第六章挡土墙设计.ppt
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1、第六章,挡土墙设计,第一节概述,1、挡土墙的定义 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。,2 挡土墙的类型,(1).按照墙的位置,挡土墙可分为: 路堑墙,路堤墙,路肩墙和山坡墙等类型,路堑挡土墙,路肩挡土墙,路堤挡土墙,(2).按照墙体材料,挡土墙又可分为: 石砌挡土墙,砖砌挡土墙,混泥土挡土墙,钢筋混凝土挡土墙,加筋挡土墙等类型 (3).按照墙的结构形式,挡土墙可分为:重力式,衡重式,半重力式,悬臂式,扶壁式,锚杆式,柱板式,垛式等类型。其中重力式,衡重式多用石砌,半重式用混泥土浇筑,视需
2、要也可在受拉区加少量钢筋,以节省圬工,依靠墙的自重支撑土压力,污工结构。形式简单,施工方便,A、B、E多用于路肩墙、路堤墙;C、D多用于路堑墙,重力式挡土墙,1.锚杆式,锚定式挡土墙,2.锚定板式,薄壁式挡土墙,2.扶壁式,1.悬臂式,加筋土挡土墙,土钉(钉土)挡土墙,柱板式挡土墙,桩板式挡土墙,垛式(框架式)挡土墙,第二节 挡土墙的构造与设置,1、挡土墙的构造 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) 基础 排水设施 沉降缝和伸缩缝,第二节 挡土墙的构造与设置,2、挡土墙的横向布置 横向布置 主要是在路基横断面图上选定挡土墙的位置
3、,确定是路堑墙、路肩墙、路堤墙还是浸水挡墙?并确定断面形式及初步尺寸。 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。 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,除了横、纵向布置外,还应作平面布置,并绘制平面布置图。,第二节 挡土墙的构造与设置,垮塌的重力式挡墙,第三节挡土墙土压力计算,大家看到的这座桥就是发生坍塌的弘济桥,本来它是2004年6月28号进行剪彩,7月1号进行通车。可是现在我们可以看到这个西侧的桥头
4、堡已全部坍塌到河里了,http:/ 作用在挡土墙上的力系,第三节挡土墙土压力计算,(1)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: 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: 偶然出现的力,如地震力、浮力、水面物撞击力等,2、挡土墙的移动形式,第三节挡土墙土压力计算,3 路基挡土墙的土压力考虑 1)主动土压力与被动土压力的区分: 假定挡土墙处于极限移动状态,土体有沿墙及假想破裂面移动的趋势,则土推墙即为主动土压力,墙推土即为被动土压力。 2)
5、路基挡土墙的土压力考虑: 路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆,因此,在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑,即只考虑Ea ,且取一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。 墙趾前土体的被动土压力Ep一般不计,。,第三节挡土墙土压力计算,4、不同墙背倾斜形式的土压力大小,第三节挡土墙土压力计算,5、挡土墙的土压力计算理论 (1)朗肯土压力理论 1857年英国学者朗肯(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
6、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。,第三节挡土墙土压力计算,分析方法的异同 朗肯理论和库伦理论都是研究土压力问题的简化方法。它们各有其不同的基本假定、分析方法和适用条件。 共同点:朗肯理论和库伦理论均属于极限状态土压力理论。用这两种理论计算出的土压力均为墙后土体处于极限平衡状态下的主动土压力Pa和被动土压力Pp。 不同点:朗肯理论从土体中一点的极限平衡状态出发,由处于极限平衡状态时的大小主应力关系求解(极限应力法);库伦理论根据墙背与滑裂面之间的土楔处于极限平衡,用静力平衡条件求解(滑动楔体法) 。,第三节挡土墙土压力计算,库伦理论的适用条件 下述情况宜采用
7、库伦理论计算土压力: 需考虑墙背摩擦角时,一般采用库伦理论; 当墙背形状复杂,墙后填土与荷载条件复杂时; 墙背倾角(45-/2)的俯斜墙; 数解法一般只用于无粘性土,图解法则对于无粘性土或粘性土均可方便使用。 挡土墙一般采用库伦理论,第三节挡土墙土压力计算,库伦理论的基本假设 墙后填土为均匀的无粘性土(c=0),填土表面倾斜(0); 挡土墙刚性,墙背倾斜,倾角为; 墙面粗糙,墙背与土本之间存在摩擦力(0); 滑动破裂面为通过墙踵的平面。,第三节挡土墙土压力计算,滑 面,库仑主动土压力,库伦主动土压力,6 大俯角墙背的主动土压力计算,第三节挡土墙土压力计算,出现第二破裂面的条件是: 1墙背或假想
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