《路基路面工程》挡土墙设计.ppt
路基路面工程挡土墙设计重庆交通大学 凌天清,全国路基路面工程教学研讨会,交流内容,1、主要教学内容与方法2、概述3、挡土墙的构造4、土压力计算5、挡土墙计算分析6、加筋土与轻型挡土墙7、挡土墙的设计示例,1、主要教学内容,概述 挡墙的作用、类型与特点 重力式、半重力式、加筋土、钢筋混凝土轻型挡墙 挡墙设计内容 布置（横纵向布置、平面布置）、确定挡墙类型、设计参数、结构尺寸确定方法挡土墙的构造 以重力式挡土墙为例介绍墙身构造、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝,1、主要教学内容,土压力计算 基本假定与原理，直线墙背以作用均布荷载的路堤墙为范例，折线墙背、第二破裂面、粘性土土压力计算可以根据情况增减。挡墙的计算分析 滑移、倾覆、地基应力、墙身强度；选讲地震与浸水条件下的验算加筋土与轻型挡土墙挡土墙的设计示例,2、概述,2.1挡墙的作用、类型与特点 挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力、防止边坡或路基主体崩塌而设置在路旁的结构物。,挡土墙的设置位置,2、概述,挡墙的结构类型与特点、适用范围,2、概述,2.2设计内容 2.2.1 挡土墙的布置 横向布置 纵向布置 平面布置,2、概述,2.2设计内容 2.2.2 确定挡墙类型 石砌挡墙、混凝土挡墙、轻型钢筋混凝土、加筋土等。石砌（混凝土）挡墙俯斜、仰斜、垂直,2、概述,2.2设计内容 2.2.2 确定挡墙类型 选择一个合理的挡土墙墙型，对挡土墙的设计具有重要意义，也是一个复杂的问题。对于公路上常用的重力式挡土墙，建议按下述几点选用：使墙后土压力最小 填挖方的要求 墙前地形的陡缓 基底内倾 在增大墙身抗滑稳定性的方法中，将基底作成逆坡是一种有效的方法。不过当基底斜坡较大时，尚应考虑墙身是否连同整个土体一起滑走的可能，故土质地基的基底倾坡不宜大于0.11，岩石地基一般不宜大于0.21。墙趾加宽,2、概述,2.2设计内容 设计参数 汽车荷载 墙后土体参数 墙背摩擦角 墙身材料重度 地基承载力 基底摩擦系数 地基土的内摩擦系数,2、概述,2.2设计内容 设计参数 汽车荷载公路路基设计规范(JTG D30-2004)规定采用下式计算：式中：h0等代均布土层厚度(换算土层厚度)，m；q车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2m取为20kN/m2；墙高大于10m取为10kN/m2；墙高在210m之间时，值按直线内插法计算。人群荷载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0.75kN/m，作用于栏杆扶手上的竖向力采用1kN/m。,3、挡土墙的构造,以重力式挡土墙为例介绍墙身构造、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝等3.1墙身构造 墙身构造,墙背线形、倾斜方向,墙身断面尺寸与坡度,3、挡土墙的构造,3.1墙身构造 墙身构造,常用抗滑挡墙的墙身断面,3、挡土墙的构造,3.1墙身构造 基础 基础形式、埋置深度,挡墙基础安全襟边宽度表,3、挡土墙的构造,3.1墙身构造 3.1.3 排水设施,3、挡土墙的构造,3.1墙身构造 沉降缝与伸缩缝,4、土压力计算,4.1 作用于挡土墙上的力系 确定挡土墙上的力系是挡土墙设计的关键，其中主要是确定土压力。,1）永久作用（主要力系）是指经常作用于挡土墙的各种力，如图 浸水挡土墙常水位时的静水压力及浮力。2）可变作用（附加力系）是季节性作用于挡土墙上的各种力，包括季节性洪水时的静水压力及浮力、动水压力、波浪冲击力、冰胀压力、冰压力等。3）偶然作用（特殊力）是偶然出现的力，如地震力、施工荷载及水流漂浮物的撞击力等。,4、土压力计算,4.2 一般情况下的土压力计算,土压力的类型,4、土压力计算,4.2 一般情况下的土压力计算 土压力的类型,4、土压力计算,4.2 一般情况下的土压力计算 4.2.2 库仑主动土压力的计算 以路基上作用有均布荷载的路堤墙为例推导土压力公式，并清楚地告诉学生，当取路堤墙顶上填土高度为0时就可以得到路肩墙的计算公式。,库仑主动土压力计算,4、土压力计算,4.2 一般情况下的土压力计算 4.2.2 库仑主动土压力的计算,4、土压力计算,在用不同边界条件下土压力公式计算某一边界条件下的挡土墙土压力时，先要求出破裂角，即首先确定产生最大土压力的破裂面。计算时可先假定破裂面交于路基的位置（一般是先假定交于荷载中部），按此图式及选择其相应的计算公式算出角，再与原假定的破裂面位置（边界条件）相比较，看是否相符。在个别情况下，可能出现验证与假定不符，改变图式后仍然不符，此时可假定破裂面交于两种边界条件的分界点（例如交于荷载边缘）来计算破裂角。,a)交于荷载内侧；b)交于荷载中部；c)交于荷载外侧,4、土压力计算,4.2 一般情况下的土压力计算 4.2.2 库仑主动土压力的计算 其他如大俯角墙背、折线形墙背、黏土填料的主动土压力计算等可根据学时增减。,大俯角墙背的土压力 折线墙背土压力的力多边形法,5、挡土墙计算分析,滑移、倾覆、地基应力、墙身强度；简介地震与浸水条件下的验算5.1 挡土墙稳定性分析 5.1.1 挡土墙的破坏形式与稳定性要求,挡土墙的破坏形式,5、挡土墙计算分析,5.1.2 稳定性分析方法 滑动（移）稳定性验算 倾覆稳定性验算5.1.3 提高稳定性的措施,提高滑动稳定性的措施,提高倾覆稳定性的措施,还有改变墙身断面形式等,5、挡土墙计算分析,5.2 基底应力与合力偏心距验算减小基底应力与提高地基承载力与的方法 扩大基础 人工基础与地基,5、挡土墙计算分析,5.3 墙身截面强度验算,墙身截面强度不能满足要求时，可采取增大挡墙断面尺寸，改变墙身材料的办法。也可以采取更换填料类型来减小土压力等方法，以求挡土墙稳定性、墙身强度满足要求。,5、挡土墙计算分析,5.4 浸水挡墙的设计计算 最不利水位的求算（0.618法）,作用在浸水挡土墙上的力系,5、挡土墙计算分析,5.5 地震条件下的挡墙设计计算,稳定性计算时只需要考虑地震力合力PS,6、加筋土与轻型挡土墙,主要以介绍构造、特点与应用范围为主,加筋挡土墙,6、加筋土与轻型挡土墙,6.1加筋土挡墙,镀锌钢带加筋,6、加筋土与轻型挡土墙,6.1加筋土挡墙 土工格栅加筋,6、加筋土与轻型挡土墙,土工格栅加筋建成56.5m高的加筋挡土墙,6.1加筋土挡墙,6、加筋土与轻型挡土墙,6.1加筋土挡墙,6、加筋土与轻型挡土墙,6.1加筋土挡墙,土工格栅加筋,6、加筋土与轻型挡土墙,6.1加筋土挡墙,钢塑复合土工加筋带,6、加筋土与轻型挡土墙,6.2锚杆（索）挡土墙,6、加筋土与轻型挡土墙,锚杆挡土墙一般适用于岩质路堑地段，但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。,6、加筋土与轻型挡土墙,锚索,6、加筋土与轻型挡土墙,锚索、锚杆的施工钻孔,6、加筋土与轻型挡土墙,6.3桩板墙,6、加筋土与轻型挡土墙,6.4 锚定板挡土墙,6、加筋土与轻型挡土墙,悬臂式挡墙（5m）扶壁式挡墙(15m),6.5悬臂式与扶壁式挡墙,7、挡土墙的设计示例,关于极限状态法与容许应力法,容许应力法 成熟方法、传统方法2004年版公路路基设计规范（JTG D302004）采用以极限状态设计的分项系数法为主的设计方法,研究生教学参考用书,
