土工合成材料.ppt

第6章：土工合成材料,土工合成材料分类,土工织物,土工格栅,土工网格,土工膜,土工复合材料,土工合成材料主要功能,滤层作用,排水作用,加筋作用,隔离作用,堤岸防护,防渗、隔水,分隔材料，保持材料功能，节省用料,土工织物边坡，可提高强度，方便取材，节约用地,目前于奥地利建造的Pyhrn公路A8的Schön Lainberg北段中心处为 Klaus 隧道链。总长近9公里的六条车道隧道、5条随挖随填隧道和12种结构 （桥梁、天桥和地道）。隧道均采用了保护和排水织物,隧道中的应用,垃圾填埋场的应用,片材、管材结合枝状布置,片材、管材结合满铺,第7章：挡土墙,锚索桩板挡土墙,重力式挡土墙,挡土墙分类,1.重力式挡土墙,重力式挡土墙是依靠墙体自重抵抗土压力作用的一种墙体，所需要的墙身截面较大，一般由砖、石材料砌筑而成。,2.悬臂式挡土墙,悬臂式挡土墙一般是由钢筋混凝土制成悬臂板式的挡土墙。墙身立壁板在土压力作用下受弯，墙身内弯曲拉应力由钢筋承担；墙体的稳定性靠底板以上的土重维持。悬壁式挡土墙一般适用于墙高大于5m、地基土质较差、当地缺少石料的情况，多用于市政工程及贮料仓库。,3.扶壁式挡土墙,当悬臂式挡土墙高度大于10m时，墙体立壁挠度较大，为了增强立壁的抗弯刚度，沿墙体纵向每隔一定距离（1/31/2h）设置一道加劲扶臂，故称为扶臂式挡土墙。,扶壁式挡土墙设计实例,4.板桩式挡土墙,板桩式挡土墙按其构造形式可分为悬臂式和锚定式两类。这种板桩墙靠插入土中部分来维持整体平衡。,5.其他类,抗滑挡墙,工程实例,抗滑桩排,工程实例,预应力锚索框架,工程实例,锚索抗滑桩和锚索地梁,工程实例,坡脚锚索抗滑桩，中部锚索框架,工程实例,坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁,工程实例,同上,工程实例,坡脚桩板墙,工程实例,路下锚索抗滑桩，路上锚索框架,工程实例,锚索框架,工程实例,锚索框架与锚索桩结合,工程实例,锚杆框架,工程实例,六棱砖植草防护,工程实例,工程实例,§7.3 作用在挡土墙上的土压力,作用在挡土墙上的土压力由朗肯土压力理论或库仑土压力理论计算。,考虑地震效应时,挡土墙,主动土压力,地震系数,§7.4 重力式挡土墙,以书架为例 当没有书架的时候，书本很容易向侧边倾倒，这时候我们自然会想到利用重物挡住。只要重物的自重使桌面与重物间的摩擦力大于书本倾倒的侧向力时，即可达成的目标,摩擦力,侧向力,重力,摩擦力,1.墙背倾斜形式,仰斜、直立和俯斜,E1E2E3,1.仰斜墙背主动土压力最小，墙身截面经济，墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合，但墙后填土的压实较为困难，因此多用于支挡挖方工程的边坡； 2.俯斜墙背主动土压力最大，但墙后填土施工较为方便，易于保证回填土质量而多用于填方工程； 3.直立墙背介于前两者之间，且多用于墙前原有地形较陡的情况，如山坡上建墙，因此时仰斜墙身较高而入土较浅，俯斜墙则土压力较大。,使墙后土压力最小 墙的背坡和面坡坡度的选择 基底逆坡坡度选择 墙趾台阶,挡土墙的选型,2.墙后排水措施,为使墙后积水易排出，挡土墙应设置泄水孔，孔眼尺寸不宜小于100mm，孔坡度外斜5%，孔水平向间距宜取23m，挡土墙较高时，应在一定高度加设泄水孔。墙后要做好滤水层和必要的排水盲沟，可选用卵石、碎石等粗颗粒作为滤水层，以避免泄水孔淤塞，还可调节土的胀缩性，当排水量较大时，可设置排水盲沟。墙顶地面宜铺设防水层，当墙后有山坡时，应在坡下设置截水沟。为防止积水下渗，应紧靠泄水孔下部设置粘土或其他材料的隔水层，墙前应做好散水或排水沟。,边坡排水沟,工程实例,平孔排水孔钻进,工程实例,坡脚平孔排水,工程实例,卵石、砾石、粗砂、中砂的内摩擦角大。主动土压力系数小，作用在挡土墙上主动土压力小，为挡土墙后理想的回填土。 细砂、粉砂、含水量接近最优含水量的粉土、粉质粘土和低塑性粘土为可用的回填土，如当地无粗粒土，外运不经济，就地取材。 凡软粘土、成块的硬粘性土、膨胀土和耕植土，因性质不稳定，在冬季冰冻时或雨季吸水膨胀都将产生额外的土压力，对挡土墙的稳定性产生不利影响，故不能用作墙后的回填土。,3.填土质量要求,4、作用在挡土墙上诸力 墙身自重W 土压力E 通常墙向前移，墙背作用主动土压力Ea。若挡土墙基础有一定埋深，则埋深部分前趾上因整个挡土墙前移而受挤压，故对土体作用着被动土压力Ep，但在挡土墙设计中常因基坑开挖松动而忽略不计，使结果偏于安全。 基底反力 挡土墙基底反力可分解为法向分力和水平分力两部分。为简化计算，法向分力与偏心受压基底反力相同，呈梯形分布，合力用V表示，作用在梯形的重心。基底反力的水平分力用H表示。,Ea,Ep,§7.4.3 重力式挡土墙的计算,重力式挡土墙的计算包括： 抗倾覆验算 抗滑移验算 地基承载力验算 墙身强度验算 抗震计算,抗倾覆安全系数,其中：,抗滑移安全系数,其中：,挡土墙地基承载力验算与偏心受压相同,当偏心矩 时,当偏心矩 时,其中：,抗压验算,抗剪验算,挡土墙的抗倾覆不满足要求时，可考虑采取如下措施： 增大挡土墙截面尺寸； 加宽墙趾； 墙背做成仰斜； 在挡土墙背上做卸荷台，形状如牛腿。,抗滑动验算不满足要求时，可采取以下措施： 修改挡土墙截面尺寸，以加大G值； 加大基底宽度，以提高总抗滑力； 增加基础埋深，使墙趾前的被动土压力 增大； 挡土墙底面做砂、石垫层，以提高值。,【例】某挡墙高为6m，墙背直立，填土面水平，墙背光滑，用毛石和M2.5水泥砂浆砌筑，砌体重度gk22kN/m3，填土内摩擦角j40°，c0，g19kN/m3，基底摩擦系数m0.5，地基承载力设计值fa180kPa，试设计此挡土墙。 【解】 1.挡土墙断面尺寸的选择 重力式挡墙的顶宽约H/12，底宽取H/3H/2 ，初步定顶宽0.7m，底宽2.5m 2.土压力计算 作用点高度2m，水平。 3.挡土墙自重 作用点距O点,4.抗倾覆稳定性验算 满足 5.抗滑移稳定性验算 满足 6.地基承载力验算 合力点距O点距离,偏心距 基底压力 满足 7.墙身强度验算，略。,【例7-1】某挡土墙高H为5m，墙背垂直光滑，墙后填土面水平，挡土墙采用M5水泥砂浆，MU10毛石砌筑，砌体重度k=22kN/m3，填土内摩擦角=30°，粘聚力c=0，填土重度=18kN/m3，地面荷载2.5kPa，基底摩擦系数=0.5，地基承载力特征值fa=200kPa，试验算挡土墙的稳定性及强度。挡土墙的截面尺寸见图。,§7.5 悬臂式挡土墙,可将悬臂式挡土墙看作悬臂梁，b/H1=1/22/3，墙趾宽b1约为b/3； 如采用双排钢筋，墙身顶面最小宽度宜为200mm，如采用单排，可适当减小，墙底板宽度不小于200mm，挡土墙高度超过6m时，宜加扶壁； 受拉受力筋由计算确定，受压区纵横向配置分布钢筋网10300，墙身钢筋保护层取30mm，底板有垫层取40mm，无垫层取70mm。,§7.5.1 构造,§7.5.2 悬臂式挡土墙计算,土压力计算 墙身内力及配筋 地基承载力验算 基础板的内力及配筋 稳定性验算,墙身按下端嵌固的基础板中的悬臂板进行计算。,计算截面弯矩,受力筋面积,墙身截面可上窄下宽，墙身坡度可采用1:0.02 1:0.05。配筋由上而下逐渐减小，一般受力筋1/21/3通长配置，且应与横向分布筋组成钢筋网。,墙身内力及配筋,分别计算墙身、墙底板、墙踵板内的土自重及墙面活荷载G1、G2、G3、G4，土压力Ea1与Ea2。,偏心距,如eb/6时， eb/6时，,验算,地基承载力验算,1. 墙趾部分：,常取,2. 墙踵部分：,基础板的内力及配筋,1. 抗倾覆验算,2. 抗滑移验算,稳定性验算,3. 提高稳定性的措施,1. 减少土的侧压力,2. 增加墙踵的悬臂长度,3. 提高基础的抗滑能力,基础底板作成倾斜面，倾斜角,设置抗滑键,宜满足,被动土压力,抗滑安全系数,键后土与底板的摩擦力,【例7-2】悬臂式挡土墙截面尺寸如图所示。墙面上活荷载q=4kPa，地基土为粘性土，承载力特征值fa=100kPa。墙后填土重度=18kN/m3，内摩擦角=30°。挡土墙地面处在地下水 位以上。求挡土墙墙身及基础 底板的配筋，进行稳定性验算 和土的承载力验算，挡土墙材 料采用C25混凝土，及HPB235 、HPB335级钢筋。,