路基防护与支挡结构设计课件

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1、School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,路基路面工程Pavement Engineering,第四章,路基防护与支挡结构设计 Slope Protection and Retaining Wall Design,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第一节 路基坡面防护(slope protection) 第二节 支挡结构的类型和构造(types and construction) 第三节 挡土

2、墙结构布置(structure layout) 第四节 挡土墙的土压力计算(calculation of earth pressure) 第五节 挡土墙设计(design of retaining wall) 第六节 轻型挡土墙(light retaining wall) 第七节 其它支挡结构(other types),主要内容(main contents),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1）种草 (planting grass) 适宜坡高不大、边坡不陡于1:1.0的土质易种植边坡，其

3、表面水径流速度应低于0.6m/s。 边坡坡度在1:1.01:2.0时也可种草，但应采取固定草种布或网格固定撒种等方法。,1、植物防护(plant protection),第一节 路基坡面防护(slope protection),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2）铺草皮(turf) 表面水径流速度在0.6m/s1.8m/s之间时不宜种草，而应根据情况按平铺、水平叠置、垂直坡面叠置、斜叠置等不同方法铺草皮，必要时可先浆砌防护，在浆砌内部铺草皮，以减小水流冲刷。,草皮防护示意图：a)平铺平面

4、；b)平铺剖面；c)水平叠铺； d)垂直叠铺；e)斜交叠铺；f)网格式,第一节 路基坡面防护,1、植物防护(plant protection),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第一节 路基坡面防护,1、植物防护(plant protection) 3）客土喷播(external-soil spray seeding) 客土喷播是将含有植物生长所需营养的基质材料混合胶结材料喷附在岩基坡面上，在岩基坡面上创造出宜于植物生长的硬度的、牢固且透气、与自然表土相近的土板块，种植出可粗放管理的植物群

5、落，最大程度地恢复自然生态。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,4）植树(plant trees) 主要用于堤岸边的河滩、沙漠及雪害地区的防护林等情况，主要起到： 降低河滩水流速度及改变水流方向； 防风固沙； 防雪等作用。 低等级公路也可在路两侧进行植树，以起到固土、降尘、绿化、诱导视线等作用。,第一节 路基坡面防护,1、植物防护(plant protection),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工

6、程国家重点学科,第一节 路基坡面防护,1、植物防护(plant protection) 5）景观设计(landscape design) 边坡防护设计应与道路景观设计、道路稳定设计相协调。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1）砂浆抹面防护(masonry pulp and facework protection) 主要用于石质挖方坡面，以防止岩石表面风化。但要求岩表完整未剥落、表面较平整，一般抹面的厚度在210cm。 2）喷浆防护(gunite covering protection)

7、用于易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡，一般厚度在510cm。喷浆坡面应设置排水孔。 3）勾缝、灌浆、嵌补 (pointing,grouting and insertion) 防止水分渗入缝隙。,2、工程防护(Engineering protection),第一节 路基坡面防护,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,4）干砌片石护面(rip-dry bank protection) 有单层与双层之分，须做砂垫层，厚度一般不小于20cm，主要用于坡面或排水沟渠。,第一节 路基坡面防护,2、工程防护

8、(Engineering protection),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,4）浆砌片石护面（墙）(rip-dry bank protection) 封闭软质岩层、高填方路堤表面及较破碎的挖方边坡，一般立交内凹的夹角部分及较破碎的挖方边坡须全浆砌防护，其它可采用菱形、拱形、方格形等防护方式，其间土体可种草或铺草皮。,第一节 路基坡面防护,2、工程防护(Engineering protection),School of Transportation Southeast Univers

9、ity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,护面墙示意图：a)双层式；b)单层式；c)墙面；d)拱式；e)混合式,第一节 路基坡面防护,2、工程防护(Engineering protection),4）浆砌片石护面（墙）(rip-dry bank protection),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第一节 路基坡面防护,2、工程防护(Engineering protection),4）浆砌片石护面（墙）(rip-dry bank protection),School of

10、 Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第一节 路基坡面防护,3、冲刷防护(scouring protection),1）路基冲刷破坏(erode destroy for subgrade),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,植物防护 石砌防护 抛石防护：水流速度在3.0m/s5.0m/s 石笼防护： 水流速度大于5.0m/s 支挡防护 土工织物软体沉排防护,3、冲刷防护(scouring protectio

11、n),第一节 路基坡面防护,2）直接防护(Direct protection for subgrade erosion),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,建导治结构物即设坝，一般有丁坝、顺坝、格坝等。,第一节 路基坡面防护,3、冲刷防护(scouring protection),3）间接防护(Indirect protection),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第二节 支挡结构

12、的类型和构造(types and construction),1、支挡结构的用途(functions of retaining structure),保证边坡及其环境的安全，对边坡采取支挡、加固 与防护 公路、铁路、城市建设，水坝建设、河床整治、港口 工程、山体规划、山体滑坡及水泥流防治 景观美化,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第二节 支挡结构的类型和构造,边坡挡土墙 (slope retaining wall),河堤支护 (embankment),基坑支护 (foundation p

13、it supporting),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第二节 支挡结构的类型和构造,2、支挡结构的类型和适用范围 (types and range of application),按支挡结构位置分类 (location) 路堑挡墙、路堤挡墙、路肩挡墙和山坡挡墙 (cutting, embankment, shoulder, slope) 按支挡结构的墙体材料分类(material) 石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、砖砌挡墙 (stone,concrete, reinforc

14、ed concrete, brick) 按结构形式与作用机理分类(structural form) 重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆式挡土墙 (gravity retaining wall, cantilever retaining wall, counterfort retaining wall, anchored retaining wall ),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,挡土墙位置分：a）路肩挡墙、b）路堤挡墙、c）路堑挡墙、d）山坡挡墙 shoulder em

15、bankment cutting slope,第二节 支挡结构的类型和构造,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第二节 支挡结构的类型和构造,结构形式分类 structural form,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第二节 支挡结构的类型和构造,挡土墙适用条件（range of application）,School of Transportation Southeast Univ

16、ersity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,墙面（墙胸）（batter） 墙背（俯斜、仰斜、垂直）有直线形墙背和折线形墙背之分（back） 墙顶及护栏（top and parapet） 墙底（墙趾、墙踵）（footing）,3、支挡结构的构造construction）,挡土墙的组成示意图,第二节 支挡结构的类型和构造,墙 身,（stem）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,基础（basement） 设计主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度的确定。 排水设施（drain

17、age） 通常由地面排水和墙身排水两部分组成。 沉降缝和伸缩缝 （settlement joint and expansion joint） 为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高墙身断面的变化情况，设置沉降缝；为减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生的裂缝，须设置伸缩缝。,第二节 支挡结构的类型和构造,3、支挡结构的构造construction）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,横向布置（horizontal layout）主要是在路基横断面图上选定挡土墙的

18、位置，确定是路堑墙、路肩墙、路堤墙还是浸水挡墙？并确定断面形式及初步尺寸。 纵向布置（longitudinal layout）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（plane layout）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。,第三节 挡土墙结构布置(Retaining Wall Layout),School of Transportation Sou

19、theast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、作用在挡土墙上的力系（forces）,（1）主要力系（main forces）： 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（additional forces）： 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（occasional forces）： 偶然出现的力，如地震力、浮力、水面物撞击力等。,图6-5 作用在挡土墙上的力系,第四节 挡土墙结构的土压力计算(Calcul

20、ation of earth pressure),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,2、挡土墙的移动形式（movement of retaining wall）,（1）墙体外移 （move away from backfill）,（2）墙体内移（move towards soil）,（3）墙体不移动 （keep still）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点

21、学科,Ea:墙体外移,土压力逐渐减小,当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力(最小),Ep:墙体内移,土压力逐渐增大,当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力 (最大),墙位移与土压力E关系,E0:墙体不移动,土压力即是土体产生的侧压力,第四节 挡土墙结构的土压力计算,3、墙位移与土压力关系 （relation between movement and earth pressure）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,三种不同性质的土压力,第四节 挡土墙结构的土压力计算,4、不同

22、类型土压力需满足的条件,1）静止土压力：土静止不动（earth pressure at rest） 2）主动土压力Ea (active earth pressure)： 土推墙 土体达到主动极限平衡状态(active limit equilibrium state) 3）被动土压力Ep(passive earth pressure) ： 墙推土 土体达到被动极限平衡状态(Passive limit equilibrium state),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的

23、土压力计算,5、路基挡土墙的土压力考虑(earth pressure) 1）主动土压力与被动土压力的区分 (difference between active pressure and passive pressure)： 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）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(safety factor)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。,School of

24、 Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,墙背倾斜形式,仰斜、直立和俯斜,E1E2E3,第四节 挡土墙结构的土压力计算,6、不同墙背倾斜形式的土压力大小 (earth pressure of different oblique forms),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,7、挡土墙的土压力计算理论 (theories of earth pressure calculation

25、) （1）朗肯土压力理论 (Rankines theory of earth pressure)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(the ultimate stress method)。 （2）库仑土压力理论 (Coulombs theory of earth pressure)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。,School of Transportation So

26、utheast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（3）朗肯理论的基本假设(basic assumption）： 墙本身刚性（rigid retaining wall），因此，不考虑墙身的变形； 墙后填土延伸到无限远处（semi-infinite depth），填土表面水平（=0）； 墙背垂直光滑（墙与垂向夹角=0，墙与土的摩擦角=0）。,无粘性土（none-cohesive soil）,粘性土（cohesive soil）,School of Transportation Southeast University，China

27、 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（4）库伦理论的基本假设(basic assumption） 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（rough surface），墙背与土本之间存在摩擦力（0）； 滑动破裂面（failure plane）为通过墙踵的平面。,（a） （b） （c） 库伦主动土压力计算图式,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（5）分析方法的异同（c

28、omparison） 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（similarities）：朗肯理论和库伦理论均属于极限状态土压力理论（limit equilibrium state earth pressure theory）。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（differences）：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（the ultimate stress method）；库伦理论根据墙背与滑裂面之间的土

29、楔处于极限平衡，用静力平衡条件求解（滑动楔体法）（static equilibrium） 。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（6）适用条件（application scopes） 1）朗肯理论的适用条件根据朗肯理论推导的公式，作了必要的假设，因此有一定的适用条件： 填土表面水平（=0），墙背垂直（=0），墙面光滑（=0）的情况； 墙背垂直，填土表面倾斜，但倾角的情况； 地面倾斜，墙背倾角(45-/2）的坦墙； L型钢筋混凝土挡土墙； 墙后填土为粘性土或无

30、粘性土。,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（6）适用条件（application scopes） 2）库伦理论的适用条件下述情况宜采用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（mathematics method）一般只用于无粘性土，图解法（graphical method）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,School o

31、f Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,破裂面交于内边坡,挡土墙因路基形式和荷载分布（forces distribution）不同土压力有多种计算图式,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（1）破裂面（failure plane）交于内边坡-适用于路堤或路堑挡土墙 Ea-P127 式6-6,8、一般条件下库仑主动土压力计算 （Calculation of Coulombs active earth pressure under general conditions）,School of Transportation

32、 Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,破裂面交于路基面：a)交于荷载内侧；b)交于荷载中部；c)交于荷载外侧,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（2）破裂角交于路基面- 破裂面交与荷载中部 b) Ea-式6-9破裂面交与荷载外侧 c) Ea-式6-11破裂面交与荷载内部 a) Ea-式6-12,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（3）破裂面交于外边坡Ea-式6-13,破裂面交于外边坡,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of T

33、ransportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,有时土体并不沿墙背滑动，而是沿另一滑动面滑动，这一般是折线形重力墙背、悬臂墙墙背或带衡重台的墙背，其倾角大于第二破裂面的倾角i、且墙背面上的抗滑力大于下滑力的情况。 出现第二破裂面的条件： 墙背或假想墙背的倾角或 必须大于第二破裂面的倾角i ，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现；在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力，即NRNG ，或Ex tan(+ )Ey + G ，使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑。 一般仰斜挡土墙为避免土压力过大，很少采用平缓背坡，不易出现

34、 i的情况，不出现第二破裂面；衡重式挡墙的上墙或悬臂式墙，因采用的是假想的墙背，=，只要i，即存在第二破裂面。,第四节 挡土墙结构的土压力计算,（4）大俯角墙背的主动土压力第二破裂面法 （second failure plane）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第二破裂面的出现及其计算,第四节 挡土墙结构的土压力计算,衡重式挡土墙的推导见（ derivation of active pressure ）,School of Transportation Southeast Univer

35、sity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,延长墙背法,（5）折线形墙背的土压力计算,延长墙背法-P134,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,力多边形法（force polygon method）P135 Ea-式6-29 30,第四节 挡土墙结构的土压力计算,力多边形法,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,等效内摩擦角法（equivalen

36、t internal friction angle method)D一般增加510 （P136） 力多边形法(数解法) P137 Ea-式6-32,（6）粘性土土压力计算 （earth pressure of cohesive soil）,库仑理论本来只考虑不具有粘聚力的砂性土的土压力问题。当墙背填料为粘性土时，土的粘聚力对主动土压力的影响很大，因此应考虑粘聚力的影响。可以以库仑理论为基础计算粘性土主动土压力，但需要近似，主要有以下近似方法：,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁

37、道工程国家重点学科,不同土层的土压力计算,（7）不同土层的土压力计算(Calculation of earth pressure in different soil layers) P139 Ea-式6-38,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,9、有限范围填土的土压力计算(calculation of earth pressure in limited backfill）P139 Ea-式6-40,第四节 挡土墙结构的土压力计算,有限范围填土的土压力计算,S

38、chool of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,有限范围填土的土压力计算,10、被动土压力计算（calculation of passive earth pressure）P139 Ea-式6-40,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,11、车辆荷载的换算（conversion of vehicle loads）,换算方法（conversion method）：换算为对应

39、于墙后填料的一定高度的均布土层。 换算土层高（corresponding layer height）： h0= q / 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。,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,12、计算参数(parameter) 填料的计算内摩擦角和重度(internal friction angle and gravity o

40、f backfill) 墙背摩擦角(friction angle),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1）浸水的填料受到水的浮力作用(flotage effect)而使土压力减小； 2）砂性土的内摩擦角受水的影响不大，可认为浸水后不变，但粘性土浸水后抗剪强度(shear strength)显著降低； 3）墙背与墙面均受到静水压力，在墙背与墙面水平一致时，两者互相平衡；而当有一水位差时，则墙身受到静水压力差所引起的推力； 4）墙外水位骤然降落，或者墙后暴雨下渗在填料内出现渗流时，填料受到渗透

41、动水压力。渗水性填料，动水压力一般很小，可略而不计； 5）墙身受到水的浮力作用，而使其抗倾覆及抗滑动稳定性减弱。,考虑因素（considerations）：,第四节 挡土墙结构的土压力计算,13.浸水挡土墙土压力计算(earth pressure of retting retaining wall）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,6）墙后填料应尽量用片、碎石或砂性土分层填筑并夯实，并做好排水设施。 7）挡土墙修建在设计裂度为8度及8度以上的地震区，以及修筑在地震时可能发生大规模滑坡崩塌

42、的地段或软弱地基(如软弱粘性土层)、地震强度和稳定性验算(stability analysis）。 8）验算时要考虑破裂棱体和挡土墙身分别承受地震力的作用，将地震荷载与恒载组合，并考虑常年水位的浮力；不考虑季节性浸水的影响，其他外力，包括车辆荷载的作用均不考虑。,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,当填料为砂性土时（arenosol） （1）浸水部分重度采用水中重度； （2）浸水前后的内摩擦角不变； （3）破裂面为一平面，并且不

43、考虑进水对破裂面的影响。,因此，浸水挡土墙土压力Eb可采用不浸水时的土压力Ea扣除因浮力影响而减少的土压力Eb,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,填土为黏性土时（cohesive soil） 由于粘性土浸水后c值减少明显，要求将上下两部分土层分为不同性质的土层进行计算土压力。 先计算水位以上的土压力E1；然后再将上层填土重量作为荷载,计算进水部分的土压力E2；两部分的矢量为全墙土压力。,School of Transportation Southeast U

44、niversity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1）尽可能采用重心低的墙身断面形式。 2）基础尽可能置于基岩或坚硬的均质土层上；遇有软粘土、饱和砂土或严重不均匀地基时，应采取适当措施进行加固处理。 3）挡土墙宜采用浆砌片(块)石、混凝土和钢筋混凝土修筑。当采用干砌片(块)石时，墙高须加以限制：设计烈度为8度时，一般不超过5m；9度时，一般不超过3m。 4）墙体应以垂直通缝分段，每段长度不宜超过15m。地基变化或地面标高突变处，也应设置通缝。 5）应严格控制砌筑质量，石料要嵌挤紧密，砂浆要饱满，砂浆标号按非地震区要求提高一级采用。,14、一般防震措施（earthquake p

45、rotection）,第四节 挡土墙结构的土压力计算,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,15、地震荷载的计算（calculation of seismic loads）,下一页,下一页,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,15、地震荷载的计算（calculation of seismic loads）,School of T

46、ransportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第四节 挡土墙结构的土压力计算,16、地震力作用下的土压力计算 （Calculation of earth pressure under the force of earthquake）,计算时只要进行地震力合成 （Synthesis of seismic force）,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、施加于挡土墙的荷载分类，见表5.4.22 （classificat

47、ion of load applied to retaining wall）,第五节 挡土墙设计(design of retaining wall),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,2、挡土墙的荷载组合，见表5.4.23（load combination）,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,School of Transportation So

48、utheast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,3、挡土墙的设计原则（design principal）,按“极限状态分项系数法”进行设计，其设计的极限状态分构件承载力极限状态和正常使用极限状态。 （1）承载力极限状态（limit state of bearing capacity）：1）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极限状态分项荷载系数（partial coefficient for loads）见表6-11,第五节

49、 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,3、挡土墙的设计原则（design principal）,按“极限状态分项系数法”进行设计，其设计的极限状态分构件承载力极限状态和正常使用极限状态。 （2）正常使用极限状态（serviceability limit state）：1）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；3）影响正常使用的其他待定状态。极限状态的分项荷载系数除Ep取0.5外，其余均取1.0 （3）合力偏心距计算时的极限状态（eccentricity of

50、resultant force）分项荷载系数取值同正常使用极限状态。,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,4、挡土墙的设计荷载（design load），其它见规范 JTG D30,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,5、挡土墙的荷载分项系数（partial coefficient for load）,School of Tran

51、sportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,6、挡土墙稳定性验算（stability analysis)含：抗滑稳定性验算 (stability against sliding) 抗倾覆稳定性验算 (stability against overturning),（1）抗滑稳定性验算 (checks for sliding),目的：检查基底在土压力、自重等作用下的摩阻力抵抗挡土墙滑动的能力。,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与

52、铁道工程国家重点学科,（1）抗滑稳定性验算-保证基底摩阻力低抗滑移力 (checks for sliding),第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（2）抗倾覆稳定性验算 (checks for overturning),目的：检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗能力。,第五节 挡土墙设计,School of Tran

53、sportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（2）抗倾覆稳定性验算保证抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力 (checks for overturning),第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,（3）挡土墙稳定性验算要求(requirements of stability analysis）,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，Chi

54、na 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,7、基底应力及合力偏心距验算 (base stress and eccentricity of resultant force）,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast Universit

55、y，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,基础的容许承载力(allowable bearing capacity) 岩石地基的承载力较高，一般不会产生不均匀沉陷(non-uniform settlement)。土质地基较为复杂，其承载力与地基的物理力学性质、地面形态、基础埋置深度、基底倾斜度等有关，可根据地质调查、钻探试验及既有建筑物的调查对比分析确定。如：,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,基础的容许承载力(allowable beari

56、ng capacity),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,基础的容许承载力(allowable bearing capacity),School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,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

57、设计时，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 。,8、墙身截面强度验算(checks for wall section strength),验算断面的选择,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,9、增加挡土墙稳定性的措施 (measures to increase stability of retaining wall),（1）增加抗滑稳定性的方法(measures to increase stability against sliding) 1）设置

58、倾斜基底(sloping base) 2）采用凸榫形基础(tenon foundation),第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,9、增加挡土墙稳定性的措施,（2）增加抗倾覆稳定性的方法(measures to increase stability against overturning)1）展宽墙趾(extend toe)2）改变墙面及墙背坡度 (change slope) 3）改变墙身断面类型 (change types of wall section),第五节 挡土

59、墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,10、重力式挡土墙设计(design of gravity retaining wall),下一页,下一页,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,10、重力式挡土墙设计(design of gravity retaining wall),School of Transportation Southeast U

60、niversity，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,下一页,下一页,后页,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,下一页,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,后页,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设

61、计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,第五节 挡土墙设计,School of Transportation Southeast University，China 东南大学道路与铁道工程国家重点学科,1、薄壁式挡土墙（thin plate retaining wall）,薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶壁式两种主要型式。 悬臂式挡土墙（cantilever retaining wall ）由立壁和底板组成，有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。当墙身较高时，可沿墙长一定距离立肋板（即扶壁）联结立壁板与踵板，从而形成扶壁式挡墙（counterfort retaining wall）；老路加固时，考虑扶壁难以在踵板侧做，也可考虑将其做在趾板侧，同样可以发挥作用，但须进行设计计算确定。,第六节 轻型挡土墙（light-type retaining wall）,Schoo