1、6.1 挡土墙的类型及适用范围挡土墙的类型及适用范围6.2 挡土墙的构造与布置挡土墙的构造与布置6.3 挡土墙土压力计算挡土墙土压力计算6.4 挡土墙的设计原则挡土墙的设计原则6.5 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计6.7 加筋土挡土墙加筋土挡土墙 1 1、挡土墙的定义、挡土墙的定义 挡土墙的定义与的作用挡土墙的定义与的作用 挡土墙是支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的挡土墙是支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的结构物。公路中主要作用是支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁结构物。公路中主要作用是支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸壁等。两端及河岸壁等。1.路基位于陡坡地段或岩石风化的
2、路堑边坡地段2.为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段3.可能产生塌方，滑坡的不良地质地段4.水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段5.桥梁或隧道与路基的连接地段 6.为节约用地，减少拆迁或少占农田地地段7.为保护重要建筑物，生态环境或其它特殊需要的地段挡土墙的用途挡土墙的用途按按挡土墙位置挡土墙位置分分:路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙、山坡挡墙、隧道和明洞口挡墙桥梁路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙、山坡挡墙、隧道和明洞口挡墙桥梁两端挡墙等。两端挡墙等。按按挡土墙的墙体材料挡土墙的墙体材料分分:石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌挡墙，木质挡墙和钢石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌挡
3、墙，木质挡墙和钢板墙等。板墙等。按按挡土墙的结构形式挡土墙的结构形式分分:重力式，悬臂式，扶壁式，锚杆式，拱式，锚定板式，板桩式和垛式重力式，悬臂式，扶壁式，锚杆式，拱式，锚定板式，板桩式和垛式等。等。按照工作方式按照工作方式刚性挡土墙、柔性挡土墙刚性挡土墙、柔性挡土墙2 2、挡土墙的类型、挡土墙的类型abdc1）在山坡陡峻处，用以减少挖方量，降低边坡高度，避免山坡因开挖而失去稳定；2）在地质不良地段，用以支挡可能滑塌的山坡土体。路堑墙路堑墙1）在山坡陡峻处填筑路堤，用以支挡路堤下滑；2）收缩坡脚，避免与其它建筑物相互干扰，减少填方量；3）保证沿河路堤不受河水冲刷路堤墙路堤墙1）支挡陡坡路堤下
4、滑；2）抬高公路；3）收缩坡脚，减少占地，减少填方量；路肩墙路肩墙支挡山坡覆盖层或滑坡下滑山坡墙山坡墙1 1、重力式挡土墙、重力式挡土墙a）b）普通重力式挡土墙d）衡重式挡土墙c）不带衡重台的折线挡土墙普通重力式挡土墙依靠墙自重承受土压力，结构简单，施工简便，由于墙身重，对地基承载力地要求比较高。混凝土半重式在墙背设少量钢筋,并将墙趾展宽,以减薄墙身,节省圬工.一般适用于低墙重力式悬臂悬臂/扶壁式扶壁式（半重力）（半重力）由肋柱，挡板和锚杆组成，靠锚杆锚固在山体内拉住肋柱。肋柱，挡板可预制。一般适用于墙身较高的路堑墙或路肩墙，并具有锚固条件。锚杆式挡土墙锚杆式挡土墙每级墙高不宜大于8m，多级墙
5、的上下级间应设置宽度不小于2m的平台。锚定式挡土墙(锚定板式)类似于锚杆式挡土墙，仅锚杆的固定端用锚定板固定在山体内。一般适用于路堑墙或路堤墙。借助于埋在填土内的锚定板的抗拔力抵抗侧向土压力，保持墙的稳定。强高不宜超过10m。悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙由立壁，墙趾板和墙踵板组成，利用墙踵板上的填土重量来维持土体稳定。适用于缺乏石料地区及挡土墙高度不大于7m的情况。悬臂式相当于沿悬臂式挡土墙的墙长，每隔一定距离设置一道扶壁，使墙面板与墙踵板连接起来，以承受较大的弯矩作用。适用于高墙。扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙由面板，拉筋和填料组成，依靠拉筋与填料之间的摩擦力来抵抗侧向土压力，面板可预制。适用于缺乏
6、石料地区及在软弱地基上修筑路肩墙与路堤墙。加筋土挡土墙加筋土挡土墙用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框架，内填土石，以抵抗土压力。适用于缺乏石料地区的路肩墙与路堤墙。垛式挡土墙垛式挡土墙由桩柱和挡板组成，利用深埋的桩柱前土层的被动土压力来平衡墙后主动土压力。适用于土压力大，要求基础埋置深地段，可用于路堑墙、路肩墙。桩板式挡土墙桩板式挡土墙4、各式挡土墙的使用条件垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙5、挡土墙的破坏、挡土墙的破坏垮塌的护坡挡墙垮塌的护坡挡墙垮塌的加筋挡土墙垮塌的加筋挡土墙墙面（墙胸）墙背（俯斜、仰斜、垂直）有直线形墙背和折线形墙背之分墙顶及护栏墙底（墙趾、墙踵）1 1、挡土墙的构造
7、、挡土墙的构造挡土墙的组成示意图挡土墙的组成示意图墙背墙背墙身墙身基础基础墙踵墙踵墙顶墙顶墙面墙面墙趾墙趾基底基底1）墙身）墙身n仰斜挡墙墙背所受土压力小，墙背比较经济。但基础外移，地面横仰斜挡墙墙背所受土压力小，墙背比较经济。但基础外移，地面横坡比较陡时，增加墙高，断面增大；坡比较陡时，增加墙高，断面增大；n俯斜式所受土压力较大，通常在地面坡度较陡时采用，借助于陡直俯斜式所受土压力较大，通常在地面坡度较陡时采用，借助于陡直的墙面，减小高度；的墙面，减小高度；n衡重式在上下墙之间设一衡重台，采用陡直的墙面，适宜于陡峻的衡重式在上下墙之间设一衡重台，采用陡直的墙面，适宜于陡峻的地形。地形。n墙背
8、的坡度一般在墙背的坡度一般在1 1：0.250.251 1：0.40.4，仰斜式坡度在，仰斜式坡度在1 1：0.250.25左右。左右。墙背墙背墙面墙面1:0.051:0.351:0.251:0.4不陡于1：0.251：0.251：0.21：0.351:0.051:0.251:0.301:0.251:0.45(a)(b)（c）(d)H1H2墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度又直接影响挡土墙的高度。因此，在地面横坡较陡时，度又直接影响挡土墙的高度。因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为墙面坡度一般为1:0.051:0.25，矮墙
9、可采用陡直墙面；地，矮墙可采用陡直墙面；地面平缓时，一般采用面平缓时，一般采用1:0.201:0.35较为经济，但不宜缓于较为经济，但不宜缓于1:0.4，以免过分增加墙高。，以免过分增加墙高。为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高、过长的路肩墙的墙顶为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高、过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。为满足路肩最小宽度的要求，护栏内侧边缘距路面边应设置护栏。为满足路肩最小宽度的要求，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，二、三级路不小于缘的距离，二、三级路不小于0.75cm，四级路不小于，四级路不小于0.5cm。墙顶墙顶护栏护栏墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不
10、小于50cm，干砌不小于，干砌不小于60cm。钢筋混凝。钢筋混凝土挡土墙墙顶宽度按施工条件确定，一般不应小于土挡土墙墙顶宽度按施工条件确定，一般不应小于20cm。浆砌路肩墙。浆砌路肩墙顶一般宜采用粗石料或顶一般宜采用粗石料或C15混凝土材料做成顶帽，厚混凝土材料做成顶帽，厚40cm。如不做顶。如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用帽，对路堤墙和路堑墙，墙顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用M5砂浆抹平顶面，砂浆厚砂浆抹平顶面，砂浆厚2cm。干砌挡土墙墙顶。干砌挡土墙墙顶50cm厚度内，应用厚度内，应用M5砂浆砌筑，以增加墙身稳定。砂浆砌筑，以增加墙身稳定。2 2）
11、基础）基础 1）基础形式）基础形式扩大基础扩大基础钢筋混凝土基础换填基础拱形基础拱形基础台阶基础基础埋置深度 影响因素：地质条件、水文情况、冻结深度、邻近建筑物的基础影响一般情况下，地表下不小于1米。2）基础埋深）基础埋深为保证挡土墙基础的稳定性，必须根据下列要求，将基础埋入地为保证挡土墙基础的稳定性，必须根据下列要求，将基础埋入地面以下适当的深度。面以下适当的深度。1）应保证基底土层的容许承载力大于基底可能出现的最大应力，）应保证基底土层的容许承载力大于基底可能出现的最大应力，避免地基产生剪切破坏。避免地基产生剪切破坏。2）应保证基础不受冲刷，在墙前地基受水冲刷地段，如未采取）应保证基础不受
12、冲刷，在墙前地基受水冲刷地段，如未采取专门的防冲刷措施，应将基础埋置冲刷线以下，以免基底和墙址前专门的防冲刷措施，应将基础埋置冲刷线以下，以免基底和墙址前的土层被水掏蚀。的土层被水掏蚀。3）在季节性冰冻地区，应将基础埋置到冰冻线以下，以防止地）在季节性冰冻地区，应将基础埋置到冰冻线以下，以防止地基因冻融而破坏。基因冻融而破坏。4）路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于）路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于0.5m。对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：1）无冲刷时，应在天然地面以下至少）无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；2）有冲刷时
13、，应在冲刷线以下至少）有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；3）受冻胀影响时，当冻深小于或等于）受冻胀影响时，当冻深小于或等于1m时，应在冻结时，应在冻结线以下不少于线以下不少于0.25m，并应符合基础最小埋置深度不小于，并应符合基础最小埋置深度不小于1m的要求；当冻深超过的要求；当冻深超过1m时，基底最小埋置深度不小于时，基底最小埋置深度不小于1.25m，还应将基底至冻结线以下，还应将基底至冻结线以下0.25m深度范围内的地深度范围内的地基土换填为弱冻胀材料。碎石、砾石和砂类地基，不考虑基土换填为弱冻胀材料。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m
14、。挡土墙宜采用明挖基础。在大于挡土墙宜采用明挖基础。在大于5%纵向斜坡上的挡土墙，基底应设计纵向斜坡上的挡土墙，基底应设计为台阶式。基础位于横向斜坡地面上时，前趾埋入地面的深度和距地表为台阶式。基础位于横向斜坡地面上时，前趾埋入地面的深度和距地表的水平距离应满足表的水平距离应满足表6.3的要求，以防止地基剪切破坏。基底倾斜度应满的要求，以防止地基剪切破坏。基底倾斜度应满足表足表6.4的要求。的要求。表6.3 斜坡地面基础埋置条件 土层类别土层类别最小埋入深度最小埋入深度h（m）距地表水平距离距地表水平距离L(m)示意图示意图较完整的硬质岩较完整的硬质岩石石0.250.250.50一般硬质岩石一
15、般硬质岩石0.600.601.50软质岩石软质岩石1.001.002.00土质土质1.001.502.50表6.4 基底倾斜度地层类别地层类别基底倾斜度基底倾斜度一般地基一般地基岩石岩石0.3土质土质0.2浸水地基浸水地基0.60.2注：基底与地基间的摩擦系数。3 3）排水设施）排水设施 尺寸一般为尺寸一般为5cm10cm、10cm10cm、15cm20cm的方孔或直径为的方孔或直径为510cm圆孔。圆孔。孔眼间距一般为孔眼间距一般为23m，对于浸水挡土墙孔眼间距一般，对于浸水挡土墙孔眼间距一般1.01.5m，干旱地区，干旱地区可适当加大，孔眼上下错开布置。可适当加大，孔眼上下错开布置。最下排
16、泄水孔的出口应高出墙前地面最下排泄水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设不小于为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设不小于0.3m厚的粘土隔厚的粘土隔水层。泄水孔的进水部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道堵塞。当墙背填土透水层。泄水孔的进水部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道堵塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m的范围内铺的范
17、围内铺设厚度不小于设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层。干砌挡土墙因墙身透水，可不设泄水孔。的砂卵石排水层。干砌挡土墙因墙身透水，可不设泄水孔。为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，需根据地质条件为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。伸缩缝。平面布置对于个别复杂的挡土墙，例如高的、长的沿河挡墙和曲面挡墙；绕避建筑物挡墙，要在地形图上绘制平面布置图，标示挡土墙与路线的平面位置、地貌和地物
18、（特别是与挡土墙有干扰的而建筑物）等情况。沿河挡土墙还应绘出合到及水流方向，其他防护、加固工程等。纵向布置在墙趾纵断面图上进行墙的纵向布置，布置后绘成挡土墙正面图。包括：1）分段，设伸缩缝与沉降缝；2）考虑始、末位置在路基及其它结构处的衔接；3）基础的纵向布置；4）泄水孔布置。2 2、挡土墙布置、挡土墙布置横向布置 在路基横断面图上选定挡土墙的位置，确定是路堑墙、路肩墙、路堤墙还是浸水挡墙？并确定断面形式、基础形式和埋置深度，布置排水设施，指定填料类别等，并绘制具有代表性的挡土墙横断面图（常常是最高点）a.路堑墙大多设在边沟旁；b.当路堤墙与路肩墙高度或圬工相近，基础类似条件下，优先选用路肩墙
19、；c.若路堤墙比路肩墙明显降低，而基础也可靠，这宜选择路堤墙；d.沿河挡土墙应结合河流情况布置，保证设墙后水流顺畅；e.抗滑（山坡）挡土墙设置在滑坡下部或前缘抗滑段 391.92391.66391.73391.87392.48393.90394.21394.52393.42393.43393.45394.55389.00388.73388.80388.94389.11389.40389.71390.02390.07390.27390.73391.17399.279399.279399.270399.225399.180399.054399.054399.054399.054399.054399
20、.054399.054403.279403.279403.270403.225403.180403.054403.054403.054403.054403.054403.054403.054泄 水 孔地 面 标 高墙 趾 标 高墙 顶 设 计 高路 基 边 缘 标 高75K51+555K51+565K51+575K51+585K51+595K51+605K51+615K51+625K51+635K51+645K51+655K51+665原 地 面 线地 面 线1:400立 面 示 意 图hB11:1005%墙 顶 设 计 高50路 基1:1503020501:1.5路 基 边 缘 标 高侧 面
21、5%50H3B215030粘 土 防 水 层201:1墙 趾 标 高泄 水 孔20cm厚 碎 石 反 滤 层80455119.4064.938623.70125.93889.872288工 程 数 量 表材 料 种 类10号 浆 砌 片 石10号 浆 砌 片 石10号 浆 砌 片 石10号 浆 砌 片 石锥 坡 护 脚挖 基 石 方围 堰 高 度挖 基 土 方围 堰 长 度草 袋草 袋工 程 名 称挡 土 墙 基 础挡 土 墙 墙 身锥 心 填 料锥 坡 铺 砌伸 缩 缝 面 积锥 坡 砂 垫 层风 化 砂沥 青 麻 絮mmmm33m35340.21m3mm3m323m单 位m3工 程 数 量
22、注：1、本 图 尺 寸 除 高 程、里 程 桩 号 以 米 为 单 位 外，其 余 均 以 厘 米 为 单 位。1 1、作用在挡土墙上的力系、作用在挡土墙上的力系（1）主要力系：）主要力系：挡土墙自重及位于墙上的恒载；墙后土体的主动土压力（包括超载）；基底的支撑力与摩阻力；墙前土体的被动土压力；浸水墙的常水位静水压力及浮力。（2）附加力：）附加力：季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲击、洪水。（3）特殊力：）特殊力：偶然出现的力，如地震力、浮力、水面物撞击力等。图图6-5 6-5 作用在挡土墙上作用在挡土墙上的力系的力系2 2、挡土墙的移动形式、挡土墙的移动形式（1）墙体外移）墙体外移（2
23、）墙体内移）墙体内移（3）墙体不移动）墙体不移动（1）朗金土压力理论1857年英国学者朗金（Rankine）从研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡理论，得出计算土压力的方法，又称极限应力法。（2）库仑土压力理论1776年法国的库伦（C.A.Coulomb）根据极限平衡的概念，并假定滑动面为平面，分析了滑动楔体的力系平衡，从而求算出挡土墙上的土压力，成为著名的库伦土压力理论。3 3、挡土墙的土压力计算理论、挡土墙的土压力计算理论aaKHE221 式中：墙后填土的重度（kN/m3）；、分别为填土的内摩擦角和墙背与填土间的摩擦角（）；墙后填土表面倾斜角（）；墙背倾斜角（），俯斜墙背为正，仰
24、斜墙背为负；H挡土墙高度（m）；Ka主动土压力系数。3.13.1一般条件下库伦主动土压力计算一般条件下库伦主动土压力计算由正弦定理：由正弦定理：最大主动土压力最大主动土压力最危险破裂面的确定最危险破裂面的确定当参数当参数、固定时，固定时，Ea随破裂面的位置而变化，随破裂面的位置而变化，即即Ea是破裂角是破裂角的函数。为求最大土压力的函数。为求最大土压力Ea，可以用求驻，可以用求驻点的办法，得到如上图边界条件点的办法，得到如上图边界条件 的最大土压力公式和最危的最大土压力公式和最危险破裂角如下：险破裂角如下：222221cos()1=22sin()sin()coscos()1cos()cos()
25、aaEHH K tgQQPRP242Pcossincos(）sin coscos（）Q=cos()cos（）cos(）cos（）Rcos sincos(）sincos（）cos 当破裂面交与不同的位置，上述表当破裂面交与不同的位置，上述表达式也改变，把它写成：达式也改变，把它写成：最危险破裂面位置：最危险破裂面位置：212aaEH K土压力计算的三要素大小最大主动土压力方向与墙背或假想墙背法线夹角为=1/22/3作用点土压应力分布图的型心处3.13.1一般条件下主动土压力计算一般条件下主动土压力计算cos()sin()xayaEEEE3.23.2其他情况土压力计算概述其他情况土压力计算概述1.
26、大俯角墙背的主动土压力大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法第二破裂面法A Di1FEa第一破裂面第 二 破 裂面G假想墙背BCADF第二破裂面第一破裂面G900-ExNC11GExEyENR +Ey+G图6.18 出现第二破裂面的条件在挡土墙设计中，往往会遇到墙背俯斜很缓，即墙背倾斜角在挡土墙设计中，往往会遇到墙背俯斜很缓，即墙背倾斜角很大的情况（如很大的情况（如图图6.18所示），如折线形挡土墙的上墙墙背，衡重式挡土墙的假想墙背。当墙所示），如折线形挡土墙的上墙墙背，衡重式挡土墙的假想墙背。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后土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不
27、沿墙背或假想墙背CA滑动，滑动，而是沿着土体的另一破裂面而是沿着土体的另一破裂面CD滑动，滑动，CD称为第二破裂面称为第二破裂面 出现第二破裂面的条件是：出现第二破裂面的条件是：（1）墙背或假想墙背的倾角）墙背或假想墙背的倾角或或必须大于第二破裂面的倾角必须大于第二破裂面的倾角i，即，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现；墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现；（2）在墙背或假想墙背上产生的抗滑力必须大于其下滑力）在墙背或假想墙背上产生的抗滑力必须大于其下滑力,即即NRNG,或或Extan(+)Ey+G，使裂面棱体不会沿墙背或假想墙背下滑；，使裂面棱体不会沿墙背或假想墙背下滑；只有俯斜、折线和
28、衡重式墙背有可能出现第二破裂面：只有俯斜、折线和衡重式墙背有可能出现第二破裂面：一般俯斜式挡土墙为避免土压力过大，很少采用平缓坡，故不易出现第二破裂面；折线型上墙过缓也会出现第二破裂面；衡重式的上墙或悬臂式墙，因系假想墙背，=，只能满足第一个条件，即肯定出现第二破裂面。设计时应首先判别是否出现第二破裂面，然后再用相应的公式计算土压力。力的推导过程力的推导过程1）根据边界条件，计算破裂棱体（包括棱体上的荷载）的重量）根据边界条件，计算破裂棱体（包括棱体上的荷载）的重量G2）从力三角形求）从力三角形求Ex的方程式的方程式3）求）求Ex的最大值及相应的破裂角的最大值及相应的破裂角 i和和 i（求驻点
29、的办法）（求驻点的办法）4）求主动土压力）求主动土压力Ea的作用点的作用点iiiiaxtgtgGEEcosixaixyixxEEtgEEtgtgHhHbbyAcEtgtghaaxAEseccos1212111cos12111220020222222或绘土压应力分布图绘土压应力分布图 ixyhhxtgZBZhhhahahhhhhhhahdyydyZ301223021123002233332、折线形墙背的土压力计算、折线形墙背的土压力计算1）上墙土压力）上墙土压力不考虑下墙影响不考虑下墙影响,按照俯斜墙背计算土压力按照俯斜墙背计算土压力,衡重式按照第二破裂面计算衡重式按照第二破裂面计算以墙背转折点
30、或衡重台为界分为上墙、下墙以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙，分别计算取两者矢量和，分别计算取两者矢量和2）下墙土压力计算）下墙土压力计算（1）.延长墙背法延长墙背法在上墙土压力算出后，延长下在上墙土压力算出后，延长下墙墙背交于填土表面墙墙背交于填土表面C，以，以BC为假想墙背，根据延长墙背的为假想墙背，根据延长墙背的边界条件，用相应的库伦公式边界条件，用相应的库伦公式计算土压力，并绘出墙背应力计算土压力，并绘出墙背应力分布图，从中截取下墙分布图，从中截取下墙BB 部分部分的应力图作为下墙的土压力。的应力图作为下墙的土压力。将上下墙两部分应力图叠加，将上下墙两部分应力图叠加，即为全墙土压力
31、即为全墙土压力（2）.力多边形法力多边形法在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，应构成矢量闭合的力在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，应构成矢量闭合的力多边形。在算得上墙土压力多边形。在算得上墙土压力E1后，就可绘出下墙任一破裂面力多边形。利用力多边后，就可绘出下墙任一破裂面力多边形。利用力多边形来推求下墙土压力形来推求下墙土压力 3、墙后为粘性土土压力计算、墙后为粘性土土压力计算（1）等效内摩擦角法）等效内摩擦角法按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算 D 值。值。通常把粘性土的内摩擦
32、角值增大通常把粘性土的内摩擦角值增大510，或采用等效内摩擦角，或采用等效内摩擦角 D为为 3035。对于矮墙偏于安全，对于高墙则偏于危险。因此在设计高墙时，对于矮墙偏于安全，对于高墙则偏于危险。因此在设计高墙时，应按墙高酌情降低应按墙高酌情降低 D 值值（2）力多边形法）力多边形法1.首先求得当首先求得当c=0时的土压力时的土压力E，Ea=EEc ；2.再求得由于粘聚力的作用而减再求得由于粘聚力的作用而减少的土压力少的土压力 Ec3.用求驻点的办法求最大土压力用求驻点的办法求最大土压力和最危险破裂面和最危险破裂面只考虑BD上的粘聚力，不计AB上的粘聚力 4、不同土层的土压力、不同土层的土压力
33、填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土压力及作用填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土压力及作用点，并近似的假定上下两土层层面平行。点，并近似的假定上下两土层层面平行。计算下一土层时，将上一土计算下一土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为一平面时的库仑公式计算。层视为均布荷载，按地面为一平面时的库仑公式计算。5、有限范围填土时的土压力、有限范围填土时的土压力挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路基的层面，则墙后存在着已知挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路基的层面，则墙后存在着已知坡面或潜在滑动面，当其倾角陡于由计算求得的破裂面的倾角时，墙后填料将沿
34、着坡面或潜在滑动面，当其倾角陡于由计算求得的破裂面的倾角时，墙后填料将沿着陡破面陡破面(或滑动面或滑动面)下滑，而不是沿着计算破裂面下滑，土压力计算的破裂面为由勘下滑，而不是沿着计算破裂面下滑，土压力计算的破裂面为由勘察确定的实际可能发生的破裂面。计算时察确定的实际可能发生的破裂面。计算时不必求取最危险破裂面和最大土压力。不必求取最危险破裂面和最大土压力。6、浸水挡土墙、浸水挡土墙（1）填料为砂性土 计算时要考虑如下因素：1）浸水部分填料单位重量采用浮容重；2）浸水前后的内摩擦角不变；3）破裂面为一平面，由于浸水后破裂位置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。（2）填料为粘性土
35、 将填土的上下两部分视为不同性质的土层，应分别计算土压力。先求算出计算水位以上填土的土压力E1；然后再将上层填土重量作为荷载，计算浸水部分土压力E2。E1与E2的矢量和即为全墙土压力。7、被动土压力、被动土压力EH KKxPPP1212222cos()coscos()sin()sin()cos()cos()通常情况下挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置较深且地层通常情况下挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入，但是应对被动土压力的稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入，但是应对被动土压力的计算值进行大幅度的折减计算值进行大幅度的折减 8 8
36、、车辆荷载的换算、车辆荷载的换算换算方法换算方法：换算为对应于墙后填料的一定高度的均布土层。换算土层高换算土层高：其中：墙高H2.0m时，q=20.0kN/m2；墙高H10.0m时，q=10.0kN/m2；墙高H在2.0m 10.0m时，q内插取用。0qh9.9.其他荷载其他荷载作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载强度规定为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，作用于栏杆扶手上的竖向力采用 1kN/m是否考虑附加荷载由实际情况决定是否考虑附加荷载由实际情况决定填料的计算内
37、摩擦角和重度墙背摩擦角1010、计算参数、计算参数1、挡土墙设计一般规定1）挡土墙类型应综合考虑工程地质、水文地质、冲刷程度、荷载作用情况、环境条件、施工条件、工程造价等因素；2）应根据墙背渗水合理布置排水沟造物。合理设置伸缩缝和沉降缝。3）挡土墙墙背填料宜采用渗水性强的砂性土、砂砾、粉煤灰等材料，严谨采用淤泥、膨胀土等；4）挡土墙的顶面不宜占据硬路肩、行车道及路缘带的路基宽度范围。2、挡土墙的设计原则、挡土墙的设计原则p按按“极限状态分项系数法极限状态分项系数法”进行设计，其设计的极限状态分进行设计，其设计的极限状态分构件构件承载力极限状态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。
38、（1）承载力极限状态）承载力极限状态：1）整个挡土墙或挡土墙的一部分失去刚体平衡）整个挡土墙或挡土墙的一部分失去刚体平衡;2）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破坏，或因超过塑性变形而不适于继续承载；破坏，或因超过塑性变形而不适于继续承载；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极限状态分项荷载系数见表极限状态分项荷载系数见表6-11（2）正常使用极限状态）正常使用极限状态：1）影响正常使用或外观变形；）影响正常使用或外观变形；2）影响正常使用的耐久性局部破坏；）影响正常使用的耐久性局部破坏；3）
39、影响正常使用的其他待定状态。）影响正常使用的其他待定状态。3、挡土墙的设计荷载、挡土墙的设计荷载6.9011(,)kGGKQQ KQiciQiKdfRSSSR 4、施加于挡土墙的荷载分类、施加于挡土墙的荷载分类荷 载 分 类荷 载 名 称永久荷载（或作用）挡土墙结构重力填土(包括基础襟边以上土)重力填土侧压力墙顶上的有效永久荷载墙顶与第二破裂面之间的有效荷载计算水位的浮力及静水压力预加力混凝土收缩及徐变基础变位影响力可变荷载(或作用)基本可变荷载(或作用)车辆荷载引起的土侧压力人群荷载、人群荷载引起的土侧压力其他可变荷载(或作用)水位退落时的动水压力流水压力波浪压力冻胀压力和冰压力温度影响力
40、施工荷载与各类挡土墙施工有关的临时荷载偶然荷载(或作用)地震作用力滑坡、泥石流作用力作用于墙顶护栏上的车辆碰撞力5、挡土墙的荷载组合、挡土墙的荷载组合6.76、挡土墙的荷载分项系数、挡土墙的荷载分项系数情 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作用时组 合，垂直荷载G090120恒载或车载、人群荷载的主动土压力Q1100095140130被动土压力Q2030050水浮力Q3095110静水压力Q4095105动水压力Q5095120表6.12承载能力极限状态作用(或荷载)分项系数挡土墙按正常使用极限状态设计时（考虑耐久性和更高的设计标准）挡土墙按正常使用极限状态设计时（考
41、虑耐久性和更高的设计标准），通常采用表6.12所列的各分项系数；基础合力偏心距和圬工结构合力偏心距计算时基础合力偏心距和圬工结构合力偏心距计算时，除被动土压力Q2采用0.3外，其他全部荷载分项系数规定采用1.0。1.重力式挡土墙的一般破坏形式及原因重力式挡土墙的一般破坏形式及原因软土层(f)(a)(b)(c)(d)(e)图6.26 挡土墙的破坏形式（1）因基础滑动而造成的破坏，如图）因基础滑动而造成的破坏，如图6.26（a）所示；）所示；（2）墙身绕墙趾转动而引起的倾覆，如图）墙身绕墙趾转动而引起的倾覆，如图6.26（b）所示；）所示；（3）因基础产生过大的或不均匀的沉陷而引起的墙身倾覆，如图
42、）因基础产生过大的或不均匀的沉陷而引起的墙身倾覆，如图6.26（c）所示；）所示；（4）因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏，如图）因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏，如图6.26（d）所示。）所示。（5）沿通过墙踵的某一滑动圆弧的浅层剪切破坏，如图）沿通过墙踵的某一滑动圆弧的浅层剪切破坏，如图6.26（e）所示）所示（1）抗滑稳定性验算6.5.2 挡土墙稳定性验算挡土墙稳定性验算（1）抗滑稳定性验算-保证基底摩阻力低抗滑移力6.216.126.136.226.13（2）抗倾覆稳定性验算6.236.24稳定系数的要求稳定系数的要求（3）挡土墙稳定性验算要求6.146.146.5.3基底应
43、力及合力偏心距验算基底应力及合力偏心距验算1.基础底面的压应力与偏心距基础底面的压应力与偏心距（1）轴心荷载作用时，dNA 1010()cossindGQyQxNGEWE（2）偏心荷载作用时ddMeNMd作用于基底形心的弯矩组合设计值（MPa），可按表6.15采用。表6.15基底弯矩值计算表荷载组合作用于基底形心的弯矩组合设计值Md=1.4ME+1.2MGMd=1.4ME1+1.2MGMd=1.3ME+1.2MG+1.05MW+1.1Mf+1.2Mp/2NeBZ0yGyyxyNyMMGZE ZE ZZNGEmaxmin06,(1)yGENMeBWBB按表6.15考虑各种力的修正系数 6.286
44、.296.3023dmNNZ20 02NBZe如偏心距过大，即使基底应力仍小于地基容许承载力，但由于基底应力分布的显著差异，亦可能引起基础产生不均匀沉陷，从而导致墙身过分倾斜。为此，应控制偏心距，基底合力偏心距e0，对于土质地基不应大于对于土质地基不应大于B/6；对于岩石地基不应大于；对于岩石地基不应大于B/4。岩石地基应力重分布后：2.地基承载力抗力值（1）当轴心荷载作用时f（2）当偏心荷载作用时max1.2f （3）地基承载力抗力值当挡土墙的基础宽度大于3m，或埋置深度大于0.5m时，除岩石地基外，地基承载力抗力值按下式计算：1 122(3)(0.5)kffkbkh6.33：f、fk地基承
45、载力抗力值和地基承载力应力标准值（kPa）；1基底下持力层上土的天然重度（kN/m3），如在水面以下且不透水者，应采用浮容重（kN/m3）；2基础底面以下各层土的加权平均重度（kN/m3），水面以下用有效浮容重；b基础底面宽度小于 3m 时取 3m，大于 6m 时取 6m；h基础底面的埋置深度（m）。从天然地面算起；有冲刷时，从一般冲刷线算起;k1、k2修正系数，见表 6.16。土的类别K1K2淤泥和淤泥质土fk0.8012含水比0.801514e或IL均小于0.85的粘性土0316e0.85及Sr0.5的粉质土0522粉砂、细砂（不包括很湿、稍密）2030中砂、粗砂、砂砾和碎石土3044表6
46、.16承载力修正系数（4）当不能满足式（6.33）的计算条件或计算结果f1.1fk时，可按f=1.1fk直接确定地基承载力抗力值。（5）f值可以根据不同荷载组合予以提高，提高系数K按表6.17取值(6)当偏心距e0小于或等于0.333倍基础底面宽度时（应力重分布情况），也可根据土的抗剪强度指标确定承载力抗力值 荷载组合主要组合附加组合偶然组合提高系数1.01.31.5为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择12个控制断面进行验算，如墙身底部、二分之一墙高处、上下墙(凸形及衡重式墙)交界处。根据公路砖石及混凝土桥涵设计规范的规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值
47、，应小于或等于结构抗力效应的设计值。验算内容正截面强度及稳定性验算正截面直剪强度验算其他附加截面强度验算正截面弯曲抗拉极限强度验算（对验算截面偏心较大的情况）斜截面抗剪强度验算（衡重式3-3断面）6.5.4 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6.5.4 墙身截面强度验算墙身截面强度验算截面荷载效应的组合6.186.19备注备注6.196.5.4 墙身截面强度验算墙身截面强度验算荷载组合 施工荷载Ci1.00.80.7表6.18 荷载组合系数表圬工种类受力情况受压受拉石料1.852.31片石砌体、片石混凝土砌体2.312.31块石砌体、粗料石砌体、混凝土预制块砌体1.9
48、22.31混凝土1.542.31表6.19抗力分项系数f0kajfARN 1）正截面强度验算）正截面强度验算6.3411jGGQQQiCiQiNNNV 6.3580201 256()1 12()keBeB6.366.96.186.126.19000MeN6.372）正截面稳定性验算）正截面稳定性验算0kkadfARN 6.386.226.392011(3)1 16()kssseB 6.392sHB6.21圬工名称浆砌砌体采用以下砂浆强度等级混凝土M10、M7.5、M5M2.5M1s值0.0020.00250.0040.002一般情况下挡土墙尺寸不受稳定控制，但应判断是细高墙或是矮墙。当一般情况
49、下挡土墙尺寸不受稳定控制，但应判断是细高墙或是矮墙。当HB小于小于10时为矮墙，其余则为细高墙。对于矮墙时为矮墙，其余则为细高墙。对于矮墙k=1，即不考虑纵向稳定。，即不考虑纵向稳定。2）正截面稳定性验算）正截面稳定性验算偏心受压构件除验算弯曲平面内的纵向稳定外，还应按轴心受压构件验算非弯曲平面内的稳定。轴心受压构件纵向弯曲系数k见表6.22 6.222H/B混凝土构件砌体砂浆强度等级M10、M7.5、M5M2.531.001.001.0040.990.990.9960.960.960.9680.930.930.91100.880.880.85120.820.820.79140.760.760
50、.72160.710.710.66180.650.650.60200.600.600.54220.540.540.49240.500.500.44260.460.460.40280.420.420.36300.380.380.33正截面弯曲抗拉极限强度验算（对验算截面偏心较大的情况）通常圬工结构的偏心距不许超过表6.20，但是对于钢筋混凝土，当e0超过表6.20的规定时，还可利用弯曲抗拉极限强度RwL进行验算或确定截面尺寸。6.2000(1)WLjfARNAeW6.406.40006(1)WLjfBRNeB6.41荷载组合施工荷载容许偏心距0.25B0.30B0.35B表6.20 组合圬工结构
