1、第四节第四节 挡土墙设计总则挡土墙设计总则一、作用力系一、作用力系Assemblage of forcesAssemblage of forces 主要力系（永久荷载）主要力系（永久荷载） assemblage of main forcesassemblage of main forces、 附加力系（可变荷载）附加力系（可变荷载） assemblage of additional forcedassemblage of additional forced、 特殊力（偶然荷载）特殊力（偶然荷载） special forcesspecial forces主要力系assemblage of mai
2、n forces：(永久荷载）1）挡土墙自重及位于墙上的衡载2）墙后土体的主动土压力3）基底的法向反力及摩擦力4）墙前土体的被动土压力5 5）静水压力，浮力静水压力，浮力附加力系assemblage of additional forces（可变荷载） 车辆荷载、人群荷载引起的土侧压力， 水位退落时的动水压力，流水压力，波浪压力，冻胀压力， 温度影响力。 施工荷载。特殊力系assemblage of special forces（偶然荷载） 偶然出现的力。地震力，滑坡、泥石流作用力，车辆碰撞护栏引起的力。常用作用（或荷载）组合组合作用（或荷载）组合挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、填土重力
3、、填土侧压力及其他永久荷载组合组合与基本可变荷载相组合组合与其他可变荷载、偶然荷载相组合注：1洪水与地震力不同时考虑； 2冻胀力、冰冻力与流水压力或波浪压力不同时考虑 3车辆荷载与地震力不同时考虑二、挡土墙设计方法：极限状态分项系数法二、挡土墙设计方法：极限状态分项系数法挡土墙设计极限状态分挡土墙设计极限状态分构件承载力极限状态构件承载力极限状态和和正常使用极限状态正常使用极限状态。承载力极限状态是当挡土墙出现下列以下任何一种状态承载力极限状态是当挡土墙出现下列以下任何一种状态, ,即认为超过了承即认为超过了承载力极限状态载力极限状态. .(1)(1)整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡
4、整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡(2)(2)挡土墙构件或连接构件因材料承受的强度超过极限而破坏挡土墙构件或连接构件因材料承受的强度超过极限而破坏, ,或因过量或因过量塑性变形而不适合继续承载塑性变形而不适合继续承载(3)(3)挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡(1)(1)影响正常使用或外观变形影响正常使用或外观变形(2)(2)影响正常使用或耐久性的局部破坏影响正常使用或耐久性的局部破坏(3)(3)影响正常使用的其他特定状态影响正常使用的其他特定状态正常使用极限状态是当挡土墙出现下列以下任何一种状态正常使用极限状态是当挡土墙出现下列以下任何一种状态
5、, ,即认为超过了正常使用极限即认为超过了正常使用极限. .),()()(0dfkRRRRS挡土墙构件承载力极限状态设计采用的一般表达式：挡土墙构件承载力极限状态设计采用的一般表达式：式中：式中：。可采用几何参数标准值时，设计值，当无可靠数据结构或构件几何参数的项系数；结构材料、岩土性能分；抗力材料的强度标准值挡土墙结构抗力；组合设计值；作用（或荷载）效应的选用；结构重要性系数，查表dRRSf0kv 结构重要性系数0墙高公路等级高速公路、一级公路二级及以下公路5m1.00.955m1.051.0承载能力极限状态作用（或荷载）分项系数情况荷载增大对挡土墙结构起有利作用时荷载增大对挡土墙结构起不利
6、作用时组合，垂直恒载G0.91.2恒载或车辆荷载、人群荷载的主动土压力Q11.000.951.401.30被动土压力Q20.300.50水浮力Q30.951.10静水压力Q40.951.09动水压力Q50.951.20一、挡土墙稳定性验算一、挡土墙稳定性验算stability computations of the retaining wallstability computations of the retaining wallv1 1、挡土墙的破坏形式、挡土墙的破坏形式destruction types of the retaining walldestruction types of t
7、he retaining wallv 1 1）、由于基础滑动而造成的破坏；）、由于基础滑动而造成的破坏；v 2 2）、由于绕墙趾转动所引起的破坏；）、由于绕墙趾转动所引起的破坏；v 3 3）、由于基础产生过大或不均匀的沉陷而引起的墙身倾斜；）、由于基础产生过大或不均匀的沉陷而引起的墙身倾斜；v 4 4）、因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏；）、因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏；v 2 2、挡土墙稳定性验算、挡土墙稳定性验算stability computation of the retaining stability computation of the retaining wall
8、wallv 1 1）、抗滑稳定性验算）、抗滑稳定性验算anti-slippery stability computationanti-slippery stability computation第五节、重力式挡土墙设计第五节、重力式挡土墙设计料时，可查表。数，当缺乏可靠试验资基底与地基间的摩擦系；），基底为水平时，基底倾斜角（，），当为浸水挡土墙时分量（墙前被动土压力的水平）；分量（墙后主动土压力的水平）；分量（墙后主动土压力的竖向部分应计入浮力；），浸水挡土墙的浸水（作用于基底以上的重力式中：滑动稳定方程：0; 00tan)1 . 1 ()tan(1 . 1) 100py210101PxpQ
9、xQyQyQEKNEKNEKNEKNGEEEGEEG)K3 . 0tantan)200NENNEEEENKKpxppxCC倍（量的墙前被动土压力水平分部分浮力；浸水挡土墙应计入浸水向分力；作用于基底上合力的竖式中：按下式计算：抗滑稳定系数v3)3)、增加抗滑稳定性的方法增加抗滑稳定性的方法 vways to enhance the anti-slippery stabilityways to enhance the anti-slippery stabilityv1 1）设置倾斜基底设置倾斜基底set up slanting foundationset up slanting foundati
10、on 土质路基不陡于土质路基不陡于1 1：5 5，岩石路基不陡于，岩石路基不陡于1 1：3 3v2 2）采用凸榫基础采用凸榫基础adoption of tenon foundationadoption of tenon foundationv3 3）采用人工基础采用人工基础 adoption of manpowered foundationadoption of manpowered foundation2 2）、抗倾覆稳定性验算）、抗倾覆稳定性验算 tilt tilt stability computation;mmm0)(8 . 0) 1py21）分量到墙趾的距离（墙前被动土压力的水平）；
11、分量到墙趾的距离（墙后主动土压力的水平）；趾的距离（的竖向力合力重心到墙作用于墙顶的其他荷载基础上填土的重力及墙身重力、基础重力、式中：倾覆稳定方程：ZZZZEZEZEGZGppQyxxyQGyxPpxyGZEZEZEGZKK00)2按下式计算：抗倾覆稳定系数v2 2、增加抗倾覆稳定性的方法、增加抗倾覆稳定性的方法 ways to enhance the tilt stabilityways to enhance the tilt stability1 1）展宽墙趾）展宽墙趾 broaden the wall toebroaden the wall toev2 2）改变墙面及墙背坡度）改变墙面
12、及墙背坡度vchange grade of wall change grade of wall space and wall backspace and wall backv3 3）改变墙身断面类型改变墙身断面类型vchange types of change types of section of the wall bodysection of the wall body3)3)基底应力及合力偏心距的验算基底应力及合力偏心距的验算 computation of the subgrade stress and the excentricity of composite forceskNsinc
13、os)kNm0 . 1kpa) 1) 1 (010y12没水位），低水位浮力（指常年淹（竖向力设计值。每延米作用于基底的总；，即基础宽度为基础底面每延米的面积；基底平均压应力，式中：轴心荷载作用时：基底压应力WEWEGNNBAANyQQG3)3)基底应力及合力偏心距的验算基底应力及合力偏心距的验算 computation of the subgrade stress and the excentricity of composite forces)()/2e)2d00MPaMmKNNEGZEZEGZNMMZZBeNMedyyxxyGbyNNdd组合组合设计值作用于基底形心的弯矩合设计值（作用于
14、基底的垂直力组式中：或为距作用于基底的合力偏心偏心荷载作用时：.4/6/m1Bm);20,326)61 (6002210121100210基底的容许承载力。基底压应力不应大于于；对于岩石地基不应大对于土质地基不应大于，）基底合力的偏心距（，矩形基础为基础宽度基础底部每延米的面积；），倾斜基底为其斜宽基底宽度（；挡土墙踵部的压应力（挡土墙趾部的压应力（时，时，按下式计算：基底压应力，BBeABkPakPaeBNBeBeANBeddv地基承载力抗力值的规定以提高。可根据不同荷载组合予，时，可取如果计算结果刷线算起。水流冲刷时，从一般冲，从天然地面算起，有基础底面的埋置深度（时取大于时取基础底面宽度
15、小于用有效浮重，容积密度，水面以下采基底各土层的加权平均，不透水者，应采用浮重然容积密度，水面以下基底下持力层上土的天；承载力修正系数，查表，地基承载力标准值；式中：值的规定）偏心荷载作用时：地基承载力抗力值（基础地面的压应力（式中：轴向荷载作用时：fffffmhmmmbKNKNkkfhkbkffffKPfKNfkkkk1 .11 .1)5 .0.66,3m3m/m/)5 .0()3(32 .12)a)131312122113、提高地基承载力或减小基地应力的方法ways to enhance the bearing capacity of subsoil and reduce the bast
16、ion stress1）、采用人工基础 adoption of manpowered foundation 2）、采用扩大基础 adoption of spread foundation为了保证墙身具有足够的为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择强度，应根据经验选择12个控制断面进行验个控制断面进行验算，如墙身底部、二分算，如墙身底部、二分之一墙高处、上下墙之一墙高处、上下墙(凸凸形及衡重式墙形及衡重式墙)交界处。交界处。根据根据公路砖石及混凝土桥涵设计规范公路砖石及混凝土桥涵设计规范的规定，当构的规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利件采用分项安全系数的极限状态设计时
17、，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值 。3、墙身截面强度验算、墙身截面强度验算验算断面的选择验算断面的选择第五节 挡土墙设计第五节 挡土墙设计4、重力式挡土墙设计、重力式挡土墙设计下一页下一页下一页下一页第五节 挡土墙设计4、重力式挡土墙设计、重力式挡土墙设计第五节 挡土墙设计下一页下一页下一页下一页后页后页第五节 挡土墙设计下一页下一页第五节 挡土墙设计后页后页第五节 挡土墙设计第五节 挡土墙设计6-66-6：浸水挡土墙设计：浸水挡土墙设计design of the inundate retaining walldesig
18、n of the inundate retaining wallv与一般挡土墙的区别与一般挡土墙的区别difference from ordinary retaining walldifference from ordinary retaining wall：v 1 1）、土压力因填料受浮力的影响而减小；）、土压力因填料受浮力的影响而减小；v 2 2）、有静水压力、动水压力的作用；）、有静水压力、动水压力的作用；v 3 3）、浸水挡土墙的稳定性降低。）、浸水挡土墙的稳定性降低。v一、浸水挡土墙土压力的计算一、浸水挡土墙土压力的计算calculation of the pressure agai
19、nst calculation of the pressure against the inundate retaining wallthe inundate retaining wallv 1 1、填料为砂性土、填料为砂性土cohesionless soil as the fillercohesionless soil as the fillerv 计算前提条件：计算前提条件：1 1）、内摩擦角不变；）、内摩擦角不变；v 2 2）、破裂面为一平面；）、破裂面为一平面；v 3 3）、浸水部分填料容重为浮容重。）、浸水部分填料容重为浮容重。v2 2、填料为粘性土、填料为粘性土 cohesive
20、soil as the fillercohesive soil as the fillerv浸水后浸水后c c值显著降低，将填土的上下两部分视为不同性质的土层，分别值显著降低，将填土的上下两部分视为不同性质的土层，分别计算土压力。计算土压力。二、静水压力、动水压力、上浮力的计算二、静水压力、动水压力、上浮力的计算calculation hydrostatic calculation hydrostatic pressure, hydrodynamic pressure and buoyance pressurepressure, hydrodynamic pressure and buoyan
21、ce pressurev 1、静水压力calculation hydrostatic pressure P1v 墙面静水压力v 墙背静水压力v 2、上浮力buoyance pressure P2 v 基底的上浮力P2v 墙身的上浮力P2v 3、动水压力hydrodynamic pressure P3三、浸水挡土墙稳定性验算三、浸水挡土墙稳定性验算computation of the inundate retaining computation of the inundate retaining wallwallv1、抗滑稳定性验算anti-slippery stability computat
22、ionv2、抗倾覆稳定性验算tilt tilt stability computationv3、基底应力及合力偏心距的验算computation of the subgrade stress and the excentricity of composite forces 1、请说出库仑土压力理论在路基挡土墙计算中的几个基、请说出库仑土压力理论在路基挡土墙计算中的几个基本假设及该理论的适宜使用场合。本假设及该理论的适宜使用场合。2、公路挡土墙计算中主要考虑何种压力？为什么？、公路挡土墙计算中主要考虑何种压力？为什么？3、挡土墙土压力计算中如何考虑车辆荷载的作用？、挡土墙土压力计算中如何考虑车辆
23、荷载的作用？ 4、挡土墙纵向布置有哪些主要内容？、挡土墙纵向布置有哪些主要内容？5、挡土墙设置排水措施的主要目的及其作用？、挡土墙设置排水措施的主要目的及其作用？6、挡土墙排水措施所包括的主要项目有哪些？、挡土墙排水措施所包括的主要项目有哪些？7、挡土墙泄水孔设置要考虑什么要求？为什么干砌挡土、挡土墙泄水孔设置要考虑什么要求？为什么干砌挡土墙不设泄水孔？墙不设泄水孔？8、挡土墙沉降缝及伸缩缝的设置目的及设置位置？、挡土墙沉降缝及伸缩缝的设置目的及设置位置？9、对土质地基，挡土墙埋置深度一般应满足哪些要求？、对土质地基，挡土墙埋置深度一般应满足哪些要求？10、何谓挡土墙的主要力系？它包括哪些项目
24、？请用示、何谓挡土墙的主要力系？它包括哪些项目？请用示意图表示一般地区、非浸水挡土墙的主要力系。意图表示一般地区、非浸水挡土墙的主要力系。11、路基挡土墙计算中，破裂面交于荷载中部和交于路基顶面荷载内侧或、路基挡土墙计算中，破裂面交于荷载中部和交于路基顶面荷载内侧或外侧的土压力计算方法有何异同点？外侧的土压力计算方法有何异同点？12、路肩墙和路堤墙的主动土压力计算有何异同点？、路肩墙和路堤墙的主动土压力计算有何异同点？13、何种情况下会出现第二破裂面？、何种情况下会出现第二破裂面？14 挡土墙抗滑稳定、抗倾覆稳定或基地承载力不足时，应分别采用哪些挡土墙抗滑稳定、抗倾覆稳定或基地承载力不足时，应分别采用哪些改进措施？改进措施？15、当作用于挡墙基底合力偏心矩大于规定值时该怎办？、当作用于挡墙基底合力偏心矩大于规定值时该怎办？16、季节性浸水地区挡土墙设计时，与一般挡土墙设计相比，还需多考虑、季节性浸水地区挡土墙设计时，与一般挡土墙设计相比，还需多考虑哪些具体因素？哪些具体因素？17、薄壁式挡土墙有何结构特点及主要类型？、薄壁式挡土墙有何结构特点及主要类型？18、加筋土挡墙的主要组成部分、结构性质及其作用原理、适用于何种形、加筋土挡墙的主要组成部分、结构性质及其作用原理、适用于何种形式的路基？式的路基？19、提高加筋土挡土墙承载能力的方法？、提高加筋土挡土墙承载能力的方法？
