东南大学 基础工程 第七章 挡土墙设计
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第七章 挡土墙设计
-△
Ea
Ea 滑裂面
工程实例
墙后为主动土压力
被动土压力（ 3）被动土压力（Ep） 当挡土墙在较大的外力作用下，向着土体的方向移动或转动时， 当挡土墙在较大的外力作用下，向着土体的方向移动或转动时，墙后 土体由于受到挤压，有向上滑动的趋势， 土体由于受到挤压，有向上滑动的趋势，土体内潜在滑动面上的剪应力反 向增加，使作用在墙背上的土压力逐渐增大。 向增加，使作用在墙背上的土压力逐渐增大。当挡土墙的移动或转动达到 一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态， 一定数值时，墙后土体达到被动极限平衡状态，此时作用在墙背上的土压 土体被动地被墙推移）。 力，称为被动土压力Ep（土体被动地被墙推移）。
无粘性土
或
h
σp = γzKp
粘性土
2
γz(σ3)
45o－ϕ/2
σp(σ1)
σp = γztg (45 + ) + 2c ×tg(45 + ) σp = γzKp + 2c Kp
Kp 称为朗肯被动土压力系数 称为朗肯被动土压力系数
ϕ
ϕ
或
2
2
Kp = tg (45 + ) 2
2
ϕ
z
σp = γztg (45 + )
Ep H
γHKp + 2c Kp
【例题 6-2】 已知某挡土墙墙高为 H=6.0m，墙背竖直光滑，墙后填土面水 】 ，墙背竖直光滑， 填土为中砂， 平 。 填土为中砂 ， 重度 γ =20.0kN/m3 ， 内摩擦角 ϕ =30° 。 计算作用在此挡土墙 ° 上的主动土压力、被动土压力，并画出土压力分布图。 上的主动土压力、被动土压力， 并画出土压力分布图。
基础工程7章课件
7.4.1导墙施工
▪ 1.导墙的作用 ▪ 导墙作为地下连续墙施工过程中必不可少的构筑物，具有以
下作用： ▪ ⑴控制地下连续墙施工精度 导墙与地下墙中心相一致，规
定了沟槽的位置走向，可作为量测挖槽标高、垂直度的基准， 导墙顶面又作为机架式挖土机械导向钢轨的架设定位。 ▪ ⑵挡土作用 由于地表土层受地面超载影响，容易塌陷，导 墙起到挡土作用。为防止导墙在侧向土压力作用下产生位移， 一般应在导墙内侧每隔1～2m架设上下两道木支撑。 ▪ ⑶重物支撑台 施工期间，承受钢筋笼、灌注混凝土用的导 管、接头管以及其他施工机械的静、动荷载。 ▪ ⑷维持稳定液面的作用
▪ ⑵ 地下连续墙分类 按其填筑的材料，分为土质墙、 混凝土墙、钢筋混凝土墙（现浇和预制）和组合墙（预 制钢筋混凝土墙板和现浇混凝土的组合，或预制钢筋混 凝土墙板和自凝水泥膨润泥浆的组合）；按其成墙方式， 分为桩排式、壁板式、桩壁组合式；按其用途，分为临 时挡土墙、防渗墙、用作主体结构兼作临时挡土墙的地 下连续墙。
7.4.1导墙施工
▪ 2.导墙的形式与施工 ▪ 导墙一般采用现浇钢筋混凝土结构，也有钢制的或预制的钢
筋混凝土的装配式结构。 ▪ 导墙一般采用C20混凝土浇筑，配筋通常为，当表土较好，
在导墙施工期间能保持外侧土壁垂直自立时，可以用土壁代 替外模板，避免回填土，以防槽外地表水渗入槽内。若表土 开挖后外侧土壁不能垂直自立时，外侧需要设模板。 ▪ 现浇钢筋混凝土导墙拆模后，应沿纵向每隔1m左右设上、 下两道木支撑，将两片导墙支撑起来，在导墙的混凝土达到 设计强度之前，禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶， 以防导墙受压变形。
7.2.2设计原则
地下连续墙及其构筑物作为基础设计的极限状态 分为以下两类：一是承载力极限状态，及其坑槽 地基达到最大承载力或局部、整体失稳不适于继 续承载的状态；二是正常使用极限状态，对应于 地下连续墙及其坑槽地基达到建筑物正常使用所 规定的变形值或耐久性要求的限值。 在施工、使用各阶段设计时，应根据具体情况选 用适当的安全等级
7,章挡土墙设计
常用于地基情况较差的 路肩墙。
2020/3/27
扶壁式挡土墙
扶臂式挡土墙是在墙高 超过6米时，在悬臂式基础 上沿墙长方向每隔一定距离 加设扶壁，把立壁与底板连 接起来，起到加劲作用。
2020/3/27
2020/3/27
柱板式挡土墙
柱板式挡土墙由立柱、 挡板、底梁、底板、基座、 拉杆拼装而成。
底板位置升高，基础开 挖量较悬臂式和扶壁式少。
第七章 挡土墙设计
挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力，防止墙后土体坍 塌的建筑物。广泛用于道路工程、铁路、水利及其它 土建工程。
在公路工程中，挡土墙主要有以下几种用途：
2020/3/27
挡 土 墙在公路工程中 的 用 途
2020/3/27
收 缩 路 堤 坡 脚 ， 减 少 填 方 量 减 少 拆 迁 和 占 地 面 积 2020/3/27
3、掌握挡土墙的外部稳定验算和加筋土挡墙的内部稳定 计算。
2020/3/27
7-1 挡土墙的类型、构造和布置 一、类型
按照墙的设置位置，路基挡土墙分为： 路肩墙、路堤墙和路堑墙等。
2020/3/27
按照墙的结构形式，挡土墙可分为： 1、重力式 2、薄壁式 3、锚固式 4、跺式（又称坡 覆 盖 层 下 滑 和 抵 抗 滑 坡
2020/3/27
降低挖方边坡高度，减少挖方量，避免山体失稳塌滑
2020/3/27
缩短隧道增加明洞长度
2020/3/27
沿 河 路 堤
2020/3/27
此外还可设于桥梁两端，做桥台或翼墙；设 于河流岸壁，可起到护岸，防止水流冲刷岸壁的 作用等。
2020/3/27
本章的主要内容：
7- 1、 挡土墙的类型构造和布置 7- 2、 挡土墙土压力计算 7- 3 、挡土墙验算 7- 4、加筋土结构计算
2020/3/27
扶壁式挡土墙
扶臂式挡土墙是在墙高 超过6米时，在悬臂式基础 上沿墙长方向每隔一定距离 加设扶壁，把立壁与底板连 接起来，起到加劲作用。
2020/3/27
2020/3/27
柱板式挡土墙
柱板式挡土墙由立柱、 挡板、底梁、底板、基座、 拉杆拼装而成。
底板位置升高，基础开 挖量较悬臂式和扶壁式少。
第七章 挡土墙设计
挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力，防止墙后土体坍 塌的建筑物。广泛用于道路工程、铁路、水利及其它 土建工程。
在公路工程中，挡土墙主要有以下几种用途：
2020/3/27
挡 土 墙在公路工程中 的 用 途
2020/3/27
收 缩 路 堤 坡 脚 ， 减 少 填 方 量 减 少 拆 迁 和 占 地 面 积 2020/3/27
3、掌握挡土墙的外部稳定验算和加筋土挡墙的内部稳定 计算。
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7-1 挡土墙的类型、构造和布置 一、类型
按照墙的设置位置，路基挡土墙分为： 路肩墙、路堤墙和路堑墙等。
2020/3/27
按照墙的结构形式，挡土墙可分为： 1、重力式 2、薄壁式 3、锚固式 4、跺式（又称坡 覆 盖 层 下 滑 和 抵 抗 滑 坡
2020/3/27
降低挖方边坡高度，减少挖方量，避免山体失稳塌滑
2020/3/27
缩短隧道增加明洞长度
2020/3/27
沿 河 路 堤
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此外还可设于桥梁两端，做桥台或翼墙；设 于河流岸壁，可起到护岸，防止水流冲刷岸壁的 作用等。
2020/3/27
本章的主要内容：
7- 1、 挡土墙的类型构造和布置 7- 2、 挡土墙土压力计算 7- 3 、挡土墙验算 7- 4、加筋土结构计算
第七章 土压力与挡土墙设计
a
土力学与地基基础
• 总主动土压力 Ea 应为三角形abc之面积
1 2c 1 2 2c 2 Ea (HKa 2c K a )(H ) H K a 2cH K a 2 Ka 2
土力学与地基基础
二、被动土压力
• 当代表土墙墙背的竖直光 滑面AB面在外力作用下向 填土方向移动，挤压土体 时，将逐渐增大，直至剪 应力增加到土的抗剪强度 时，应力圆又与强度包线 相切，达到被动极限平衡 状态图7-5c和图7-5e。此 时作用在A’B’面上的土 压力达到最大值，即为被 动土压力，Pp。
土力学与地基基础
dE 0 d
Emax所对应的挡土墙后填土的破坏角 cr，即为真正滑动面的倾角。
库伦主动土压力的一般表达式：
1 Ea H 2 2 cos 2 ( ) sin( ) sin( ) cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
f c tg
K0 z
0
z
自重应力
z z
竖直截面上的法向应力
x K 0 z
弹性平衡状态时的莫尔圆
土力学与地基基础
• 在深度Z处，作用在水平面上的主应力为：
v z
• 作用在竖直面的主应力为：
• h 即为作用在竖直墙背AB上的静止土压力， 与深度z呈直线线性分布。
2 2
或
1 2 E p H K p 2
土力学与地基基础
三、土压力计算方法的一些问题 ——朗肯理论与库伦理论的比较
1.朗肯土压力理论：
（1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件
（2）概念明确、计算简单、使用方便 （3）理论假设条件 （4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 （5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压
土力学与地基基础
• 总主动土压力 Ea 应为三角形abc之面积
1 2c 1 2 2c 2 Ea (HKa 2c K a )(H ) H K a 2cH K a 2 Ka 2
土力学与地基基础
二、被动土压力
• 当代表土墙墙背的竖直光 滑面AB面在外力作用下向 填土方向移动，挤压土体 时，将逐渐增大，直至剪 应力增加到土的抗剪强度 时，应力圆又与强度包线 相切，达到被动极限平衡 状态图7-5c和图7-5e。此 时作用在A’B’面上的土 压力达到最大值，即为被 动土压力，Pp。
土力学与地基基础
dE 0 d
Emax所对应的挡土墙后填土的破坏角 cr，即为真正滑动面的倾角。
库伦主动土压力的一般表达式：
1 Ea H 2 2 cos 2 ( ) sin( ) sin( ) cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
f c tg
K0 z
0
z
自重应力
z z
竖直截面上的法向应力
x K 0 z
弹性平衡状态时的莫尔圆
土力学与地基基础
• 在深度Z处，作用在水平面上的主应力为：
v z
• 作用在竖直面的主应力为：
• h 即为作用在竖直墙背AB上的静止土压力， 与深度z呈直线线性分布。
2 2
或
1 2 E p H K p 2
土力学与地基基础
三、土压力计算方法的一些问题 ——朗肯理论与库伦理论的比较
1.朗肯土压力理论：
（1）依据：半空间的应力状态和土的极限平衡条件
（2）概念明确、计算简单、使用方便 （3）理论假设条件 （4）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土 （5）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压
第7章挡土墙.
若不满足抗倾覆稳定性验算，则可以采取 如下措施
（1）修改挡土墙尺寸，如加大墙底宽，增大墙自重， 这种方法要增加较多工程量，不经济。 （2）伸长墙前趾，增加混凝土工程量并不多，但需增 加钢筋用量。 （3）将墙背做成仰斜，可减小土压力，但施工不方便。
（4）做卸荷台，位于挡土墙的墙背上，形如牛腿。
卸荷台示意图
（1）抗压验算
N≤γa·φ·A·f N——由设计荷载产生的纵向力； γa——结构构件的设计抗力调整系数，取γa=1.0 φ——纵向力影响系数，根据砂浆强度等级β、e/h查 表求得； β——高厚比β=H0/h；在求纵向力影响系数时先对β 值乘以砌体系数，对粗料石和毛石砌体为1.5；H0为计 算墙高取2hr’（ hr’为墙高）；h为墙的平均厚度。 e——纵向力的计算偏心距e = ek + ea；ek为标准荷 载产生的偏心距，ea为附加的偏心距，ea= hr’/300 ≤20 ㎜； A——计算截面面积，取1 m长度； f ——砌体抗压设计强度。
4.填土质量要求
选择质量好的填料以及保证填土的密实度是挡土墙施 工的两个关键问题。 应该选择抗剪强度高、性质稳定、透水性好的粗颗粒材 料作填料，例如卵石、砾石、粗砂、中砂等，并要求这 些材料含泥量小。 在工程上实际的回填土往往含有粘性土，这时应适当混 入碎石，以便易于夯实和提高其抗剪强度。对于重要的， 高度较大的挡土墙，用粘性土作回填土料是不合适的。
（3）地基承载力验算 当基底合力的偏心距e≤b’ /6时；
P
max min
N Fsina0
当基底合力的偏心距e＞b’ /6时；
b
‘
(1
6e
b
第七章挡土墙-
挡土墙的埋深 • 土质地基不小于0.5m； • 存在冻土层时，埋深在冻土层以下0.25m； • 风化岩层，清除风化层并加挖0.15~0.25m； • 岩基按p.266表7-2取值。
断面尺寸 • 满足墙体的强度与稳定性要求； • 块石挡土墙，墙顶宽度≥0.5m, 混凝土挡土墙，墙顶宽度 可取0.2~0.4m。
荷载，对挡土墙自重产生的附加荷载：
FkG 考虑地震影响后的主动土压力按下式计算：
Ea
1 2cos'
H2Ka
7.4 重力式挡土墙的设计计算 1. 结构选型
减小墙后土压力 墙体面坡和背坡的选择
基底逆坡坡度 墙趾台阶
结构选型的具体参数与要求参见p.264~265内容
2. 重力式挡土墙的构造
有地下水 在地下水位处： a h1Ka
地下水位以下： 'a (h 1'h 2 )K aw h 2
• 墙身内力与配筋计算 墙身按固定在底板上的悬壁板考虑，每延米墙身控制
截面上的设计弯矩：
H
H
M
M 0(G E a13Q E a22), A ssfyh 0
75悬臂式挡土墙的设计计算设计计算内容墙体抗倾覆稳定验算墙体抗滑移稳定验算地基承载力验算墙身强度验算墙身的配筋计算构造特点地下水位将后踵的垂直面作为假想墙背利用朗肯土压力理论计算作用在墙背的侧向压力
第 7 章 挡土墙
7.1 概 述
挡土构造的作用
在建筑、桥梁、道路及水利等工程中，利用各种类
型的挡土结构物支撑建筑物周围填土，保持建筑物或填土
2
G 1 G 2 G 3 G 4
e b： pmax Gi 1 6e 6 pmin b b
e
断面尺寸 • 满足墙体的强度与稳定性要求； • 块石挡土墙，墙顶宽度≥0.5m, 混凝土挡土墙，墙顶宽度 可取0.2~0.4m。
荷载，对挡土墙自重产生的附加荷载：
FkG 考虑地震影响后的主动土压力按下式计算：
Ea
1 2cos'
H2Ka
7.4 重力式挡土墙的设计计算 1. 结构选型
减小墙后土压力 墙体面坡和背坡的选择
基底逆坡坡度 墙趾台阶
结构选型的具体参数与要求参见p.264~265内容
2. 重力式挡土墙的构造
有地下水 在地下水位处： a h1Ka
地下水位以下： 'a (h 1'h 2 )K aw h 2
• 墙身内力与配筋计算 墙身按固定在底板上的悬壁板考虑，每延米墙身控制
截面上的设计弯矩：
H
H
M
M 0(G E a13Q E a22), A ssfyh 0
75悬臂式挡土墙的设计计算设计计算内容墙体抗倾覆稳定验算墙体抗滑移稳定验算地基承载力验算墙身强度验算墙身的配筋计算构造特点地下水位将后踵的垂直面作为假想墙背利用朗肯土压力理论计算作用在墙背的侧向压力
第 7 章 挡土墙
7.1 概 述
挡土构造的作用
在建筑、桥梁、道路及水利等工程中，利用各种类
型的挡土结构物支撑建筑物周围填土，保持建筑物或填土
2
G 1 G 2 G 3 G 4
e b： pmax Gi 1 6e 6 pmin b b
e
07737_挡土墙的设计ppt课件
根据工程实际情况，选择合适的防护措施 ，并进行详细设计。
加固方法选择
效果评估
针对挡土墙存在的稳定性问题，选择合适 的加固方法，并进行施工方案设计。
对防护和加固措施的效果进行评估，包括 稳定性分析、安全性评价等。
2024/1/26
20
05
挡土墙施工方法及质量控制
2024/1/26
21
施工方法概述
重力式挡土墙
14
地下排水设施布置
盲沟
在挡土墙后设置盲沟，收集来自 墙后土体的渗水，将其引至排水
沟或集水井中。
集水井
在挡土墙下方设置集水井，收集 来自盲沟的渗水及地下水，通过
水泵等设备将其排出。
渗水管
在挡土墙中设置渗水管，将墙体 内部的渗水导出并排放至指定地
点。
2024/1/26
15
排水系统维护与管理
定期检查
22
施工流程详解
施工准备
包括场地平整、测量放线、材料准备等。
基础施工
按照设计要求进行地基处理、基础开挖和基础混凝土浇筑。
墙体施工
根据挡土墙类型进行墙体砌筑或混凝土浇筑，同时设置排水设施。
回填与压实
在墙体达到设计强度后，进行回填与压实，确保回填土密实度满足要求。
2024/1/26
23
关键施工环节质量控制
2024/1/26
6
02
挡土墙的结构设计
2024/1/26
7
结构类型选择
重力式挡土墙
依靠自身重力来抵抗土 压力，适用于高度较低 、地基条件良好的情况
。
2024/1/26
悬臂式挡土墙
由立壁、趾板和踵板组 成，适用于高度较高、 地基条件较差的情况。
基础工程课程设计报告(挡土墙设计)[详细]
![基础工程课程设计报告(挡土墙设计)[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/14be6acb5acfa1c7ab00cca1.png)
岩土工程课程设计报告姓名:序号:学号:1.前言1.1 课程设计目的与任务1.2 课程设计内容与资料1.3 课程设计要求2.挡土墙方案选择2.1 重力式挡土墙类型及特点2.2 挡土墙材料、埋深及几何尺寸初选3.挡土墙稳定性及墙身受力验算3.1 地基承载力3.2 抗倾覆稳定性3.3 抗滑移稳定性3.4 墙身强度3.5 墙身剪力3.6 墙身弯矩4. 挡土墙构造设计4.1 沉降及伸缩缝4.2 排水及防水系统5. 挡土墙后填土及施工要求6 .结语7 .参考文献8.附图1.1课程设计目的与任务《基础工程》课程设计是基础工程课程后的一个重要的实践教学环节,通过课程设计,使学生进一步熟悉基础设计原理与方法,加深对理论知识的理解,培养学生理论联系实际的设计能力,为将来从事基础工程设计打下良好基础.1.2 课程设计内容设计内容为挡土墙设计.1.2.1挡土墙设计内容(1) 结合工程地质条件、坡高、填土情况及荷载等选择条件及经验等选择挡土墙类型;(2) 确定挡土墙埋深;(3) 确定挡土墙墙身材料及几何尺寸;(4) 验算地基承载力;(5) 挡土墙抗倾覆与抗滑移验算;(6) 挡土墙墙身抗压、抗弯及抗剪验算;(7) 挡土墙构造措施(排水,反滤,防水等)(8) 挡土墙后填土材料要求;(9) 绘制挡土墙施工图,并提出必要的技术说明.1.3设计要求要求计算步骤完整,设计说明书具有条理性,图纸整洁清晰.2.挡土墙方案选择2.1重力式挡土墙类型及特点重力式挡土墙可根据墙背的坡度分为仰斜、俯斜、直立三种类型.1.从受力情况分析,仰斜墙背的主动土压力最小 ,而俯斜墙背的主动土压力最大,垂直墙背位于两者之间.2.从挖、填方角度看,如果边坡为挖方,采用仰斜式较合理,因为仰斜式的墙背可以和开挖的临时边坡紧密贴合;如果边坡为填方,则采用俯斜或垂直式较合理,因为仰斜式挡土墙的墙背填土的夯实比较困难.此外,当墙前地形平坦时,采用仰斜式较好,而当地形较陡时,则采用垂直墙背较好.3.为减小作用在挡土墙墙背上的主动土压力,除了采用上述的仰斜式挡土墙外,还可以选择衡重式挡土墙.这种挡土墙的挡土墙形式有利于减小主动土压力,增大抗倾覆能力.2.2 挡土墙材料、埋深及几何尺寸初选结合当地的地形条件,节省工程费用,选用墙体材料采用米U80片石,埋深取1.5米因为填方,选择俯斜式,墙身截面尺寸b=827.6米米,Bd=3322.9米米,hn=332米米,hj=570米米,bj=352米米,H=5400米米,Bd的斜坡0.1:1,墙背斜坡1:0.35.3.挡土墙稳定性及墙身受力验算3.1主动土压力见下页m14.2tan Z B Z m 803.1H K 3h h h 2H h 3H Z m/KN 22.88Esin E m/KN 3.105Ecos E m /KN 25.1362KK H E 1.2tan tan d h 3.1Hh 1H h 21K 419.0tan tan sin cos K 2753.0A tan tan cot -tan tan 23.0-tan h 2H H dh 2A 5.2700229075m 056.1q h 18KN/m m2d 19kpa q 0.11n 1 0.35:1m 1mm 3350B mm 355b mm 840b mm 335h mm 575h mm 5500H ;203520y x 21210210y y x 120110100ii i 0k 030k j n j ===+==+==+====+==+==+++=︒==+++==+=︒===++︒=︒=++==============︒=︒=︒=αδαδαγαθαθψθϕθθψψϕψθααααεβεβϕαδϕαψγγδϕα——）—（）（）（）—（）（）（）（）（）（—）（故不存在第二破裂面。
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2.5kN/m2
4.75
0.25 2.0 0.5
解：1. 计算主动土压力
1 Ea = (0.833 + 30.8) × 5 = 79.1kN / m 2 Ea 1 = 0.833 × 5 = 4.17 kN / m
Ea 2 1 = × (30.8 0.833) × 5 = 74.93kN / m 2
(4)墙身强度验算 墙身强度验算
抗压验算： 抗压验算：
N ≤ γ aφ Af
抗剪验算： 抗剪验算：
Q ≤ γ a ( f v + 0.18σ u ) A
计算Q时要考虑地震力 计算 时要考虑地震力F 时要考虑地震力
例题
某挡土墙高H为5m，墙背垂直光滑，墙后填土面水 某挡土墙高H 5m，墙背垂直光滑， 挡土墙采用M5水泥砂浆，MU10毛石砌筑 M5水泥砂浆 毛石砌筑， 平，挡土墙采用M5水泥砂浆，MU10毛石砌筑，砌体 填土内摩擦角φ 30， 重度γ 重度γk＝22kN/m3，填土内摩擦角φ＝30 ，粘聚力 填土重度γ 地面荷载q 2.5kPa， c＝0，填土重度γ＝18kN/m3，地面荷载q＝2.5kPa， 基底摩擦系数μ 0.5，地基承载力特征值f 基底摩擦系数μ＝0.5，地基承载力特征值fa＝ 200kPa，试验算挡土墙的稳定性及强度，挡土墙的 200kPa，试验算挡土墙的稳定性及强度， 截面尺寸见图所示。 截面尺寸见图所示。
qka
x1 = 1.67 m
Ea1
Ea2
2. 抗倾覆验算
G1 = 1 × 2.5 × 0.25 × 22 = 6.875kN / m 2
γ Hka
G3
4.75
G2 =
1 × 2 × 4.75 × 22 = 104.5kN / m 2 1 G3 = × 4.75 × 22 = 52.25kN / m 2
§7.3 作用在挡土墙的土压力
Rankine 和 Coulomb 土压力理论
§7.3.1 墙后填土有地下水
水土合算和水土分算
§7.3.2 地震时的土压力
F = kG
水平地震系数
1 γ 2 Ea = H Ka ' 2 cos α
地震角(表 － 地震角 表7－1)
§7.4 重力式挡土墙设计
§7.4.1 选型 §7.4.2 构造 §7.4.3 计算
§7.4.1 选型
1 墙后土压力最小 2墙的背坡和面坡选择
G Ea
α0
4墙趾台阶
z
3基底逆坡选择
O
α
§7.4.2 构造
1、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、 定 2、墙身构造 3、排水措施 4、填土质量要求 5、沉降缝和伸缩缝 6、挡土墙材料要求 7、挡土墙的砌筑质量
P ≤ fa
b1 h1 b pmax c pmax e p1
b
Pmax =
地基承载力验算
Pmax ≤ 1.2 f a
b/2 b/2
3 基础板内力及配筋计算
（1） 墙趾板 ） 忽略墙趾板自重及其上土体 重量产生的弯矩
2
a4
G4 a3
H1
a1
G1
G3
E’a
2 ’ E 1 a
p1b1 ( pmax p1 )b1 2b1 a2 M1 = + 2 2 3 b1 h1 1 2 p2 = ( 2 pmax + p1 )b1 pmax b 6 p1 e pmin
Ealt = Eal cos α 0 = 4.17 × 0.995 = 4.149kN/m
Ealn = Eal sin α 0 = 4.17 × 0.0995 = 0.415kN/m
Ea1
Ea2t = Ea 2 cos α 0 = 74.93 × 0.995 = 74.555kN / m
Ea2n = Ea 2 sin α 0 = 74.93 × 0.0995 = 7.456kN / m
3、扶壁式挡土墙（图7-2c） 、扶壁式挡土墙（ ） 组成：用扶壁增强悬臂式挡土墙立壁的 组成： 抗弯性能 适用范围：墙高超过 米 适用范围：墙高超过10米
针对悬臂式挡土墙立臂受力后 弯矩和挠度过大缺点， 弯矩和挠度过大缺点，增设扶 壁，扶壁间距（0.8～1.0）h， 扶壁间距（0.8～1.0） ， 墙体稳定靠扶壁间填土重维持
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， 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， 墙身截面尺寸大，一般用 于低挡土墙。 于低挡土墙。
墙趾 墙基 墙面 墙顶
墙背
适用范围：高度小于6 适用范围：高度小于6米、地层稳定、开挖土 地层稳定、 石方不会危及相邻建筑物的地段
钢筋混凝土建造，立臂、墙 钢筋混凝土建造，立臂、 趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂 趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂 板组成， 墙踵悬臂上的土 板组成，靠墙踵悬臂上的土 重维持稳定， 重维持稳定，墙体内拉应力 由钢筋承担， 由钢筋承担，墙身截面尺寸 充分利用材料特性， 小，充分利用材料特性，市 政工程中常用
墙趾 墙踵 立壁 钢筋
基底倾斜时，fa 基底倾斜时， 应乘以0.8的折减系数
b
p ≤ fa pmax ≤ 1.2fa
4 墙身强度验算
砌体结构设计规范 抗压验算： 抗压验算：
N ≤ γ aφ Af
抗剪验算： 抗剪验算：
Q ≤ γ a ( f v + 0.18σ u ) A
5 挡土墙的抗震计算
(1)抗倾覆验算 抗倾覆验算 (2)抗滑移验算 抗滑移验算
方案1 方案1
方案2 方案2
§7.4.3 计算
计算内容： 计算内容： 抗倾覆验算 抗滑移验算 地基承载力验算 墙身强度验算 抗震验算
1抗倾覆验算 抗倾覆验算
Kt =
Gx0 + Eaz x f Eax z f
≥ 1.6
E az = E a cos(α δ )
G Eaz Ea zf z
E ax = E a sin(α δ )
x2 = 1.33m
G2 O G1
0.5
x3 = 2.25m
0.25
6.875 × 1.67 + 104.5 × 1.33 + 52.25 × 2.25 268.029 Kt = = = 2.315 > 1.6 4.17 × 2.25 + 74.93 × 1.42 115.78
2.0
3. 抗滑移验算
墙趾 墙踵 扶壁
4、板桩式挡土墙（图7-2d） 、板桩式挡土墙（ ） 组成：板桩、墙面板、锚栓 组成：板桩、墙面板、 适用：承载力较低的软基、 适用：承载力较低的软基、大型开挖工程 等
锚定板
锚杆
墙板
基岩
预制钢筋混凝土面板、立柱、 预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土 中锚定板组成， 中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持
第七章 挡土墙设计 retaining wall
§7.1 概述 §7.2 挡土墙类型 §7.3 作用在挡土墙上的土压力 §7.4 重力式挡土墙设计 §7.5 悬臂式挡土墙设计 §7.6 扶臂式挡土墙设计
§7.1 概述
挡土墙（retaining wall）用来支撑天然 挡土墙（ ）
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。
Q 抗剪验算： 抗剪验算： ≤ γ a ( f v + 0.18σ u ) A
′ Q = 1.2 Ea′2 + 1.4 Ea1 = 35.87kN/m
σ=
G2 + G3 74.58 = = 43.38kPa A 1.76
0.5 1.0
E 'a 1 E 'a 2
γ a ( f v + 0.18σ u ) A = 1× (82.5 + 0.18 × 43.38) ×1.76 = 158.9kN > 35.87kN
(162.81 + 0.415 + 7.456) × 0.5 Ks = = 1.367 > 1.3 4.149 + 74.555 16.281
2.0
0.5
4.地基承载力验算 4.地基承载力验算
b 2.5 b′ = = = 2.513m cos α 0 0.995
268.029 115.78 c= = 0.892m 162.81 + 0.415 + 7.456
α0
α
E at = E a sin(α α 0 δ )
3 地基承载力验算
c=
G N Tα x0 xf
Gx0 + E az x f E ax z f
'
N
Eaz
δ
O
Ea zf z
Eax
α0
b b ' e = c b = 2 cos α 0 N 6e max pmin = ' (1 ± ' ) ≤ 1.2 f a b b
qka
Ea2
γ Hka
∑G = G + G
1
2
+ G3 = 6.875 + 104.5 + 52.25 = 163.625kN/m
Ea1n G3 G2 Ea1t Ea2n G1 Ea2t
Gt = ∑ G sin α 0 = 163.625 × 0.0995 = 16.281kN/m
Gn = ∑ G cos α 0 = 163.625 × 0.995 = 162.81kN/m
概述
挡 土 结 构 物 及 其 土 压 力
支 撑 天 然 斜 坡
Rigid wall
堤岸挡土墙
填 土
E
E
填土 E
4.75
0.25 2.0 0.5
解：1. 计算主动土压力
1 Ea = (0.833 + 30.8) × 5 = 79.1kN / m 2 Ea 1 = 0.833 × 5 = 4.17 kN / m
Ea 2 1 = × (30.8 0.833) × 5 = 74.93kN / m 2
(4)墙身强度验算 墙身强度验算
抗压验算： 抗压验算：
N ≤ γ aφ Af
抗剪验算： 抗剪验算：
Q ≤ γ a ( f v + 0.18σ u ) A
计算Q时要考虑地震力 计算 时要考虑地震力F 时要考虑地震力
例题
某挡土墙高H为5m，墙背垂直光滑，墙后填土面水 某挡土墙高H 5m，墙背垂直光滑， 挡土墙采用M5水泥砂浆，MU10毛石砌筑 M5水泥砂浆 毛石砌筑， 平，挡土墙采用M5水泥砂浆，MU10毛石砌筑，砌体 填土内摩擦角φ 30， 重度γ 重度γk＝22kN/m3，填土内摩擦角φ＝30 ，粘聚力 填土重度γ 地面荷载q 2.5kPa， c＝0，填土重度γ＝18kN/m3，地面荷载q＝2.5kPa， 基底摩擦系数μ 0.5，地基承载力特征值f 基底摩擦系数μ＝0.5，地基承载力特征值fa＝ 200kPa，试验算挡土墙的稳定性及强度，挡土墙的 200kPa，试验算挡土墙的稳定性及强度， 截面尺寸见图所示。 截面尺寸见图所示。
qka
x1 = 1.67 m
Ea1
Ea2
2. 抗倾覆验算
G1 = 1 × 2.5 × 0.25 × 22 = 6.875kN / m 2
γ Hka
G3
4.75
G2 =
1 × 2 × 4.75 × 22 = 104.5kN / m 2 1 G3 = × 4.75 × 22 = 52.25kN / m 2
§7.3 作用在挡土墙的土压力
Rankine 和 Coulomb 土压力理论
§7.3.1 墙后填土有地下水
水土合算和水土分算
§7.3.2 地震时的土压力
F = kG
水平地震系数
1 γ 2 Ea = H Ka ' 2 cos α
地震角(表 － 地震角 表7－1)
§7.4 重力式挡土墙设计
§7.4.1 选型 §7.4.2 构造 §7.4.3 计算
§7.4.1 选型
1 墙后土压力最小 2墙的背坡和面坡选择
G Ea
α0
4墙趾台阶
z
3基底逆坡选择
O
α
§7.4.2 构造
1、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、 定 2、墙身构造 3、排水措施 4、填土质量要求 5、沉降缝和伸缩缝 6、挡土墙材料要求 7、挡土墙的砌筑质量
P ≤ fa
b1 h1 b pmax c pmax e p1
b
Pmax =
地基承载力验算
Pmax ≤ 1.2 f a
b/2 b/2
3 基础板内力及配筋计算
（1） 墙趾板 ） 忽略墙趾板自重及其上土体 重量产生的弯矩
2
a4
G4 a3
H1
a1
G1
G3
E’a
2 ’ E 1 a
p1b1 ( pmax p1 )b1 2b1 a2 M1 = + 2 2 3 b1 h1 1 2 p2 = ( 2 pmax + p1 )b1 pmax b 6 p1 e pmin
Ealt = Eal cos α 0 = 4.17 × 0.995 = 4.149kN/m
Ealn = Eal sin α 0 = 4.17 × 0.0995 = 0.415kN/m
Ea1
Ea2t = Ea 2 cos α 0 = 74.93 × 0.995 = 74.555kN / m
Ea2n = Ea 2 sin α 0 = 74.93 × 0.0995 = 7.456kN / m
3、扶壁式挡土墙（图7-2c） 、扶壁式挡土墙（ ） 组成：用扶壁增强悬臂式挡土墙立壁的 组成： 抗弯性能 适用范围：墙高超过 米 适用范围：墙高超过10米
针对悬臂式挡土墙立臂受力后 弯矩和挠度过大缺点， 弯矩和挠度过大缺点，增设扶 壁，扶壁间距（0.8～1.0）h， 扶壁间距（0.8～1.0） ， 墙体稳定靠扶壁间填土重维持
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， 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， 墙身截面尺寸大，一般用 于低挡土墙。 于低挡土墙。
墙趾 墙基 墙面 墙顶
墙背
适用范围：高度小于6 适用范围：高度小于6米、地层稳定、开挖土 地层稳定、 石方不会危及相邻建筑物的地段
钢筋混凝土建造，立臂、墙 钢筋混凝土建造，立臂、 趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂 趾悬臂和墙踵悬臂三块悬臂 板组成， 墙踵悬臂上的土 板组成，靠墙踵悬臂上的土 重维持稳定， 重维持稳定，墙体内拉应力 由钢筋承担， 由钢筋承担，墙身截面尺寸 充分利用材料特性， 小，充分利用材料特性，市 政工程中常用
墙趾 墙踵 立壁 钢筋
基底倾斜时，fa 基底倾斜时， 应乘以0.8的折减系数
b
p ≤ fa pmax ≤ 1.2fa
4 墙身强度验算
砌体结构设计规范 抗压验算： 抗压验算：
N ≤ γ aφ Af
抗剪验算： 抗剪验算：
Q ≤ γ a ( f v + 0.18σ u ) A
5 挡土墙的抗震计算
(1)抗倾覆验算 抗倾覆验算 (2)抗滑移验算 抗滑移验算
方案1 方案1
方案2 方案2
§7.4.3 计算
计算内容： 计算内容： 抗倾覆验算 抗滑移验算 地基承载力验算 墙身强度验算 抗震验算
1抗倾覆验算 抗倾覆验算
Kt =
Gx0 + Eaz x f Eax z f
≥ 1.6
E az = E a cos(α δ )
G Eaz Ea zf z
E ax = E a sin(α δ )
x2 = 1.33m
G2 O G1
0.5
x3 = 2.25m
0.25
6.875 × 1.67 + 104.5 × 1.33 + 52.25 × 2.25 268.029 Kt = = = 2.315 > 1.6 4.17 × 2.25 + 74.93 × 1.42 115.78
2.0
3. 抗滑移验算
墙趾 墙踵 扶壁
4、板桩式挡土墙（图7-2d） 、板桩式挡土墙（ ） 组成：板桩、墙面板、锚栓 组成：板桩、墙面板、 适用：承载力较低的软基、 适用：承载力较低的软基、大型开挖工程 等
锚定板
锚杆
墙板
基岩
预制钢筋混凝土面板、立柱、 预制钢筋混凝土面板、立柱、钢拉杆和埋在土 中锚定板组成， 中锚定板组成，稳定由拉杆和锚定板来维持
第七章 挡土墙设计 retaining wall
§7.1 概述 §7.2 挡土墙类型 §7.3 作用在挡土墙上的土压力 §7.4 重力式挡土墙设计 §7.5 悬臂式挡土墙设计 §7.6 扶臂式挡土墙设计
§7.1 概述
挡土墙（retaining wall）用来支撑天然 挡土墙（ ）
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。
Q 抗剪验算： 抗剪验算： ≤ γ a ( f v + 0.18σ u ) A
′ Q = 1.2 Ea′2 + 1.4 Ea1 = 35.87kN/m
σ=
G2 + G3 74.58 = = 43.38kPa A 1.76
0.5 1.0
E 'a 1 E 'a 2
γ a ( f v + 0.18σ u ) A = 1× (82.5 + 0.18 × 43.38) ×1.76 = 158.9kN > 35.87kN
(162.81 + 0.415 + 7.456) × 0.5 Ks = = 1.367 > 1.3 4.149 + 74.555 16.281
2.0
0.5
4.地基承载力验算 4.地基承载力验算
b 2.5 b′ = = = 2.513m cos α 0 0.995
268.029 115.78 c= = 0.892m 162.81 + 0.415 + 7.456
α0
α
E at = E a sin(α α 0 δ )
3 地基承载力验算
c=
G N Tα x0 xf
Gx0 + E az x f E ax z f
'
N
Eaz
δ
O
Ea zf z
Eax
α0
b b ' e = c b = 2 cos α 0 N 6e max pmin = ' (1 ± ' ) ≤ 1.2 f a b b
qka
Ea2
γ Hka
∑G = G + G
1
2
+ G3 = 6.875 + 104.5 + 52.25 = 163.625kN/m
Ea1n G3 G2 Ea1t Ea2n G1 Ea2t
Gt = ∑ G sin α 0 = 163.625 × 0.0995 = 16.281kN/m
Gn = ∑ G cos α 0 = 163.625 × 0.995 = 162.81kN/m
概述
挡 土 结 构 物 及 其 土 压 力
支 撑 天 然 斜 坡
Rigid wall
堤岸挡土墙
填 土
E
E
填土 E