毕业设计2(1)

华南农业大学水利与土建学院

路桥工程专业2012届毕业设计

高速公路桩基及支挡结构设计毕业设计指导书

指导教师：文建华

二零一一年十二月

第一章悬臂式挡土墙

第一节绪论

悬臂式挡土墙的一般形式如图（1-1）所示，它是由立壁（墙面板）和墙底板（包括墙趾板和墙踵板）组成，呈倒“T字形”，具有三个悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。

悬臂式挡土墙的结构稳定性是依靠墙

身自重和踵板上方填土的重力来保证，而

且墙趾板也显著地增大了抗倾覆稳定性，

并大大减小了基底应力。它的主要特点是

构造简单、施工方便，墙身断面较小，自

身质量轻，可以较好地发挥材料的强度性

能，能适应承载力较低的地基。但是需耗

用一定数量的钢材和水泥，特别是墙高较

大时，钢材用量急剧增加，影响其经济性

能。一般情况下，墙高6m以内采用悬臂

式。它适用于缺乏石料及地震地区。由于

墙踵板的施工条件，一般用于填方路段作

路肩墙或路堤墙使用。

悬臂式挡土墙在国外已广泛使用，近年来，在国内也开始大量应用。

第二节土压力计算

悬臂式挡土墙是以墙踵与墙顶的连线为假想墙背计算土压力。

一、库伦土压力法

悬臂式挡土墙土压力一般可采用库伦土压力理论计算，特别是填土表面为折线或有

局部荷载作用时。由于假

想墙背AC倾角较大，如

图（1-2）。当墙身向外移

动，土体达到主动极限平

衡状态时，往往会产生第

二破裂面CD。若不出现

第二破裂面则按一般库

伦理论计算作用于假想

墙背AC上的土压力

E，

a

δ=。图1-2 库仑土压力法

此时墙背摩擦角?

若出现第二破裂面则应按第二破裂面法来计算土压力

E。当验算地基承载力、稳定性、

a

墙底板截面内力时，以假想墙背AC为计算墙背来计算土压力，将计算墙背与实际墙背

间的土体重力作为计算墙体的一部分。

二、 朗金土压力法

填土表面为一平面或其上有均匀荷载作用时，也可采用朗金土压力理论来计算土压力，如图（1-3）所示。按朗金理论计算的土压力作用于通过墙踵的竖直面AC 上，在立壁和墙踵板设计时，应将a E 分成两部分，一是作用于竖直面AB 上的土压力1H E ；二是作用于竖直面BC 上的土压力3B E 。a E 、1H E 和3B E 方向平行于填土表面，其大小以

及对墙踵C 点的力臂按下列公式计算：

)2(2

10''h H K H E a a +=γ （1-1） )2(2

10111h H K H E a H +=γ （1-2） )2()(2

101'1'3h H H K H H E a B ++-=γ （1-3） )

2(3)3('0''0H h H H h Z a E ++= （1-4） )2(3)3(101101H h H H h Z EH ++=

（1-5） )

2(3))(23('101''103H H h H H H H h Z EB ++-++= （1-6） 式中：a K ——朗金主动土压力系数；

γ——填土容重（KN/3m ）

。

图1-3 朗金土压力法

第三节 悬臂式挡墙设计

悬臂式挡墙设计，包括墙身构造设计、寺身截面尺寸的拟定、结构稳定性和基底应力验算以及墙身配筋计算、裂缝开展宽度验算等。

一、墙身构造设计

1、悬臂式挡土墙分段长度不应大于15m ，段间设置沉降缝和伸缩缝。

2、立壁如图1-1所示，为便于施工，立壁内侧(即墙背)宜做成竖直面，外侧(即墙面)坡度宜陡于1:0.1，一般为1:0.02～1:0.05，具体坡度值应根据立壁的强度和刚度要求确定，当挡土墙高度不大时，立壁可做成等厚度。墙顶宽度不得小于0.2m ；当墙较高时，宜在立壁下部将截面加宽。

3、墙底板如图1-1所示，墙底板一般水平设置，底面水平。墙趾板的顶面一般从与立壁连接处向趾端倾斜。墙踵板顶面水平，但也可做成向踵端倾斜。墙底板厚度不应小于0.3m 。

墙踵板宽度由全墙抗滑稳定性确定，并具有一定的刚度，其值宜为墙高的1/4~1/2，且不应小于0.5m 。墙趾板的宽度应根据全墙的抗倾覆稳定、基底应力（即地基承载力）和偏心距等条件来确定，一般可取墙高的1/20~1/5。墙底板的总宽度B 一般为墙高的（0.5~0.7）倍。当墙后地下水位较高，且地基为承载力很小的软弱地基时，B 值可增大到1倍墙高或者更大。

4、混凝土材料与保护层。悬臂式挡土墙的混凝土强度等级不得低于C20，钢筋可选用I~IV 级或5号钢筋，受力钢筋的直径不应小于12mm 。钢筋混凝土的保护层厚度a ，在立壁的外侧a>30mm 、内侧a>50mm ；墙底板a>75mm 。

二、墙身截面尺寸的拟定

（一）墙底板宽度

悬臂式挡土墙的整体稳定性通常取决于墙底板的宽度，增大墙底板宽度，可以提高挡土墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性，减少基底应力。墙底板的宽度B 可分为三部分：墙趾板宽度1B 、立壁底部宽度2B 和墙踵板宽度3B ，即321B B B B ++=,如图（1-3）

所示。

图1-5 墙踵板宽度计算图式

1、墙踵板宽度3B

墙踵板宽度3B 是根据挡土墙抗滑稳定性的要求确定的，其抗滑稳定系数为：

x c E N K ∑=μ

竖向力∑N 包括墙身自重G 、墙踵板上方的填土和车辆荷载的重力W 、墙趾板上方的填土重力W1，如图1-5a ）所示，即：

1W W G N ++=∑

在墙身截面尺寸拟定时，∑N 可采用近似计算：

路肩墙 γγm h H B B N ))((032++=∑ （1-7） 路堤墙或路堑墙

y E m tg B H B B N +++=∑γβγ)2

1)((332 （1-8） 将式（1-7）和式（1-8）分别代人∑=X c E N K /][μ中，并经整理，即可确定墙踵

板的宽度3B 。

(1) 路肩墙，墙顶有均布荷载0h ，立壁面坡垂直时，如图1-5a ） 所示：

203)(][B m h H E K B X C -+=γ

μγ （1-9） (2) 路堑墙或路堤墙，填土表面倾斜，立壁面坡垂直时，如图1-5b)所示：

233)2

1(][B m tg B H E E K B Y X C -+-=γβμμγ （1-10） 3B 由上式通过试算法求出。

（3） 当立壁面坡的坡度为1：m 时，上两式应加上立壁面坡修正宽度3B ? (m)，如

图1-5c)所示：

132

1mH B =? (1-11) 式中：[C K ]——容许抗滑稳定系数，如果加设凸榫，在设凸榫前，要求[C K ]=1.0即可；

μ——基底摩擦系数；

γ——填土容重（KN/3m ）

； 0h ——车辆荷载的换算土层高度（m ）

； γm ——容重修正系数，由于未考虑墙趾板及其上部土体的重力对抗滑的作用

因而近似地将填土的容重加以修正，其值与填土容重γ和基底摩擦系数μ有关，见表1-1。

容重修正系数γm 表1-1

2、墙趾板宽度1B

墙趾板宽度1B 除高墙受抗倾覆稳定性控制外，一般都由基底应力或偏心距控制，

并要求墙踵处的基底不出现拉应力，如图（1-6）所示。令偏心距6/B e =，则：

∑∑∑-==N

M M B Z y n 03 （1-12） 式(1-12)中竖向力∑N 根据抗滑稳定性要求确定，即μ/][c x k E N =∑，并近似地认为作用于墙踵板和立壁底部宽度的中部，即距墙踵(32B B +)/2处。因此，稳定力矩为：

图1-6 墙址板宽度计算图式

)2)(

132B B B N M y ++=∑∑ （1-13） 将上式代人式(1-12)，可得：

)(4

1][233201B B E K M B X C +-=∑μ （1-14） 为便于计算，可分以下几种情况加以分析：

（1）路肩墙，且无车辆荷载作用时，倾覆力矩为：

X HE M 310=∑

将上式代入到（1-14）中，则：

)(41][2321B B K H

B C +-=μ （1-15） （2）路肩墙0h ，墙顶有均布荷载时（如图1-6所示），土压力x E 和倾覆力矩∑0M 分别为：

)2(2

0H X H E σσ+= )3(6

02

0H H M σσ+=∑

将上式代入式(1-14)中，则：

)(4

1)2]([2)3(32001B B K H B H C H +-++=σσσσμ 即 )(41)2]([2)

3(32001B B H h K H h H B C +-++=μ （1-16） 式中：a K h 00γσ= a H HK γσ=

（3）路堑墙或路堤墙，如图（1-5b ）所示，计算高度βtg B H H 3'+=，则：

x E tg B H M )(3130β+=∑

)(4

1][2)

(3231B B K tg B H B C +-+=βμ （1-17） 如果按321B B B B ++=计算出的基底应力σ或偏心距e 不能满足要求时，应采用加宽基础的方法加大1B ，使其满足要求。如果地基承载力较低，致使计算的墙趾板过宽，那么，可适当增大墙踵板的宽度。

（二）立壁和墙底板厚度

立壁和墙底板厚度除满足墙身构造要求外，主要取决于截面强度要求，分别按配筋要求和斜裂缝宽度计算其有效厚度，然后取其大者为设计值。

1、内力计算

如图1-7所示，将挡土墙分为立壁、墙趾板和墙踵板三个悬臂梁，同时固支于中间夹块ABCD 上，并认为夹块处于平衡状态。

（1）墙趾板

作用于墙趾板上的力有：地基反力、墙趾板自重以及墙趾板上填土重等。当墙趾板埋深为D h 时，墙趾板AB 截面处的剪力1Q (kN)和弯矩1M (kN ·m)为：

)](2)([121111pj D pj h t h t B

B B Q -----=γγσσσ （1-18） ])()2)(()(3[6121011211B

B t t h B M pj h D σσγγγσ--+---= （1-19） 式中：1B ——墙趾板计算宽度（墙趾至立壁根部的距离）（m ）；

21,σσ——墙趾和墙踵处的基底应力（kPa ）；

pj t ——墙趾板厚度的平均值（m ）；

01t ——墙趾板端部厚度（m ）；

h γ——钢筋混凝土容重(KN/3m )；

γ——填土容重（KN/3m ）

。

图1-7 悬臂式挡土墙内力计算图式

（2）立壁

立壁主要承受墙后的主动土压力hi E ，任一截面的剪力和弯矩为：

a i i hi xhi i K h h h E E Q )5.0(cos cos 02+===βγβ （1-20）

a i i hi i K h h h M M )3(cos 6

1022+==βγ （1-21） 式中：i Q 2——计算截面处的剪力（KN ）；

i M 2——计算截面处的弯矩（KN.m ）；

hi E 、hi Ex ——计算截面以上(至立壁顶部的高为i h )的主动土压力及其水平分力(kN)。

（3）墙踵板

墙踵板上作用有计算墙背与实际墙背间的土体重力(包括车辆荷载)、墙踵板自重、主动土压力的竖向分力以及地基反力等。墙踵板任一截面处的剪力和弯矩为：

ββγσσσγγsin )](21)([3213230133B i h i i E tg B

B t h H B Q +----++= （1-22） 332132301233sin )]2(33)(3[6EB B i h i i Z E tg B

B t h H B M ββγσσσγγ+----++= （1-23） 式中：i Q 3、i M 3—计算截面处的剪力（kN ）和弯矩（kN ·m ）；

i B 3—墙踵板计算长度（墙踵至计算截面的距离）（m ）；

3B E —作用在墙踵板上的主动土压力（kN ）；

3EB Z —作用在墙踵板上的主动土压力的竖向分力对计算截面的力臂

（m ），

??

????+++++=ββtg B H h tg B H h B Z i i i

EB 31031033)(22)(13 （1-24） 3t —墙踵板厚度(m)。

2、截面厚度计算

（1）按配筋要求确定

按配筋率要求，截面厚度为：

a c

j LR A M t 0γ≥ （1-25）

式中：t —计算截面的有效厚度(m)，它可以是立壁高度范围内或墙趾板和墙踵板

宽度范围内的任一截面；

j M —计算弯矩（kN ·m ），见式(1-19)、式(4-21)和式 (1-23)；

c γ—混凝土安全系数，c γ=1.25；

L —矩形截面单位长度，即 L=1.0m ；

0A ——计算系数，

)5.01(0ζζ-=A （1-26）

ζ—计算系数，

a g R R /μζ= （1-27）

μ—配筋率，μ=0.3%~0.8%；

g R —纵向受拉钢筋设计强度（kPa ）；

a R —混凝土抗压设计强度（kPa ）。

（2）按斜裂缝宽度要求确定

为了防止斜裂缝开展过大和端部斜压破坏，截面有效厚度应满足下式的要求： RL Q t i

05.0≥ （1-28）

式中：t —计算截面的有效厚度（cm ）；

j Q —计算剪力（kN ），见式(1-18)、式(1-20)和式(1-22)；

R —混凝土标号(MPa)；

L —矩形截面长度，取L=100cm 。

三、墙身稳定性及基底应力验算

悬臂式挡土墙的验算内容包括抗滑稳定性、抗倾覆稳定性、基底应力及合力偏心距、墙身截面强度等。当验算稳定性时，以假想墙背AC （或第二破裂面DC ）为计算墙背来计算土压力，将计算墙背与实际墙背间的土体重力作为计算墙体的一部分。

墙身截面验算时，一般选取以下截面作为控制截面：

(1) 立壁：底部、2/3立壁高与1/3立壁高处三个截面；

(2) 墙踵板：根部与1/2墙踵板宽度处两个截面；

(3) 墙趾板：根部与1/2墙趾板宽度处两个截面。

（一）抗滑稳定性验算

挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力和其他外荷裁的作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，用抗滑稳定系数c K 表示，即作用于挡土墙的抗沿力与实际下滑力之比，如图（1-8）所示。一般情况下，有：

x p

c E E N K ∑+=μ （1-29））

图1-8 稳定性验算图式

式中：c K —作用于基底的竖向力的代数和（KN ），即挡土墙自重G （包括墙项上的有

效荷载0W 及墙背与第二破裂面之间的有效荷载r W ）和墙背主动土压力的

竖直分力y E （包括车辆荷载引起的土压力），即：y E G N ∑+=。

x E —墙背主动土压力（包括车辆荷载引起的土压力）的水平分力（kN ）；

p E —墙前被动土压力（kN ）；

μ—基底摩擦系数。

主要组合时，抗滑稳定系数c K 不应小于1.3；附加组合时，c K 不小于1.2；考虑偶然组合时，c K 不小于1.1。

（二）抗倾覆稳定性验算

挡土墙的抗倾覆稳定性是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，用抗倾覆稳定系数0K 表示，即对墙趾的稳定力矩之和∑y M 与倾覆力矩之和∑0M 的比值，如图（1-8）所示：

∑∑=00M M K y （1-30）

式中：∑y M ——各力系对墙趾的稳定力矩之和（kN ·M ），即：

Ep p y y G y Z E Z E GZ M ++=∑ （1-31）

∑0M ——各力系对墙趾的倾覆力矩之和（kN ·M ）

，即： x x Z E M =∑0 （1-32）

G Z 、x Z 、y Z 、Ep Z ——相应各力对墙趾的力臂（m ）。

抗倾覆稳定系数不应小于1.5，考虑附加组合时不应小于1.3，考虑偶然组合时，不应小于1.1。

（三）基底应力及合力偏心距验算

为了保证挡土墙的基底应力不超过地基的容许承强力，应进行基底应力验算。为了使挡土墙墙型结构合理和避免发生显著的不均匀沉陷，还应控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。

如图（1-9a ）所示，若作用于基底合力的法向分力为∑N ，它对墙趾的力臂合力偏心距为N Z ,即：

∑∑∑-=N M M Z y N 0 （1-33） 基底的合力偏心距，要求在土质地基上，6/B e ≤；软弱岩石地基上，5/B e ≤；在不易风化的岩石地基上，4/B e ≤。

基底两边缘点，即趾部和腿部的法向压应力1σ、2σ（kPa ）为：

)61(21B

e B E G W M A N y ++=±=∑∑σσ （1-34）

图1-9 基底应力及合力偏心距验算图式 式中：∑M ——各力对中性轴的力矩之和（KN ·m ），∑∑?=e N M ；

W ——基底截面模量（3m ），对1m 长的挡土墙，6/2B W =；

A ——基底面积，对1m 长的挡土墙而言，A ＝

B 。

基底压应力不得大于地基的容许承载力[σ]，当附加组合时，地基容许承载力可提高25％。 当6/B e >时，基底的一侧将出现拉应力，考虑到一船情况下地基与基础间不能承受拉力，故不计拉力而按应力重分布计算基底最大压应力，如图（1-9b ）所示，基底应力图形将 由虚线图形变为实线图形。根据力的平衡条件，总压应力等于∑N ，实线三角形的形心必在∑N 的作用线上，故基底压应力三角形的底边长度等于N Z 3。于是有：

N Z N ?=∑max 2

1σ （1-35） 故最大压应力为：

N Z N 32max ∑=

σ （1-36） 四、配筋设计

悬臂式挡土墙的立壁和墙底板，按受弯构件配制受力钢筋如图（1-10）所示。钢筋的设计包括确定钢筋直径和钢筋的布置，是在已确定钢筋截面积的基础上进行的。

1、立壁钢筋设计

立壁受力钢筋3N 沿内侧(墙背)竖直放置，底部钢筋间距一般采用100~150mm 。因立壁承受弯矩越向上越小，可根据弯矩图将钢筋切断。当墙身立壁较高时，可将钢筋分别在不同高度分两次切断，仅将1/4~1/3的受力钢筋延伸到立壁顶部。顶端受力钢筋间距不应大于500mm 。钢筋切断部位，应在理论切断点以上再加一个锚固长度，锚固长度m L 一般取(25-30)d （d 为钢筋直径）。

在水平方向也应配置不小于声φ6mm 的分布钢筋，其间距不大于400~500mm ，截面积不小于立壁底部受力钢筋的10%。

对于特别重要的悬臂式挡土墙，在立壁的外侧

（墙面）和墙顶，可按构造要求配置少量钢筋或钢丝

网，以提高混凝土表层抵抗温度变化和混凝土收缩的

能力，防止混凝土表层出现裂缝。

2、墙底板钢筋设计

墙踵板受力钢筋2N 设置在墙踵板的顶面，该钢

筋一端伸人立壁与墙底板连接处并伸过不小于一个

锚固长度；另一端按弯矩图切断，在理论切断点向外

延长一个锚固长度。 图1-10 悬壁臂式挡墙配筋示意图

墙趾板受力钢筋1N 设置于墙趾板的底面，该筋一端伸人立壁与墙趾板连接处并伸过不小于一个锚固长度；另一端一半延伸到墙趾，另一半在B/2处再加一个锚固长度处切断。

为便于施工，墙底板的受力钢筋间距最好取与立壁的间距相同或整数倍。在实际设计中，常将立壁的底部受力钢筋一半或全部弯曲作为墙趾板的受力钢筋。立壁与墙踵板连接处最好做成贴角予以加强，并配以构造钢筋，其直径与间距可与墙踵板钢筋一致，墙底板也应配置构造钢筋。钢筋直径及间距均应符合规范的规定。

另外，还应根据截面剪力布置箍筋。

五、施工注意事项

挡土墙施工应与设计要求相配合，施工中应注意以下几点：

1、施工前应做好地面排水工作，浸水挡土墙宜在枯水季节施工。

2、在松软地层、坍方或坡积层地段，基坑不宜全段开挖．以免在挡土墙砌筑过程中发生坍滑；而应采用跳槽间隔分段开挖的方法．以保证施工安全。

3、基坑开挖后．若发现地基与设计情况有出入，应按实际概况调整设计；若发现岩基有裂缝，应以水泥砂浆或小石子混凝土灌注饱满：若基底岩层有软弱夹层，宜在墙趾前对该层做封面防护，以防风化剥落后，基础历裂而致使墙身外倾。

4、墙趾部分的基坑，在基础施工完后应及时回填夯实，并做成5%外倾斜坡，以免积水下渗，影响墙身的稳定。

5、浆砌挡土墙应错缝砌筑，必须紧密，灰浆应填塞饱满。

6、墙体应达设计强度的90%以上，方可回填堵后填料。

7、回填前，应确定填料的最佳含水量和最大干密度。根据碾压机具和填料性质，分层填筑压实，压实度应满足设计要求。

8、墙后回填必须均匀摊铺平整，并设不小于3%的横坡，以利排水。墙背1.00范围内，不得有大型机械行驶或作业，防止碰坏墙体，并用小型压实机械碾压，分层厚度不得超过0.2M。

9、墙后地面横坡陡于1：5时，应先处理填方基底（如铲除草皮、开挖台阶等）再填土，以免填方顺原地面滑动。

10、地震地区的挡土墙，为减少地震力的作用，施工前必须疏干墙后填料。浆砌挡土墙高度大于8m时，宜沿墙高，每4m设置一层混凝土垫层，并应与上、下层片石充分交错咬紧。

第三章加筋土挡墙

第一节概述

加筋土挡土墙是由墙面板，拉筋和填料三部分组成，如图3-1所示。其工作原理是依靠填料、拉筋与填料之间的摩擦力，来平衡墙面所承受的水平土压力（属加筋土挡土墙的内部稳定）；并以拉筋、填料的复合结构抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力（即加筋土挡土墙外部稳定），从而保证了挡土墙的稳定。

常见的拉筋挡土墙透以下几种形式]1[：

⑴单面式加筋挡土墙；

⑵双面式加筋挡土墙。双面式中又分为分

离式、交错式和对拉式加筋土挡土墙；

⑶台阶式加筋土挡土墙；

⑷无面板式加筋土挡土墙；图3－1 加筋土挡土墙结构图

⑸复合式加筋土挡土墙。

按拉筋的形式可分为条带式加筋土挡土墙和包裹式加筋土挡土墙。条带式加筋土挡土结构一般是将高强度高模量的加筋条带在填土中按一定的间距排列，其一端与结

构边缘的面板联结，另一端则往土内延伸所需长度。包裹式加筋土挡土结构常用扁丝机织土工织物在土内满铺，每铺一层再在其上填土压实，将外端部织物卷回一定长度，然后再在其上铺放一层织物，每层填土厚常为0.3～0.5m。按前法填土压实，逐层增高，直至达到要求高度。填筑后，外侧设置面墙板。为了保护筋材和美化外观，通常采用各种不同的材料和外形结构，面板可与加筋土体以一定的形式连接或自立保持稳定，现在大多以土工格栅代替筋带。

加筋土挡土墙在国内外得到了迅速发展和广泛应用，是由于它具有以下几个显著特点]1[：

1、组成加筋土的面板和拉筋可以预先制作，在现场用机器或人工分层填筑。这种装配式的方法，施工简便，快捷，并且节省劳动力和工期；

2、加筋土是柔性结构，能够适用地基轻微的变形。在柔性地基上修筑时，由于拉筋在填筑过程中逐层埋设，所以，因填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其它结构物小，地基的处理也较简便；

3、加筋土挡土墙具有一定的柔性，抗震动性强，因此，它也是一种很好的抗震结构物；

4、加筋土挡土墙节约占地。由于墙面可以垂直砌筑，可大量减少占地；

5、加筋土挡土墙造价较低。与钢筋混凝土挡土墙相比，可减少造价一半左右；与石砌重力式挡土墙比较，可节约20%以上。而且，加筋土挡墙造价的节省随墙高的增加而愈加显著，因此，它具有较好的经济效益；

6、结构新颖、造型美观。挡土墙的总体布设和墙面板的图案形式，可根据周围环境特点和需要设计。

7、加筋土挡土墙一般应用于地形较平坦且宽敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于部置拉筋，一般不宜使用。对于八度以上地区和强烈腐蚀环境中不易使用。浸水条件下应慎重使用。

第二节加筋土挡墙构造

加筋土挡土墙主要由竖立的墙面板，其后的填料及埋在碾压密实填料内的具有一定抗拉强度的并与墙面板相连接的拉筋组成。

一、面板

面板的主要作用是防止拉筋间填土从侧向挤出、传递土压力以便于拉筋固定布设，并保证拉筋、填料、墙面板构成具有一定形状的整体。墙面板不仅应具有一定的强度以保证拉筋端部土体的稳定；而且要求具有足够的刚度以抵抗预期的冲击和震动；又应具有足够的柔性，以适用加筋体在荷载作用下产生的容许沉降所带来的变形。

目前常用的面板有金属面板、混凝土面板和钢筋混凝土面板。混凝土或钢筋混凝

土墙面板的类型有十字型、槽形、六角形、L形、矩形和弧形等。

二、拉筋

拉筋对于加筋土挡土墙至关重要。应具备有较高的抗拉强度，有韧性，变形小，有较好的柔性，与填土间有较大摩阻力，抗腐蚀便于制作，价格低廉。

国内目前采用扁钢、钢筋混凝土、聚丙烯土带、土工格栅等。

采用扁钢宜采用3号钢轧制，宽不小于30mm。表面应采用镀锌或其他措施防锈，镀锌量不小于0.05g/cm2。应留有足够的锈蚀厚度，如表3-1。

表3-1 扁钢锈蚀厚度（mm）

注：表列数值为单面厚锈蚀度

钢筋混凝土拉筋板，混凝土强度等级不低于C20，钢筋直径不宜小于8mm。断面采用矩形，宽约10～25cm,厚6～10mm。

八十年代，我国公路修建加筋土挡土墙，多用聚丙烯土带为拉筋。由于其施工方便为工程界所选用。但此种材料是一种低模量，高蠕变材料，其抗拉强度受蠕变控制。由于各地产品性质不同，应做断裂强度试验。一般可按容许应力计算。其值可取断裂强度的1/5～1/7，延伸率应控制在（4～5）‰。断裂强度不宜小于220kpa，断裂伸长率不应大于10%。聚丙烯土带厚度不宜小于0.8mm，表面应有粗糙花纹。

九十年代以后，随着土工合成材料的发展，新的高强度的材料的投产，土工格栅、复合土工带等相继问世。取代以前的产品投入工程中。

三、拉筋与面板的连接

面板与拉筋之间除了有必需的坚固可靠的连接，还应与拉筋相同的耐腐蚀性能。

钢筋混凝土拉筋与面板之间，串连式钢筋混凝土拉筋节与节之间连接，一般应采用焊接。金属簿板拉筋与墙面板之间的连接一般采用在圆孔内插入螺栓连接。对于聚丙烯拉筋与面板的连接，可用拉环，也可以直接穿在面板的预留孔中（如槽形板）。对于埋于土中的接头拉环都以浸透沥青的玻璃丝布绕裹两层防护。

四、填料

填料为加筋土挡土墙的主体材料，必须易于填筑和压实，拉筋之间有可靠的摩阻力，不应对拉筋有腐蚀性。通常，填料应选择有一定级配渗水的砂类土（卵石土，碎石土，砾石土），随铺设拉筋，逐层压实。条件困难时，也可采用粘性土或其它土作填料，但必须有相应的工程措施（如防水，压实等），保证结构的安全。

对于泥炭、淤泥、冻结土、盐渍土、垃圾白垩土及硅藻土禁止使用。填料中不应采用含有大量的有机物。当采用聚丙烯土带作拉筋时，填料中不宜含有两价以上铜、镁、铁离子及氧化钙、碳酸钙、硫化物等化学物质。

五、墙面板下基础

基础采用混凝土灌注或用浆砌片石砌筑。一般为矩形，高为0.25～0.4m，宽为0.3～0.5m。顶面可做一凹槽，以利于安装底层面板。对于土质地基基础埋深不小于0.5m，还应考虑冻结深度，冲刷深度等。对软弱地基除需做必要处理外，尚应考虑加大基础尺寸。土质斜坡地区，基础不能外露，其趾部不能外露，趾部到倾斜地面的水平距离应满足要求。

六、沉降缝与伸缩缝

由于加筋土挡墙地基的沉降、面板的收缩膨胀引起的结构变形、基础下沉、面板开裂，不但破坏外观，同时，也影响工程使用年限。为此，在地基情况变化处、墙高变化处，通常，每隔10～20m设置沉降缝。伸缩缝和沉降缝可统一考虑，在设缝处，面板应设通缝，缝宽2～3cm，缝内宜用沥青麻布或沥青木板，缝的两端通常设置对称的半块墙面板。

七、帽石与栏杆

加筋土挡墙顶面，一般设置混凝土或钢筋混凝土帽石。帽石应突出墙面3～5cm。作用是约束墙面板。同时，也是为保证人身安全设置栏杆所需。栏杆高为1.0～1.5m，栏杆柱埋于帽石中，以保证栏杆的坚固稳定。

第三节加筋土挡土墙土压力计算

一、基本假定

1、墙面板承受填料产生的主动土压力，每块面板承受其相应范围内的土压力，将由墙面板上拉筋有效摩阻力——抗拔力来平衡。

2、挡土墙内部加筋体分为滑动区和稳定区，这两区的分界面为土体的破裂面。此破裂面与竖直面夹角小于非加筋土的主动破裂角。可按图3-2所示的0.3H折线法来确定。靠近面板的滑动区内的筋材的长度L f为无效长度；作用于面板上的土压力由稳定区的拉筋与填料之间的摩阻力平衡，所以在稳定区内拉筋长度L a为有效长度。

3、拉筋与填料之间摩擦系数在拉筋的全长范围内相同。

4、压在拉筋有效长度上的填料自重及荷载对拉筋均产生有效的摩阻力。

二、土压力计算]2[

1、作用于加筋土挡土墙上的土压力强度P，它是由填料自重和墙顶面以上活荷载

所产生的土压力之和。

a 、墙后填料作用于墙面板上土压力强度P ，由于加筋土为一各向异性复合材料体。计算理论还不成熟。根据国内外实测资料表明：土压力值接近静止土压力，而应力图形成折线型分布如图3-3所示。

图3－2拉筋拉力分布图 图3－3土压力分布图 地基计算采用参数γ＝18 kN/m 3、c ＝25kPa 、内摩擦角φ＝25°，挡土墙高度为1531467H m =-=。

当h i ≤

2H 时， p=K 0γh i (3-1)

当h i ＞

2H 时， p=0.5K 0γH (3-2)

式中 P ——距墙顶h i 处主动水平土压强度；

γ——填料的重度；

h i ——墙顶距第i 层墙面板中心高度；

H ——全墙高；

K 0——静止土压力系数，

K 0＝1—?sin ，?为填料内摩擦角。则01s i n 2510.423

0.577K ?=-=-= 则2i H h =时，020.577187/236.351p K H kPa γ=?=??=。

b 墙顶面上荷载产生的土压力强度P 2，由实测知，离顶面愈深，荷载的影响愈小。

为简化计算，其值可由荷载引起的竖向土压强度与静止土压力系数乘积而得。竖向土压强度可按应力扩散角法计算

p 2＝K c L L h i

/00γ (3-3)

式中 L 0——荷载换算土柱宽度；

h 0——荷载换算土柱高度；

L i /

____第i 层拉筋深度，荷载在土中的扩散宽度。若扩散分布线与墙面相交

时，交点以下荷载扩散宽度，只计算墙面与另一侧分布线间的水平距

离，其值为

当h i ≤a ·tan60°时，L i /=L 0+2h i ·tg30°

当h i >a ·tan60°时，L i /＝a+L 0+h i tg30°

其中a 为荷载内边缘至墙背的距离；h i 为第i 层到墙顶的深度。也可按条形

荷载作用下土中侧压力计算公式：

πγh p 02=［)arctan()(arctan )()(02020220h h l l h l h h a h i i i i i a a a a a -+++++++］ （3-4） 2、作用于拉筋所在位置的竖向压力强度P v 等于填料自重应力与荷载引起的压

应力之和：

P v =p Vi +p v 2 （3-5）

a ．墙后填料的自重应力

p Vi =γh i

（3-6） b ．荷载作用下拉筋上的竖向压应力，采用扩散角法计算(扩散角一般取3°) L L h p i

v 2002γ= （3-7）

第四节 加筋土挡墙各构件设计

一、墙面板设计

墙面板的形状、大小，通常根据施工条件和其他要求来确定。设计时，只计算厚度。其方法是取墙面板所在位置上土压强度最大值作为荷载，根据面板上拉筋的位置和根数。对面板可按两端外伸的简支板计算。当墙高小于8m 时，墙面板可设计为一种