东南大学-基础工程-第七章-挡土墙设计PPT资课件.ppt

1、7.1 概述概述 挡土墙（挡土墙（retaining wall）用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌以保持土体稳定性，或使部分侧向荷载传递分散到填土上的一种结构物。挡土结构物及其土压力 概述概述Rigid wall支支撑撑天天然然斜斜坡坡E地下室侧墙地下室侧墙E填土填土E填填土土堤岸挡土墙堤岸挡土墙拱桥桥台拱桥桥台E7.2 挡土墙类型挡土墙类型 按断面的几何形状和受力特点可分为：按断面的几何形状和受力特点可分为：重力式重力式、悬臂式悬臂式、扶壁式扶壁式、板桩式板桩式和和地地下连续墙下连续墙等。等。 1、重力式挡土墙（图、重力式挡土墙（图7-2a） 以挡土墙自身重力来维持挡土墙在以挡土墙自身重力来维持

2、挡土墙在土压力作用下的稳定。土压力作用下的稳定。墙顶墙顶墙基墙基墙趾墙趾墙面墙面墙背墙背块石或素混凝土砌筑而成，块石或素混凝土砌筑而成，靠自身重力维持稳定，墙靠自身重力维持稳定，墙体抗拉、抗剪强度都较低。体抗拉、抗剪强度都较低。墙身截面尺寸大，一般用墙身截面尺寸大，一般用于低挡土墙。于低挡土墙。适用范围：高度小于适用范围：高度小于6 6米、地层稳定、开挖土米、地层稳定、开挖土 石方不会危及相邻建筑物的地段石方不会危及相邻建筑物的地段俯斜俯斜直立直立仰斜仰斜土压力最大土压力最大土压力中等土压力中等土压力最小土压力最小倾斜形式倾斜形式应根据使用要求、地形和施工条件等综合考虑。应根据使用要求、地形和

3、施工条件等综合考虑。 2、悬臂式挡土墙（图、悬臂式挡土墙（图7-2b） 组成：组成：三悬臂（立壁、墙址、墙踵）三悬臂（立壁、墙址、墙踵） 受力：受力：以以墙踵底板上墙踵底板上的土重力来维持挡土的土重力来维持挡土 墙在土压力作用下的稳定墙在土压力作用下的稳定 材料：材料：钢筋混凝土钢筋混凝土 优点：优点：墙体截面小墙体截面小 适用范围：适用范围：墙高超过墙高超过6米、地基较差、工米、地基较差、工 程较重要等情况。程较重要等情况。墙趾墙趾墙踵墙踵立壁立壁钢筋钢筋钢筋混凝土建造，钢筋混凝土建造，立臂立臂、墙墙趾悬臂趾悬臂和和墙踵悬臂墙踵悬臂三块悬臂三块悬臂板组成，靠板组成，靠墙踵悬臂墙踵悬臂上的土上

4、的土重维持稳定，墙体内拉应力重维持稳定，墙体内拉应力由钢筋承担，墙身截面尺寸由钢筋承担，墙身截面尺寸小，充分利用材料特性，市小，充分利用材料特性，市政工程中常用政工程中常用3、扶壁式挡土墙（图、扶壁式挡土墙（图7-2c） 组成：用扶壁增强悬臂式挡土墙立壁的组成：用扶壁增强悬臂式挡土墙立壁的 抗弯性能抗弯性能 适用范围：墙高超过适用范围：墙高超过10米米墙趾墙趾墙踵墙踵扶壁扶壁针对悬臂式挡土墙立臂受力后针对悬臂式挡土墙立臂受力后弯矩和挠度过大缺点，增设扶弯矩和挠度过大缺点，增设扶壁，扶壁间距（壁，扶壁间距（0.80.81.01.0）h，墙体稳定靠扶壁间填土重维持墙体稳定靠扶壁间填土重维持4、板桩

5、式挡土墙（图、板桩式挡土墙（图7-2d） 组成：板桩、墙面板、锚栓组成：板桩、墙面板、锚栓 适用：承载力较低的软基、大型开挖工程适用：承载力较低的软基、大型开挖工程 等等墙板墙板锚定板锚定板基岩基岩锚杆锚杆预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持Rankine 和和 Coulomb 土压力理论土压力理论7.3 作用在挡土墙的土压力作用在挡土墙的土压力7.3.1 7.3.1 墙后填土有地下水墙后填土有地下水7.3.2 7.3.2 地震时的土压力地震时的土压力FkG212 cosaa

6、EH K地震角地震角(表表71)水平地震系数水平地震系数水土合算和水土分算水土合算和水土分算7.4 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计 7.4.1 7.4.1 选型选型 7.4.2 7.4.2 构造构造 7.4.3 7.4.3 计算计算7.4.1 7.4.1 选型选型 1 1 墙后土压力最小墙后土压力最小 2 2墙的背坡和面坡选择墙的背坡和面坡选择 3 3基底逆坡选择基底逆坡选择 4 4墙趾台阶墙趾台阶EaG0Oz 1 1、埋置深度、埋置深度 应根据持力层地基土的承载力、冻结因素确应根据持力层地基土的承载力、冻结因素确定定 2 2、墙身构造、墙身构造 3 3、排水措施、排水措施 4 4、填土质量

7、要求、填土质量要求 5 5、沉降缝和伸缩缝、沉降缝和伸缩缝 6 6、挡土墙材料要求、挡土墙材料要求 7 7、挡土墙的砌筑质量、挡土墙的砌筑质量7.4.2 构造构造 方案方案1 1 方案方案2 27.4.3 7.4.3 计算计算 计算内容：计算内容：抗倾覆验算抗倾覆验算抗滑移验算抗滑移验算地基承载力验算地基承载力验算墙身强度验算墙身强度验算抗震验算抗震验算1抗倾覆验算抗倾覆验算zfEaEazEaxG0dOx0 xfbz6 . 10 faxfaztzExEGxK)cos(d d aazEE)sin(d d aaxEE cotzbxf 0tan bzzf 2 抗滑移验算抗滑移验算3 . 1)( ta

8、tannsGEEGK 0cos GGn )cos(0d d aanEE0sin GGt )sin(0d d aatEEEaEanEatdGGnGt0O3 地基承载力验算地基承载力验算zfEaEazEaxG0dOx0 xfbzNTPmaxPminb0azfaxfGxE xE zcN 2bec 0cosbb p fa pmax 1.2fa maxmin6(1)1.2aNepfbb 基底倾斜时，基底倾斜时，fa应乘以应乘以0.8的折减系数的折减系数 4 墙身强度验算墙身强度验算砌体结构设计规范砌体结构设计规范aNAf 抗压验算：抗压验算：抗剪验算：抗剪验算：(0.18)avuQfA 5 挡土墙的抗震

9、计算挡土墙的抗震计算 (1)抗倾覆验算抗倾覆验算01.2azftaxfwGxE xKE zFz (2)抗滑移验算抗滑移验算00(sin)1.2cosnansattGEFKEGF (3)地基承载力验算地基承载力验算max0minsin6(1)1.2aNFepfbb (4)墙身强度验算墙身强度验算aNAf 抗压验算：抗压验算：抗剪验算：抗剪验算：(0.18)avuQfA 计算计算Q时要考虑地震力时要考虑地震力F例题 某挡土墙高某挡土墙高H H为为5m5m，墙背垂直光滑，墙后填土面水，墙背垂直光滑，墙后填土面水平，挡土墙采用平，挡土墙采用M5M5水泥砂浆，水泥砂浆，MU10MU10毛石砌筑，砌体毛石

10、砌筑，砌体重度重度k k22kN/m22kN/m3 3，填土内摩擦角，填土内摩擦角3030，粘聚力，粘聚力c c0 0，填土重度，填土重度18kN/m18kN/m3 3，地面荷载，地面荷载q q2.5kPa2.5kPa，基底摩擦系数基底摩擦系数0.50.5，地基承载力特征值，地基承载力特征值f fa a200kPa200kPa，试验算挡土墙的稳定性及强度，挡土墙的，试验算挡土墙的稳定性及强度，挡土墙的截面尺寸见图所示。截面尺寸见图所示。 2.00.50.254.752.5kN/m2解：解：1. 1. 计算主动土压力计算主动土压力10.833 54.17/aEkN m 21(30.80.833)

11、 574.93/2aEkN m Ea2aqkEa1aHk 1(0.83330.8) 579.1/2aEkN m 2. 2. 抗倾覆验算抗倾覆验算112.5 0.25226.875/2GkN m2124.7522104.5/2GkN m 314.75 2252.25/2GkN m6.875 1.67104.5 1.3352.252.25268.0292.3151.64.172.2574.93 1.42115.78tK11.67xm 21.33xm 32.25xm 2.00.50.254.75G2G3G1O3. 3. 抗滑移验算抗滑移验算 aqkEa1Ea2aHk 2.00.5G2G3G1Ea1n

12、Ea1tEa2nEa2taltal0cos4.17 0.9954.149kN/mEEalnal0sin4.17 0.09950.415kN/mEEa2ta20cos74.93 0.99574.555kN/mEEa2na20sin74.93 0.09957.456kN/mEE1236.875 104.552.25163.625kN/mGGGGt0sin163.625 0.099516.281kN/mGGn0cos163.625 0.995162.81kN/mGG(162.81 0.4157.456) 0.51.3671.34.14974.555 16.281sK4.4.地基承载力验算地基承载力验

13、算 maxmin6170.6816 0.322112.5132.513Nepbb127.031.2 200kPa8.8202.52.513mcos0.995bb 0.3640.41826bbec268.029 115.780.892m162.810.4157.456c2.00.5G2G3G1Ea1nEa1tEa2nEa2tNT5 5、墙身强度验算、墙身强度验算 1aE2aE0.51.0G3G2N1.26 0.5II3.00.72aNAf 抗压验算：抗压验算：抗剪验算：抗剪验算：(0.18)avuQfA 231.2()1.2 74.5889.5kN/mNGGa10.58 1.76 323329.

14、72kN89.5kNAf a2a11.21.4QEE35.87kN/m2374.5843.38kPa1.76GGAavu(0.18)1 (82.50.18 43.38) 1.76fA 158.9kN35.87kN7.5 悬臂式挡土墙设计悬臂式挡土墙设计 墙身悬臂墙身悬臂 墙趾悬臂墙趾悬臂 墙踵悬臂墙踵悬臂bb2b1h1qHH11 墙身内力及配筋墙身内力及配筋bb2b1h1qHH1Ea2Ea1H/2H/3（qH）Ka)23(210HEHEMaQaG 0hfMAyss 2 地基承载力验算地基承载力验算bb2b1h1G4H1G3G2G1a1a2a3a4Ea2Ea1)61(minmaxbebGP GH

15、EHEaGbeaaii23212116/be 6/be cGP32max afP afP2 . 1max 地基承载力验算地基承载力验算eeb/2b/2pmaxpmaxpminp1p2c3 基础板内力及配筋计算基础板内力及配筋计算bb2b1h1G4H1G3G2G1a1a2a3a4Ea2Ea1eeb/2b/2pmaxpmaxpminp1p2c211max111max2111)2(61322)(2bppbbppbpM （1） 墙趾板墙趾板忽略墙趾板自重及其上土体忽略墙趾板自重及其上土体重量产生的弯矩重量产生的弯矩3 基础板内力及配筋计算基础板内力及配筋计算bb2b1h1G4H1G3G2G1a1a2a

16、3a4Ea2Ea1eeb/2b/2pmaxpmaxpminp1p2c2221min122min222min2212)()(26123)(22bpqpqbppbpbqM （2）墙踵板）墙踵板q1：墙踵板自重及墙踵板自重及G3和和G4产产生的均布荷载。生的均布荷载。4 4 稳定性验算稳定性验算 （1 1）抗倾覆稳定性）抗倾覆稳定性6 . 1231211332211 HEHEaGaGaGKaat （2 2）抗滑移稳定性）抗滑移稳定性3 . 1)(21321 aasEEGGGK bb2b1h1G4H1G3G2G1a1a2a3a4Ea2Ea1提高稳定性措施提高稳定性措施v减少土的侧压力减少土的侧压力增加

17、内摩擦角，设置减压平台增加内摩擦角，设置减压平台v增加墙踵的悬臂长度增加墙踵的悬臂长度设置抗滑拖板，墙踵部分加长。设置抗滑拖板，墙踵部分加长。v提高基础的抗滑能力提高基础的抗滑能力基础板做成倾斜面基础板做成倾斜面设置滑移键设置滑移键 悬臂式挡土墙截面尺寸如图所示。悬臂式挡土墙截面尺寸如图所示。墙面上活荷载墙面上活荷载q=4kPaq=4kPa，地基土为，地基土为粘性土，承载力特征值粘性土，承载力特征值f fa a=100kPa=100kPa。墙后填土重度。墙后填土重度=18kN/m=18kN/m3 3，内摩擦角，内摩擦角=30=30o o。挡土墙底面处在地下水位以上。挡土墙底面处在地下水位以上。

18、求挡土墙墙身及基础底板的配筋，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进行稳定性验算和土的承载力验算，挡土墙材料采用算，挡土墙材料采用C25C25级混凝级混凝土及土及HPB235HPB235，HRB335HRB335级钢筋。级钢筋。 18001000600 200q4kPa2500G3G2G1a1a2a3a4500100100G4100 100 【解】 ： 1. 1. 确定侧压力确定侧压力 222121tan45tan45222aaaEEEHqH2221303018 3tan (45)4 3 tan45222 27431kN/m 2. 2. 墙身内力及配筋计算墙身内力及配筋计

19、算 0123311.2 271.4 43232GaQaHHMEE 32.48.440.8kN m/m2ssy040800000884mm /m0.932 300 165MAfhs221c0408000000.1261 11.9 1000 165Maf bh 沿墙身每米配置沿墙身每米配置8 81212的竖向受力钢筋，钢筋的的竖向受力钢筋，钢筋的1/21/2伸至顶部，其余的在墙高中部（伸至顶部，其余的在墙高中部（1/21/2墙高处）墙高处）截断。在水平方向配置构造分布筋截断。在水平方向配置构造分布筋1030010300。0.932s 3 3 地基承载力验算地基承载力验算 11(0.10.2) 3

20、2511.3kN/m2G 21(0.10.2) 1.6250.2 0.2257kN/m2G 30.131 1854.9kN/m2G 44 14kN/mG 18001000600 200q4kPa2500G3G2G1a1a2a3a4500100100G422221130tan4518 3.2tan452222alEH30.7kN/m22a230tan454 3.2tan454.3kN/m22EqH11223344121234()322aaHHG aG aG aG aEEbeGGGG3.23.2(11.3 0.727 0.8754.9 1.34 1.3)30.74.31.832211.3754.9

21、4 51.20.90.237m77.2maxmin677.26 0.237111.8 11.8Gepbb76.8kPa9.0kPamaxa1.2120kPapf76.8942.9kPa100kPa2p 4 4 基础底板的内力及配筋计算基础底板的内力及配筋计算 8.1366.0971.371.25.2 1.439.61.82(11.3754.9) 1.24 1.4e 70.420.90.15m93.44maxmin693.446 0.15111.8 11.8Gepbb77.9kPa26kPa（1）墙趾部分）墙趾部分 110.226(77.926)60.6kPa1.8p21max11126MPP

22、b212 77.960.60.612.98kN m/m61200mmh 0120045155mmh 221c01129800000.0451 11.9 1000 155sMf bh20112980000286mm0.977 155 300sssyMAh f0.977s 可利用墙身竖向受力钢筋下弯。可利用墙身竖向受力钢筋下弯。 （2）墙踵部分）墙踵部分34212GGGGGqb21.2 1 0.15 254.5kN/mGG 11.2 54.9 1.4 44.575.98kN/m1.0q22minmaxmin()bppppb1.026(77.926)54.83kPa1.8221min12212()(

23、)6MqPqPb212(75.9826)(75.98 54.83)1620.19kN m/m12hh0102155mmhh222102201900000.0711 11.9 1000 155scMf bhs0.96322ss02y20190000450mm0.963 155 300MAhf 选用选用12200,12200, 2s565mmA 5 稳定性验算稳定性验算 （1 1）抗倾覆稳定计算）抗倾覆稳定计算1 1223311.3 0.727 0.8754.9 1.3rMGaG aG a 85.6kN m/msa1a23.23.230.74.33233HHMEE39.6kN m/mrts85.6

24、2.161.639.6MKM（2）抗滑移验算）抗滑移验算0.3123sa1a2()GGGKEE0.3(11.3754.9)30.74.30.631.3 抗滑移验算结果不满足要求。选用底面夯填抗滑移验算结果不满足要求。选用底面夯填300300500mm500mm厚碎石提高值后，仍不满足要求，厚碎石提高值后，仍不满足要求，所以采用底板加设防滑键所以采用底板加设防滑键 bminmaxmin1.0()9(76.89)46.7kPa1.8jbappppb0.8mia 30tan 450.8tan 450.46m22iiha22max76.846.730tan45tan450.462222bpippEh8

25、5.22kN/mmin46.79()(1.80.8) 0.322bippFba8.36kN/mpa0.5 85.228.361.461.330.74.3EFE 计算结果满足要求，防滑键计算高度为计算结果满足要求，防滑键计算高度为0.46m0.46m，实际工程可取实际工程可取0.5m0.5m。 7.6 扶壁式挡土墙设计扶壁式挡土墙设计v1 1 墙身（立壁）计算墙身（立壁）计算三边固定，一边自由的双向板；三边固定，一边自由的双向板；单向板单向板v2 2基础底板计算基础底板计算墙趾板同悬臂式；墙踵板和立墙趾板同悬臂式；墙踵板和立壁相同壁相同v3 3扶壁计算扶壁计算固定在基础底板的一个变截面固定在基础

26、底板的一个变截面悬臂悬臂T T形梁形梁墙趾墙趾墙踵墙踵扶壁扶壁 1 1 悬臂式挡土墙截面尺寸如图所悬臂式挡土墙截面尺寸如图所示。墙面上活荷载示。墙面上活荷载q=3kPaq=3kPa，地基，地基土为粘性土，承载力特征值土为粘性土，承载力特征值f fa a=110kPa=110kPa。墙后填土重度。墙后填土重度=18.5kN/m=18.5kN/m3 3，内摩擦角，内摩擦角=32=32o o。挡土墙底面处在地下水位以上。挡土墙底面处在地下水位以上。求挡土墙墙身及基础底板的配筋，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进行稳定性验算和土的承载力验算，挡土墙材料采用算，挡土墙材料采用C

27、25C25级混凝级混凝土及土及HPB235HPB235，HRB335HRB335级钢筋。级钢筋。 作业：作业：20001200600 200q3kPa2200G3G2G1a1a2a3a4500100100G4100 100 挡土墙如图所示，墙与土之间的摩擦角挡土墙如图所示，墙与土之间的摩擦角为为2 2/3/3，地基为砂土，墙底与地基，地基为砂土，墙底与地基之间的摩擦系数之间的摩擦系数=0.4=0.4，墙体的容重为，墙体的容重为=24 kN/m=24 kN/m3 3，试验算挡土墙的抗滑和抗，试验算挡土墙的抗滑和抗倾覆安全系数是否满足稳定要求。倾覆安全系数是否满足稳定要求。 12o5m中砂=17k

28、N/m=30o 图所示挡土墙，如图所示挡土墙，如=0，墙体，墙体=24 kN/m3，墙底与地基的摩擦系数，墙底与地基的摩擦系数=0.5。如不计墙趾处的被动土压力，试求挡土如不计墙趾处的被动土压力，试求挡土墙的抗滑和抗倾覆稳定安全系数。墙的抗滑和抗倾覆稳定安全系数。 AB5mC4mq=20kN/m=17kN/m2m3m1m1mc=10kPa=20o=30c =10kPao=20kN/m2sat22小测验 1 1、重力式挡土墙后的主动土压力与墙背、重力式挡土墙后的主动土压力与墙背的形状有关，其中以的形状有关，其中以 挡挡土墙的主动土压力为最小。土墙的主动土压力为最小。 A A仰斜式仰斜式 B. B. 直立式直立式 C. C. 折线式折线式 D. D. 俯斜式俯斜式 2 2、设计地下室外墙时，土压力应按、设计地下室外墙时，土压力应按 计算。计算。 A A主动土压力主动土压力 B B被动土压力被动土压力 C C静止土压力静止土压力 D D静止水压力静止水压力 3 3 作用在挡土墙上的荷载有哪些？对挡作用在挡土墙上的荷载有哪些？对挡土墙的作用是什么？当挡土墙抗水平滑土墙的作用是什么？当挡土墙抗水平滑移和抗倾覆稳定安全系数不足时可采取移和抗倾覆稳定安全系数不足时可采取什么措施？什么措施？ 谢谢