 定 ： 一 般 上 下 墙 比 约 为2:3。 挡 土 墙 的 构 造2.墙 面 墙 墙 面 形 式 ： 仰 斜 式 、 垂 直 式 ， 但 必 须 与 墙 背 形 式 协 调 ； 墙 面 坡 度 ： 与 墙 背 协 调 ， 当 墙 前 地 面 较 陡 时 ， 为 减 少 墙高 ， 墙 面 坡 度 宜 陡 直 。 挡 土 墙 的 构 造3.墙 顶 墙 墙 一 般 石 砌 挡 土 墙 的 墙 顶 宽 度 不 小 于50cm， 干 砌 时 不 小 于 60cm。 如 为 路 肩 墙 ，应 设 置 厚 度 不 小 于 40cm的 帽 石 。 墙 顶 必 须 封 闭 ， 防 止 地 表 水 进 入 墙 后 。 挡 土 墙 的 构 造4.护 栏 当 挡 土 墙 较 高 时 ， 应 设 置 护 栏 ， 增 加 驶 乘人 员 和 行 人 的 安 全 感 ， 也 可 诱 导 司 机 的 视线 。 挡 土 墙 的 构 造5.基 础 基 础 形 式 ： 一 般 用 条 形 浅 基 础 、 当 地基 软 弱 时 ， 可 采 用 台 阶 式 扩 大 基 础 。浅 基 础 无 法 满 足 要 求 时 ， 也 可 采 用 桩基 础 。 地 基 ： 通 采 用 夯 实 的 天 然 地 基 ， 必 要时 换 填 。 挡 土 墙 的 构 造5.基 础 基 础 埋 深 ： 一 般 情 况 不 小 于 1m， 或 冻 结 线 以 下0.25m， 或 冲 刷 线 以 下 1m。 岩 石 地 基 0.150.6m，软 岩 不 小 于 1m。 如 冻 深 超 过 1m， 基 础 埋 深 不 小 于1.25m， 并 将 基 底 至 冻 结 线 以 下 0.25m的 地 基 土 换填 。 襟 边 宽 度 ： 当 墙 前 地 面 倾 斜 时 ， 基 础 还 应 满 足 襟 边宽 度 要 求 ， 襟 边 宽 度 是 指 墙 趾 到 墙 前 地 面 的 水 平 距离 ， 应 不 小 于 规 定 值 。 挡 土 墙 的 构 造6.排 水 设 施 泄 水 孔 的 构 造 和 布 置 ： 泄 水 孔 可 以 是方 形 或 圆 形 ， 尺 寸 在 515cm左 右 。 在墙 面 上 错 开 布 置 ， 间 距 一 般 在 23m左右 ， 浸 水 时 加 密 至 12m。 泄 水 孔 后 应 设 反 滤 层 。 挡 土 墙 的 构 造6.排 水 设 施 墙 后 排 水 设 施 ： 墙 后 水 量 大 或 墙 后 填 料排 水 不 良 时 ， 墙 后 设 整 层 式 排 水 层 。 挡 土 墙 的 构 造7.沉 降 缝 与 伸 缩 缝 挡 土 墙 必 须 分 段 设 置 ， 分 段 之 间 设 伸 缩缝 和 沉 降 缝 ， 一 般 两 缝 合 并 设 置 。 缝 宽 23cm， 自 墙 顶 至 基 底 贯 通 ， 缝 内填 塞 防 水 填 缝 料 。 挡 土 墙 的 布 置1.横 向 布 置 横 向 布 置 解 决 挡 土 墙 在 路 基 横 断 面 上 的位 置 问 题 。 用 路 肩 墙 还 是 路 堤 墙 ， 路 堤 墙 的 高 低 均与 原 地 面 的 坡 度 和 地 基 条 件 等 有 关 。 一般 情 况 下 ， 地 面 横 坡 大 ， 挡 土 墙 宜 靠 近路 肩 布 置 ， 反 之 亦 然 。 无 法 简 单 判 定 时 作 设 计 方 案 的 技 术 经 济比 选 。 挡 土 墙 的 布 置2.纵 向 布 置 分 段 长 度 ： 一 般 为 1015m； 基 础 的 纵 向 布 置 形 式 ： 不 大 于 5%的 纵 坡或 台 阶 与 两 端 路 基 边 坡 的 连 接 ： 嵌 入 路 堑 或 与路 堤 边 坡 锥 坡 连 接 ； 泄 水 孔 的 布 置 ： 13m错 开 布 置 ； 挡 土 墙 的 布 置2.纵 向 布 置 挡 土 墙 的 纵 向 布 置 图 ： 图 示 及 标 注 墙 顶 、 基 础顶 面 、 基 底 、 伸 缩 缝 、 沉 降 缝 、 泄 水 孔 、 冲 刷线 、 冻 结 线 、 常 水 位 、 洪 水 位 等 。 挡 土 墙 的 布 置3.平 面 布 置 在 复 杂 情 形 下 ， 挡 土 墙 要 求 做 平 面 布置 ， 解 决 挡 土 墙 与 地 形 、 地 物 、 人 工构 造 物 等 的 关 系 问 题 。 对 于 高 而 长 、 纵 向 曲 折 、 邻 近 有 建 筑物 、 沿 河 、 与 旧 墙 结 合 等 等 复 杂 情 况下 的 挡 土 墙 ， 可 绘 制 平 面 布 置 图 ， 细致 调 整 设 计 方 案 。 第 三 节 挡 土 墙 土 压 力 计 算 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系 一 般 条 件 下 库 伦 土 压 力 计 算 大 俯 角 墙 背 的 主 动 土 压 力 第 二 破 裂 面 法 折 线 墙 背 的 土 压 力 计 算 粘 性 土 土 压 力 计 算 不 同 土 层 的 土 压 力 计 算 有 限 范 围 填 土 的 土 压 力 计 算 被 动 土 压 力 计 算 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系1.挡 土 墙 上 的 简 单 力 系 作 用 于 一 般 挡 土 墙 施 的力 主 要 有 填 土 防 及 其 上荷 载 产 生 的 墙 后 土 压 力 ，墙 前 被 动 土 压 力 ， 墙 身自 重 ， 基 底 支 撑 力 和 摩擦 力 等 ； 对 于 条 件 复 杂 的 挡 土 墙 ，力 系 也 更 复 杂 。 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系2.荷 载 分 类 作 用 施 加 于 挡 土 墙 上 的 作 用 （ 或荷 载 ） 一 般 分 为 永 久 作 用 （ 或 荷载 ） 、 可 变 作 用 及 偶 然 作 用 （ 或荷 载 ） 。 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系2.荷 载 分 类 永 久 作 用 （ 或 荷 载 ）挡 土 墙 的 结 构 重 力 和 填土 重 力 计 算 水 位 和 浮 力 及 静 水 压力填 土 侧 压 力 预 加 应 力墙 顶 上 的 有 效 永 久 荷 载 混 凝 土 收 缩 及 徐 变墙 背 与 第 二 破 裂 面 之 间的 有 效 荷 载 基 础 变 位 影 响 力 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系2.荷 载 分 类 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系2.荷 载 分 类基 本 可 变 作 用 （ 或 荷 载 ） 流 水 压 力车 辆 荷 载 引 起 的 土 侧 压 力 波 浪 压 力人 群 荷 载 、 人 群 荷 载 引 起的 土 侧 压 力 冻 胀 压 力 和 冰 压 力其 他 可 变 作 用 （ 或 荷 载 ） 温 度 影 响 力水 位 退 落 时 的 动 水 压 力 与 各 类 挡 土 墙 施 工 有 关 的 临时 荷 载 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系2.荷 载 分 类偶 然 作 用 （ 或 荷载 ） 偶 然 荷 载 是 指 暂 时 的 或 属 于 灾 害 性的 荷 载 ， 发 生 概 率 极 小 ， 包 括 地 震 作用 力 ， 滑 坡 、 泥 石 流 作 用 力 ， 作 用 于墙 顶 护 栏 上 的 车 辆 撞 击 力 等 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系3. 常 用 作 用 （ 或 荷 载 ） 组 合 各 种 作 用 对 于 挡 土 墙 的 影 响 不 同 ， 出 现 的 频 率 也 不 同 ，应 区 别 对 待 。 一 般 地 区 挡 土 墙 只 计 永 久 作 用 和 基 本 可 变 作 用 。 浸 水 地 区 、 地 震 峰 值 加 速 度 达 到 0.2g及 以 上 地 区 、 产生 冻 胀 力 地 区 ， 应 计 算 其 他 可 变 作 用 和 偶 然 作 用 。 各 种 作 用 （ 或 荷 载 ） 的 组 合 分 三 种 。 作 用 在 挡 土 墙 上 的 力 系3. 常 用 作 用 （ 或 荷 载 ） 组 合组 合 作 用 （ 或 荷 载 ） 名 称组 合 挡 土 墙 结 构 重 力 、 墙 顶 上 的 有 效 永 久 荷 载 、填 土 重 力 、 填 土 侧 压 力 及 其 他 永 久 荷 载 组 合组 合 组 合 与 基 本 可 变 荷 载 组 合组 合 组 合 与 其 他 可 变 荷 载 、 偶 然 荷 载 组 合 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算1. 土 压 力 分 类 挡 土 墙 的 位 移不 同 ， 产 生 不同 类 型 的 土 压力 ， 分 主 动 土压 力 、 静 止 土压 力 和 被 动 土压 力 。 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算2 库 伦 主 动 土 压 力 计 算 基 本 假 设 墙 后 填 料 为 均 质 散 粒 体 ， 无 粘 结 力 ； 挡 土 墙 产 生 一 定 位 移 后 填 料 中 形 成 破 裂 棱 体 ； 破 裂 面 为 一 通 过 墙 踵 的 平 面 ； 当 墙 后 土 体 开 始 滑 动 时 ， 土 体 处 于 极 限 平 衡 状 态 ， 破裂 棱 体 处 于 静 力 平 衡 状 态 ； 挡 土 墙 与 破 裂 棱 体 均 为 刚 体 。 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算2. 库 伦 主 动 土 压 力 计 算 计 算 图 式 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算2. 库 伦 主 动 土 压 力 计 算 主 动 土 压 力 计 算基 本 表 达 式 ： 过 墙 后 破 裂 棱 体 的 静 力 平 衡 ， 建立 主 动 土 压 力 的 基 本 表 达 式 。 墙 后 地 表 及 顶 部荷 载 的 变 化 不 改 变 破 裂 棱 体 的 力 学 关 系 ， 只 是表 达 式 可 能 变 得 十 分 复 杂 。 cos( )sin( )aE W 其 中 = + + 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算2. 库 伦 主 动 土 压 力 计 算 主 动 土 压 力 计 算极 限 状 态 判 断 及 土 压 力 计 算 ： 通 过 求 解微 分 方 程 ， 获 得 产 生 土 压 力 的 相 应 破 裂角 ， 得 到 土 压 力 的 具 体 表 达 式 。 max0 adE E Ed 212a aE H K 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算2. 库 伦 主 动 土 压 力 计 算 主 动 土 压 力 计 算注 意 事 项 ： 地 表 及 顶 部 荷 载 的 不 规 则变 化 ， 可 能 使 在 某 处 不 可 导 ，因 此 对 于 复 杂 边 界 条 件 下 的 土 压 力 计算 ， 因 破 裂 面 与 顶 部 表 面 的 交 点 不 同 ，会 有 若 干 表 达 式 。 具 体 计 算 时 ， 求 出值 后 应 复 核 边 界 条 件 ( )E f 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算3. 土 压 力 分 布 图土 压 应 力 假 设库 伦 土 压 力 理 论 没 有 说 明 土 压 应 力 的 大 小 ；必 须 假 设 土 压 力 沿 墙 高 的 分 布 ， 才 能 画 出 土压 力 分 布 图 ；土 压 力 沿 墙 高 的 分 布 规 律 决 定 了 土 压 力 的 作用 点 位 置 ， 因 此 ， 正 确 绘 制 库 伦 土 压 力 分 布图 是 很 重 要 的 ；一 般 来 说 ， 墙 后 土 压 力 的 分 布 都 是 非 线 性 的 ，但 为 了 处 理 方 便 ， 通 常 都 作 了 简 化 ， 按 直 线或 折 线 分 布 处 理 。 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算3. 土 压 力 分 布 图土 压 力 分 布 图 的 基 本 形 式 一 般 条 件 下 库 伦 主 动 土 压 力 计 算3. 土 压 力 分 布 图 复 杂 条 件 下 的 土 压 力 分 布 图 (注 意 顶 部 荷 载 传 递假 设 ) 大 俯 角 墙 背 主 动 土 压 力 第 二 破 裂 面 法1. 第 二 破 裂 面 的 计 算 图 式 大 俯 角 墙 背 主 动 土 压 力 第 二 破 裂 面 法2. 出 现 第 二 破 裂 面 的 条 件 几 何 条 件 ： 墙 背 不 能 阻 碍 第 二 破 裂 面 的 产 生 ， 即墙 背 倾 角 必 须 小 于 第 二 破 裂 面 的 倾 角 ； 力 学 条 件 ： 第 二 破 裂 面 于 墙 背 间 的 土 体 不 能 下 滑 ，即 墙 背 上 的 下 滑 力 必 须 小 于 抗 滑 力 。 大 俯 角 墙 背 主 动 土 压 力 第 二 破 裂 面 法3. 第 二 破 裂 面 的 主 动 土 压 力 计 算 基 本 表 达 式 ： 与 一 般 情 形 的 土 压 力计 算 比 较 ， 基 本 表 达 式 包 括 两 个 自变 量 ， 即 多 了 第 二 破 裂 角 。 ( , )a i iE F 大 俯 角 墙 背 主 动 土 压 力 第 二 破 裂 面 法3. 第 二 破 裂 面 的 主 动 土 压 力 计 算 基 本 极 限 状 态 判 断 ： 按 二 元 函 数 的 极 值 判别 式 计 算 ， 求 得 破 裂 角 后 也 应 检 验 假 设 条件 是 否 属 实 。 2 22 22 2 22 2 00 00 0aiai aa ii a a ai iEE EE E E E 折 线 墙 背 的 土 压 力 计 算1. 延 长 墙 背 法 上 下 墙 土 压 力 分 别 计 算 ，上 墙 为 一 般 挡 土 墙 。 延 长 下 墙 墙 背 后 按 一 般 挡土 墙 计 算 土 压 力 ， 然 后 在土 压 力 分 布 图 上 截 取 下 墙相 应 部 分 的 土 压 力 作 为 下墙 土 压 力 。 这 样 就 得 到 了全 墙 的 土 压 力 。 折 线 墙 背 的 土 压 力 计 算2. 力 多 边 形 法 绘 出 上 、 下 墙 对 应 的 力 多 边 形 ， 上 墙 为 一 般 挡 土 墙 ； 由 下 墙 的 力 四 边 形 建 立 基 本 表 达 式 ， 求 出 下 墙 土 压 力 。 粘 性 土 土 压 力 计 算1. 等 效 内 摩 擦 角 法 （ 强 度 等 效 ） 按 土 体 抗 剪 强 度 相 等 的 原 则 ， 将 粘 结 力 转 化 为 内 摩 擦 力 ，土 体 的 内 摩 擦 角 增 大 为 等 效 内 摩 擦 角 。 实 际 墙 高 小 于 换 算 高 时 ， 偏 于 安 全 ， 反 之 亦 然 。 Dtg c tg 粘 性 土 土 压 力 计 算2. 法 力 多 边 形 法 (数 解 法 ) 开 裂 深 度 ： 挡 土 墙 向 前 位 移 ， 粘 性 土 表 面 因拉 应 力 而 开 裂 ， 开 裂 深 度 直 至 拉 应 力 等 于 零处 。 23 (45 ) 2 (45 )2 2htg c tg 3 0 令 2 (45 )2c ch tg 粘 性 土 土 压 力 计 算2. 法 力 多 边 形 法 (数 解 法 ) 计 算 图 式 不 同 土 层 的 土 压 力 计 算 自 上 而 下 分 层 计 算 ， 将 计 算 层 以 上 土体 按 超 载 处 理 即 可 。 库 伦 被 动 土 压 力 计 算 计 算 过 程 与 主 动 土 压 力 相 同 ， 墙 后 土 体 处 于 被 动 极限 状 态 。 计 算 公 式 的 结 构 相 同 ， 土 压 力 系 数 为 被 动土 压 力 系 数 。 库 伦 被 动 土 压 力 误 差 较 大 。 达 到 库 伦 被 动 极 限 时 的位 移 很 大 ， 一 般 构 造 物 不 允 许 出 现 这 样 的 变 形 。 被动 土 压 力 作 为 墙 前 抗 力 出 现 ， 计 入 被 动 土 压 力 往 往带 来 很 大 的 不 安 全 因 素 ， 所 以 或 者 不 计 被 动 土 压 力的 影 响 ， 或 者 大 幅 折 减 后 再 计 入 。 车 辆 荷 载 换 算 及 计 算 参 数1. 车 辆 荷 载 换 算 车 辆 荷 载 换 算 为 等 代 均 布 土 层 作 用 于挡 土 墙 的 墙 后 填 土 上 。 0 qh 其 中 荷 载 强 度 q按 规 范 规 定 取 用 。 车 辆 荷 载 换 算 及 计 算 参 数2. 计 算 参 数 填 料 的 计 算 内 摩 擦 角 和 重 度 ： 有 条 件 时 取样 试 验 确 定 。 否 则 根 据 经 验 查 表 确 定 。 墙 背 摩 擦 角 ： 影 响 墙 背 摩 擦 角 的 因 素 较 多 ，墙 背 越 粗 糙 ， 填 料 内 摩 擦 角 越 大 ， 墙 后 排水 条 件 越 好 ， 墙 背 摩 擦 角 也 越 大 ， 反 之 亦然 。 一 般 可 根 据 经 验 查 表 确 定 。 第 四 节 挡 土 墙 设 计 原 则 挡 土 墙 的 极 限 状 态 挡 土 墙 承 载 力 极 限 状 态 设 计 的 基 本 表达 式 挡 土 墙 的 极 限 状 态1. 超 过 承 载 力 极 限 状 态 的 条 件 整 个 挡 土 墙 或 挡 土 墙 的 一 部 分 作 为 刚体 而 失 去 平 衡 （ 如 滑 动 、 倾 覆 ） ； 挡 土 墙 构 件 或 联 结 件 因 超 过 材 料 强 度而 破 坏 ， 或 因 过 度 塑 性 变 形 而 不 适 于继 续 承 载 ； 挡 土 墙 结 构 变 为 机 动 体 系 或 局 部 失 稳 。 挡 土 墙 的 极 限 状 态2. 超 过 超 常 使 用 极 限 状 态 的 条 件 影 响 正 常 使 用 或 影 响 外 观 的 过 大 变 形 ； 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 的 其 它 特 定 状 态 。 挡 土 墙 承 载 力 极 限 状 态 设 计 的 基 本 表 达 式0结 构 重 要 性 系 数 S 作 用 （ 或 荷 载 ） 效 应 的 组 合 设 计 值 R 挡 土 墙 的 结 构 抗 力 R f抗 力 材 料 的 强 度 标 准 值f结 构 材 料 、 岩 土 性 能 的 分 项 系 数d结 构 或 构 件 几 何 参 数 的 设 计 值 ， 当 无 可 靠 数 据 时 ，可 采 用 几 何 参 数 标 准 值0 ( , )k dfS RRR R 第 五 节 重 力 式 挡 土 墙 设 计 挡 土 墙 稳 定 性 分 析 基 底 应 力 及 合 力 偏 心 距 验 算 墙 身 截 面 强 度 验 算 增 加 挡 土 墙 稳 定 性 的 措 施 衡 重 式 挡 土 墙 设 计 挡 土 墙 稳 定 性 分 析1. 抗 滑 稳 定 性 验 算 滑 动 稳 定 方 程 1 0 2 0 1 0 1 21.1 ( tan ) tan (1.1 )tan 0Q y x Q p Q y Q x Q pG E E E G E E E G作 用 于 基 底 以 上 的 重 力 ； Ey墙 后 主 动 土 压 力 的 竖 向 分 量 ； Ex墙 后 主 动 土 压 力 的 水 平 分 量 ； Ep墙 前 被 动 土 压 力 的 水 平 分 量 ； 0基 底 倾 斜 角 度 ， 基 底 水 平 时 0=0； 基 底 与 地 基 间 的 摩 擦 系 数 。Q1， Q2主 动 土 压 力 分 项 系 数 ， 墙 前 被 动 土 压 力 分 项 系 数 ； 挡 土 墙 稳 定 性 分 析1. 抗 滑 稳 定 性 验 算 抗 滑 稳 定 系 数 Kc 00 ( )tan tanx p pc xN E E EK E N N作 用 于 基 底 以 上 合 力 的 竖 向 分 力 ； 墙 前 被 动 土 压 力 水 平 分 量 的 0.3倍 。pE 挡 土 墙 稳 定 性 分 析2. 抗 倾 覆 稳 定 性 验 算 倾 覆 稳 定 方 程 1 20.8 ( ) 0G Q y x x y Q p pGZ E Z E Z E Z Zx墙 后 主 动 土 压 力 的 竖 向 分 量 到 墙 趾 的 距 离 ；Zy墙 后 主 动 土 压 力 的 水 平 分 量 到 墙 趾 的 距 离 ；Zp墙 前 被 动 土 压 力 的 水 平 分 量 到 墙 趾 的 距 离 ；ZG墙 身 、 基 础 、 基 础 上 填 土 重 力 及 作 用 于 墙 顶 的其 他 荷 载 的 竖 向 力 合 力 重 心 到 墙 趾 的 距 离 。 挡 土 墙 稳 定 性 分 析2. 抗 倾 覆 稳 定 性 验 算 抗 倾 覆 定 系 数 K0 0 G y x p px yGZ E Z E ZK E Z 挡 土 墙 稳 定 性 分 析 3. 稳 定 系 数 的 要 求荷 载 情 况 验 算 项 目 检 定 系 数荷 载 组 合 、 抗 滑 动 Kc 1.3抗 倾 覆 K0 1.5荷 载 组 合 抗 滑 动 Kc 1.3抗 倾 覆 K 0 1.3施 工 荷 载 验 算 抗 滑 动 Kc 1.2抗 倾 覆 K0 1.2 基 底 应 力 及 合 力 偏 心 距 验 算1. 基 底 合 力 偏 心 距 0 d dMe N Md作 用 于 基 底 上 的 垂 直 力 组 合 设 计 值 ； Nd作 用 于 基 底 开 心 的 弯 矩 组 合 设 计 值 。各 类 作 用 （ 或 荷 载 ） 组 合 下 ， 计 算 作 用 效 应 组 合 设计 值 时 ， 除 被 动 土 压 力 分 项 系 数 外 ， 其 余 作用 （ 或 荷 载 ） 的 分 项 系 数 均 规 定 为 1。 2 0.3Q 基 底 应 力 及 合 力 偏 心 距 验 算2. 基 底 应 力 基 底 不 出 现 拉 应 力 ， 即 时0 6Be 01,2 61dN eA B 1挡 土 墙 趾 部 的 压 应 力 ；2挡 土 墙 踵 部 的 压 应 力 ； B基 底 宽 度 ， 倾 斜 基 底 为 倾 斜 宽 度 ； A基 础 底 面 每 延 米 的 面 积 。 基 底 应 力 及 合 力 偏 心 距 验 算2. 基 底 应 力 当 时 （ 一 般 只 出 现 在 岩 石 地 基 上 ） ，需 要 作 应 力 重 分 配0 6Be 1 202 03 2 dNB e 基 底 应 力 及 合 力 偏 心 距 验 算3. 地 基 承 载 力 抗 力 值 基 底 应 力 的 设 计 值 不 得 超 过 地 基 地 基 承 载 力 的抗 力 值 。 地 基 承 载 力 抗 力 值 按 公 路 桥 涵 地 基与 基 础 设 计 规 范 的 规 定 采 用 。 墙 身 截 面 强 度 验 算1. 强 度 计 算 计 算 断 面 选 择 墙 身 截 面 强 度 验 算1. 强 度 计 算 正 截 面 强 度 验 算 0 k ad fARN Nd验 算 截 面 上 的 轴 向 力 组 合 设 计 值 ； 0结 构 重 要 性 系 数 ； f圬 工 构 件 或 材 料 的 抗 力 分 项 系 数 ； Ra材 料 抗 压 极 限 强 度 ； A挡 土 墙 计 算 截 面 的 面 积 ；k轴 向 力 偏 心 影 响 系 数 ， 按 右 式 计 算 。 80 201 2561 12k eBeB 墙 身 截 面 强 度 验 算2. 稳 定 计 算 0 k k ad fARN k受 压 构 件 在 弯 曲 平 面 内 的 纵 向 弯 曲 系 数 。轴 心 受 压 时 可 查 规 范 取 用 ； 偏 心 受 压 时 由 下式 计 算 。 2012 21 3 1 16k s eH HB B B H墙 高 ；s与 材 料 有 关 的 系 数 。 增 加 挡 土 墙 稳 定 性 的 措 施1. 增 加 抗 滑 稳 定 性 的 措 施 设 置 倾 斜 基 底 倾 斜 基 底 的 倾 斜 程 度 越 大 ，抗 滑 稳 定 性 越 高 ； 土 质 地 基 ， 基 底 倾 斜 不 超过 1:5； 岩 石 地 基 ， 不 超 过1:3； 验 算 挡 土 墙 抗 滑 稳 定 性 时 ，除 验 算 基 底 抗 滑 稳 定 性 外 ，对 于 倾 斜 基 底 ， 还 应 验 算通 过 墙 踵 的 水 平 面 的 抗 滑 稳 定 性 。 增 加 挡 土 墙 稳 定 性 的 措 施1. 增 加 抗 滑 稳 定 性 的 措 施 凸 榫 基 础 可 以 明 显 提 高 挡土 墙 的 抗 滑 稳 定 性 ； 榫 的 高 度 不 宜 太 高 ， 榫 的顶 点 到 墙 趾 的 连 线 与 水 平面 的 夹 角 不 应 小 于 主 动 破裂 角 ； 因 为 产 生 被 动 土 压 力 需 要很 大 的 位 移 ， 实 际 上 不 允许 挡 土 墙 发 生 如 此 大 的 位移 ， 因 此 ， 一 般 只 考 虑1/3的 榫 前 被 动 土 压 力 。 增 加 挡 土 墙 稳 定 性 的 措 施2. 增 大 抗 倾 覆 稳 定 性 的 措 施 展 宽 墙 趾 ： 展 宽 宽 墙 趾 增 大 了 抗 倾覆 力 的 力 臂 ， 对 增 大 抗 倾 覆 稳 定 性有 显 著 效 果 。 但 要 注 意 趾 部 长 度 和厚 度 的 协 调 ， 避 免 展 宽 的 趾 部 被 折断 。 增 加 挡 土 墙 稳 定 性 的 措 施2. 增 大 抗 倾 覆 稳 定 性 的 措 施 改 变 墙 面 及 墙 背 坡 度 ： 改 变 墙 面 和 墙背 的 坡 度 ， 可 能 有 两 方 面 的 作 用 ， 一是 使 墙 身 的 重 心 后 移 ； 二 是 减 少 土 压力 。 衡 重 式 挡 土 墙 设 计 衡 重 式 挡 土 墙 与 一 般 重 力 式挡 土 墙 设 计 没 有 本 质 区 别 ，计 算 稍 有 差 异 ， 一 是 上 墙 俯角 大 ， 计 算 的 是 假 想 墙 背 的土 压 力 ， 另 需 计 算 实 际 墙 背的 土 压 力 ； 二 是 需 要 验 算 衡重 台 处 墙 身 斜 截 面 的 强 度 ，在 验 算 斜 截 面 时 ， 需 要 寻 找最 危 险 斜 截 面 ， 计 算 最 大 剪应 力 。 验 算 方 法 与 一 般 重 力 式 挡 土 墙 一 致 。 增 加 挡 土 墙 稳 定 性 的 措 施2. 增 大 抗 倾 覆 稳 定 性 的 措 施 改 变 墙 身 断 面 类 型 ： 改 变 墙 身 断 面 类 型 ， 从多 方 面 影 响 挡 土 墙 的 抗 倾 覆 能 力 ， 根 据 不 同的 改 变 ， 可 以 减 少 土 压 力 、 可 以 增 大 抗 倾 覆力 、 可 以 增 大 抗 倾 覆 力 的 力 臂 等 等 。 第 六 节 浸 水 路 堤 挡 土 墙 设 计 挡 土 墙 稳 定 性 分 析 基 底 应 力 及 合 力 偏 心 距 验 算 墙 身 截 面 强 度 验 算 增 加 挡 土 墙 稳 定 性 的 措 施 衡 重 式 挡 土 墙 设 计 水 对 墙 后 填 料 和 墙 身 的 影 响 填 料 受 到 水 的 浮 力 作 用 而 使 土 压 力 减 小 ； 砂 性 土 的 内 摩 擦 角 受 水 的 影 响 不 大 ； 粘 性 土 浸 水后 抗 剪 强 度 显 著 降 低 ； 墙 背 与 场 面 均 受 到 静 水 压 力 ， 当 有 水 位 差 时 ， 墙身 受 到 静 水 压 力 差 所 引 起 的 推 力 ； 墙 外 水 位 骤 然 降 落 ， 墙 后 填 料 内 出 现 渗 流 时 产 生渗 透 动 水 压 力 。 渗 水 性 填 料 ， 动 水 压 力 一 般 很 小 ，可 略 而 不 计 ； 墙 身 受 到 水 的 浮 力 作 用 ， 抗 倾 覆 及 抗 滑 动 稳 定 性减 弱 。 浸 水 挡 土 墙 土 压 力 计 算1. 填 料 为 砂 性 土 计 算 时 的 假 设浸 水 部 分 填 料 单 位 重 量 采 用 浮 容 重 ；浸 水 前 后 的 内 摩 擦 角 不 变 ；破 裂 面 仍 为 平 面 ， 由 于 浸 水 后 破 裂 面 的 变动 对 于 计 算 土 压 力 的 影 响 不 大 ， 因 而 不 考虑 浸 水 的 影 响 。 浸 水 挡 土 墙 土 压 力 计 算1. 填 料 为 砂 性 土 土 压 力 计 算 ： 在 前 述 假 设 下 ， 土 压 力 计 算 与一 般 情 形 相 似 ， 只 需 扣 除 计 算 水 位 以 下 因 浮力 影 响 而 减 少 的 土 压 力 。 浸 水 挡 土 墙 土 压 力 计 算2. 填 料 为 粘 性 土 浸 水 的 主 要 影 响 ： 填 料 的 强 度 明 显 下 降 ， 主 要 是 c 值显 著 降 低 。 处 理 方 法 ： 将 计 算 水 位 上 、 下 的 填 料 作 为 不 同 性 质 的土 层 对 待 。 按 分 层 土 计 算 土 压 力 ， 水 位 以 上 的 土 层 按非 浸 水 的 一 般 情 形 计 算 ； 计 算 水 位 以 下 的 土 层 ， 重 度取 浮 容 重 ， 其 上 的 填 土 重 量 作 为 荷 载 ， 按 浮 容 重 换 算为 均 布 土 层 ， 再 按 一 般 情 形 计 算 土 压 力 ， 截 取 水 位 以下 的 土 压 力 。 这 样 就 获 得 了 全 墙 的 土 压 力 。 浸 水 挡 土 墙 土 压 力 计 算2. 填 料 为 粘 性 土 计 算 图 式 静 水 压 力 、 动 水 压 力 和 上 浮 力1. 动 水 压 力 当 填 料 透 水 性 不 大 ， 墙 前 水 位 低 ， 墙 后 水 位高 ， 墙 后 填 料 中 因 渗 流 而 产 生 动 水 压 力 。 静 水 压 力 、 动 水 压 力 和 上 浮 力2. 静 水 压 力 和 浮 力 静 水 压 力 ： 计 算 水 位以 下 的 墙 面 和 墙 背 受到 静 水 压 力 。 浮 力 ： 当 基 底 透 水 时 ，挡 土 墙 还 受 到 浮 力 ，计 算 的 浮 力 在 根 据 基底 的 透 水 情 况 折 减 。 浸 水 挡 土 墙 稳 定 性 验 算1. 验 算 方 法 某 一 水 位 下 ， 挡 土 墙 的验 算 过 程 与 一 般 情 形 下的 挡 土 墙 相 同 ， 只 是 挡土 墙 上 的 力 系 不 同 。 水 位 高 低 影 响 挡 土 墙 的稳 定 性 。 并 且 ， 对 不 同的 验 算 指 标 ， 影 响 不 同 ，因 此 要 分 别 找 出 最 不 利水 位 。 只 有 在 最 不 利 情 况 下 使挡 土 墙 满 足 稳 定 性 要 求 ，才 能 保 证 挡 土 墙 的 完 全 稳 定 。 浸 水 挡 土 墙 稳 定 性 验 算2. 最 不 利 水 位 求 算 对 高 水 位 和 低 水 位之 间 的 不 同 水 位 进行 试 算 ， 找 出 最 不利 的 水 位 ， 此 时 的稳 定 性 最 差 。 为 了 最 快 找 出 最 不利 水 位 ， 一 般 采 用优 选 法 确 定 试 算 水位 。 第 七 节 地 震 地 区 挡 土 墙 设 计 地 震 荷 载 的 计 算 地 震 作 用 下 的 土 压 力 地 震 条 件 下 挡 土 墙 的 稳 定 一 般 防 震 措 施 基 本 规 定 地 震 烈 度 达 到 8级 或 以 上 ， 或 者 地 震 时 可能 产 生 大 规 模 滑 坡 、 崩 塌 等 严 重 灾 害 时 ，挡 土 墙 设 计 应 考 虑 地 震 力 的 作 用 ； 考 虑 地 震 力 时 ， 只 考 虑 恒 载 和 常 水 位 的 浮力 ， 不 考 其 他 虑 荷 载 的 作 用 。 地 震 荷 载 的 计 算1. 地 震 力 由 于 竖 向 地 震 力 的 影 响 小 ， 挡 土 墙 设 计 中 只 考 虑 水 平 地震 力 的 影 响 。 作 用 于 挡 土 墙 和 破 裂 棱 体 重 心 上 的 最 大 水 平 地 震 力 为 1S Z HP CC K GC1重 要 性 修 正 系 数 ；CZ综 合 修 正 系 数 ；KH水 平 地 震 系 数 ， 水 平 地 震 加 速 度 与 重 力 加 速 度 之 比 ； G破 裂 棱 体 与 挡 土 墙 自 重 。 地 震 荷 载 的 计 算2. 地 震 角 水 平 地 震 力 Ps与 挡 土 墙 重 力 G的 合 力 G1，与 竖 直 线 的 夹 角 s称 为 地 震 角 。 S Z HarctgC K 地 震 作 用 下 的 土 压 力1. 计 算 假 设 地 震 作 用 前 后 填 料 的 内 摩 擦 角 及 墙背 摩 擦 角 不 变 ； 破 裂 面 形 状 不 变 。 地 震 作 用 下 的 土 压 力2. 计 算 图 式 地 震 作 用 下 的 土 压 力3. 土 压 力 计 算 用 、 、 取 代 、 和 的 值 ，地 震 作 用 下 的 力 三 角 形 与 一 般 情 形 下 的 力 三 角 形 相 似 ，即 力 的 关 系 不 变 ， 可 以 直 接 采 用 一 般 库 伦 土 压 力 公 式 计算 地 震 作 用 下 的 土 压 力 ， 只 是 将 、 和 替 换 为 s、 s和 s。 这 种 处 理 方 法 只 是 为 了 利 用 一 般 土 压 力 计 算 公 式 ， 是 一种 数 学 上 的 变 换 ， 并 不 表 示 土 压 力 与 墙 背 的 夹 角 发 生 改变 ， 土 压 力 的 方 向 仍 按 墙 背 摩 擦 角 来 确 定 。s s s s / coss s 地 震 条 件 下 挡 土 墙 的 验 算 地 震 作 用 下 的 挡土 墙 验 算 过 程 与一 般 挡 土 墙 相 同 ，只 是 荷 载 组 合 不同 ， 计 算 荷 载 中增 加 了 水 平 地 震力 的 影 响 。 一 般 防 震 措 施 尽 可 能 采 用 重 心 低 的 墙 身 断 面 形 式 。 基 础 尽 可 能 置 于 基 岩 或 坚 硬 的 均 质 土 层 上 ；遇 有 软 粘 土 、 饱 和 砂 土 或 严 重 不 均 匀 地 基 时 ，应 采 取 适 当 措 施 进 行 加 固 处 理 。 挡 土 墙 宜 采 用 浆 砌 片 (块 )石 、 混 凝 土 和 钢 筋混 凝 土 修 筑 。 当 采 用 干 砌 片 (块 )石 时 ， 墙 高须 加 以 限 制 ： 设 计 烈 度 为 8度 时 ， 一 般 不 超过 5m； 9度 时 ， 一 般 不 超 过 3m。 一 般 防 震 措 施 墙 体 应 以 垂 直 通 缝 分 段 ， 每 段 长 度 不宜 超 过 15m。 地 基 变 化 或 地 面 标 高 突变 处 也 应 设 置 通 缝 。 应 严 格 控 制 砌 筑 质 量 ， 石 料 要 嵌 挤 紧密 ， 砂 浆 要 饱 满 ， 砂 浆 标 号 按 非 地 震区 要 求 提 高 一 级 采 用 。 培 后 填 料 应 尽 量 用 片 、 碎 石 或 砂 性 土分 层 填 筑 并 夯 实 ， 并 做 好 排 水 设 施 。