57支挡结构计算.ppt
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1、2019/6/1,1,5.7 支挡结构计算,1. 引 道 引道是城市道路中立交地道、水底隧道的洞门与地面的连接段,也是地下铁道车辆引出线的重要组成部分, 其作用是挡土、挡水(地下水)和防洪(地面水)。,2019/6/1,2,(1)结构的分类,根据使用要求、地形、地质和水文地质及施工条件等因素来决定。 大体上可分为: 墙式(亦称分离式引道); 槽式(亦称整体式引道)。,2019/6/1,3, 墙式支挡结构,a. 重力型、半重力型挡墙。 b. 薄壁式钢筋混凝土挡墙。 c. 加筋土挡墙(图5.7.2)、锚定板挡墙(图5.7.3)和土钉墙(图5.7.4)。 d. 板桩-拉锚型支挡结构(图5.7.5),
2、2019/6/1,4,加筋土挡墙、锚定板挡墙和土钉墙,锚定板档墙,加筋土档墙,土钉墙,2019/6/1,5,d. 板桩-拉锚型支挡结构,2019/6/1,6, 槽式支挡结构,2019/6/1,7,(2)支挡结构的设计步骤, 工程类比初步拟定结构物的尺寸,并满足基本构造要求; 确定其上作用的荷载; 进行结构物的稳定及其地基应力验算,并达到一定的安全系数; 进行结构物的强度验算,并达到一定的安全系数; 若稳定或强度验算不能满足安全系数的要求时,则要重新拟定截面尺寸,或改进结构形式,反复计算直至达到要求为止。,2019/6/1,8,(3)墙式支挡结构的计算,墙式支挡结构构造要求,2019/6/1,9
3、, 薄壁式挡墙尺寸的确定 为悬壁式和扶壁式等 先按构造要求确定,再通过检算 墙体的稳定性主要是依靠底板上的填土重力保证, 属于轻型结构,2019/6/1,10, 作用于挡墙上的外部荷载,a. 土压力的计算公式 一般采用库仑理论计算的主动土压力比较接近实际,但计算较繁。 当墙后填土表面水平、内摩擦角小、墙背垂直而光滑的情况下,朗肯理论也能接近实际,计算也简便。,2019/6/1,11,当挡墙背后土种类不一,可近似地按加权平均公式求出与的平均值 也可较精确地分层计算出每种土层交界处的水平压力,以得到分层处的荷载图式。当墙背后为粘性土时,要考虑粘结系数的影响。,2019/6/1,12,当墙背后作用着
4、匀布荷载q时,可将此匀布荷载化为等效土厚h0,将此土厚加在土压力计算公式中,其形式为 在地下水面以下的土中,公式中的土体重度 应采用其浮重度,因土体受水的浮力而减轻。在此情况下,除土压力作用在墙上外,还有静水压力的作用。,2019/6/1,13,b. 作用在挡土墙上的外部荷载,竖直荷载; 墙身自重N1; 墙后填土重力(包括地面匀布荷载)N2; 墙后地下水重力N3; 底板下向上的浮力和渗透压力的合力N4; 土压力的竖直分力Ey。,2019/6/1,14,荷载图示,2019/6/1,15,水平荷载: 墙后填土水平土压力E1(主动土压力,包括地面匀布荷载); 墙前填土压力的合力E2(被动土压力,一般
5、情况下数值较小,同时因其对结构稳定有利,可予以忽略); 墙后水压力E3; 墙前水压力E4。 在地震区还要考虑按特殊荷载作用的地震力等,2019/6/1,16, 挡土墙的稳定验算,在验算稳定时,要计算上述荷载的各种最不利的组合 。 检验: 不倾覆、 不滑动, 基底最大应力不超过地基承载力。,2019/6/1,17,a. 抗倾覆验算,A点不发生旋转 倾覆力矩 M0 抗倾覆力矩My 保证: 注意荷载的取值范围,2019/6/1,18,b. 抗滑动验算 在所有水平外力作用下,挡土墙不应向外滑动 ,且满足: 如果抗倾覆和抗滑动不能满足时,一般可采取 加宽墙底板、增加底板上的质量; 将墙底板做成倾斜面或锯
6、齿提高挡土墙抗滑动的能力; 墙后排水,减少水平土压力等措施。,2019/6/1,19,c. 基底应力的验算,直线分布, 由静力平衡方程求出: 合力的作用点与A点的距离a,对挡土墙外缘A点取矩:,2019/6/1,20,基底应力的分布情况,2019/6/1,21,因而合力作用点与墙底面中心的距离为 基底应力的公式为,2019/6/1,22,最大的地基应力不大于地基容许承载力,最小地基应力不应小于零,即地基全部受压,此时 在特殊荷载作用下才允许:,2019/6/1,23,基底有效宽度则等于 检验地基承载力,2019/6/1,24, 挡土墙的强度计算,a. 悬臂式挡土墙 立板及底板都被视为悬臂板,其
7、计算原则相同 立板按受弯构件计算,除强度验算外,立板底端还应验算抗裂。 高度上分别计算几个截面 注意其上的荷载,受拉钢筋布置的位置。,2019/6/1,25,立板强度检算,注意荷载的取值范围与计算截面的位置对应,2019/6/1,26,底板强度检算,2019/6/1,27,b. 扶壁式挡土墙,立板及底板的计算 支承条件,2019/6/1,28,在离底板顶面1.5L1高度以下的立板,按三边固定一边自由的双向板进行计算, 在此以上的部分则按单向连续板计算。,2019/6/1,29,外底板按悬臂板来计算。 内底板以扶臂板为支承,考虑2种情况: 当内底板净宽与扶壁净距之比1.5L1时,按三边固定一边自
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