第3章 重力式挡土墙 悬臂式挡土墙

衡重式挡土墙设计
• 衡重式挡土墙与一般重力式挡土墙设计没有本质区别，计算稍有 差异，
– 一是上墙俯角大，计算的是假想墙背的土压力，另需计算实际墙背的土 压力；
– 二是需要验算衡重台处墙身斜截面的强度，在验算斜截面时，需要寻找 最危险斜截面，计算最大剪应力。验算方法与一般重力式挡土墙一致。
增加挡土墙稳定性的措施
A——挡土墙计算截面的面积；
αk——轴向力偏心影响系数，按右式计算。
k

1

256

e0 B
8

1

12

e0 B
2

墙身截面强度验算
2. 稳定计算
0Nd

kk ARa f
Ψk——受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数。
轴心受压时可查规范取用；偏心受压时由下
式计算。
讨论
• 重力式挡土墙的破坏形式有哪些？ • 增强重力式挡土墙抗倾覆稳定性和抗滑稳
定性的措施有哪些？ • 在挡土墙设计和施工中完善墙背排水措施
并注重填料选择的目的是什么？
第二节 挡土墙设计与验算
• 容许应力法 • 极限状态法
–比较
第二节 挡土墙设计与验算
一、挡土墙的计算和验算 • 支挡结构设计应满足在各种设计荷载组合
第一节 薄壁式挡土墙概述
薄壁式挡土墙
•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；
•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。
2、附加力 [1] 设计水位的静水压力和浮力； [2] 水位退落时的动水压力； [3] 波浪压力； [4] 冻胀力和冰压力；
3、特殊力 [1] 地震力； [2] 施工荷载及临时荷载
思考题：
• 在挡土墙设计和施工中完善墙背排水措施 并注重填料选择的目的是什么？
• 沉降缝与变形缝的用途
第四章 薄壁式挡土墙
按一般库伦理论计算作用于假想墙背Ac上
的土压力Ea，此时墙背摩擦角δ=φ。
按朗金理论
薄壁式挡土墙 墙身尺寸计算
• 墙踵板 书p106 • 墙趾板书p108 • 立壁厚度 p110
悬臂式挡土墙算例
1. 土压力计算 2. 墙面尺寸计算 3. 墙体稳定性和基底应力验算
作业（单号用容许应力法，双号 用极限状态法进行计算）
抗力值。地基承载力抗力值按《公路桥涵地基 与基础设计规范》的规定采用。
墙身截面强度验算
1. 强度计算 • 计算断面选择
墙身截面强度验算
1. 强度计算 • 正截面强度验算
0Nd

k ARa f
Nd——验算截面上的轴向力组合设计值； γ0——结构重要性系数； γf——圬工构件或材料的抗力分项系数； Ra——材料抗压极限强度；
第三章 重力式挡土墙
重力式挡土墙设计
重力式挡土墙设计
• 挡土墙稳定性分析 • 基底应力及合力偏心距验算 • 墙身截面强度验算 • 增加挡土墙稳定性的措施 • 衡重式挡土墙设计
挡土墙施工
挡土墙稳定性分析
1. 抗滑稳定性验算 • 滑动稳定方程
– 书p144（6-45）
挡土墙稳定性分析
2. 抗倾覆稳定性验算 • 倾覆稳定方程
各类作用（或荷载）组合下，计算作用效应组合设计值时， 除被动土压力分项系数 Q2 0.3 外，其余作用（或荷载）的分
项系数均规定为1。
基底应力及合力偏心距验算
2. 基底应力
• 基底不出现拉应力，即
e0

B时
6
1,2

Nd A
1
6e0 B

σ1——挡土墙趾部的压应力； σ2——挡土墙踵部的压应力；
H——墙高；
k

1 s
2H B

2H B
1

3
1

16

e0 B
2

Biblioteka αs——与材料有关的系数。
增加挡土墙稳定性的措施
1. 增加抗滑稳定性的措施
• 设置倾斜基底 – 倾斜基底的倾斜程度越大，抗滑稳定性越高； – 土质地基，基底倾斜不超过1:5；岩石地基，不超过1:3； – 验算挡土墙抗滑稳定性时，除验算基底抗滑稳定性外，对于 倾斜基底，还应验算通过墙踵的水平面的抗滑稳定性。
2. 增大抗倾覆稳定性的措施 • 展宽墙趾：展宽宽墙趾增大了抗倾覆力的力臂，对
增大抗倾覆稳定性有显著效果。 • 但要注意趾部长度和厚度的协调，避免展宽的趾部
被折断。
增加挡土墙稳定性的措施
2. 增大抗倾覆稳定性的措施 • 改变墙面及墙背坡度：改变墙面和墙背的坡度，可能
有两方面的作用，一是使墙身的重心后移；二是减少 土压力。
• 悬臂式和扶壁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，基底应力小。
• 特点：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。
• 一般情况下，墙高6m以内采用悬臂式，6m以上采用 扶壁式。
• 它们适用于缺乏石料及地震地区。由于墙踵板的施工 条件，
2. 增大抗倾覆稳定性的措施
• 改变墙身断面类型：改变墙身断面类型，从多方面影 响挡土墙的抗倾覆能力，根据不同的改变，可以减少 土压力、可以增大抗倾覆力、可以增大抗倾覆力的力 臂等等。
第六节 浸水路堤挡土墙设计
• 挡土墙稳定性分析 • 基底应力及合力偏心距验算 • 墙身截面强度验算 • 增加挡土墙稳定性的措施 • 衡重式挡土墙设计
下支挡结构的稳定、坚固和耐久。 • 为保证支挡结构安全正常使用，必须满足
承载力极限状态和正常使用极限状态的设计 要求。对于支挡结构应进行下列计算和验算：
1、 支挡结构承载能力极限状态计算
[1] 土体稳定性计算（陈p166）
– 整体稳定性验算，即保证结构不会沿墙底地基中 某一滑动面产生整体滑动；
– 抗倾覆稳定性验算； – 抗滑移稳定性验算； – 地基承载力验算；
增加挡土墙稳定性的措施
1. 增加抗滑稳定性的措施 • 凸榫基础可以明显提高挡土墙的抗滑稳定性； • 榫的高度不宜太高，榫的顶点到墙趾的连线与水平面的夹角不
应小于主动破裂角； • 因为产生被动土压力需要很大的位移，实际上不允许挡土墙发
生如此大的位移，因此，一般只考虑1/3的榫前被动土压力。
增加挡土墙稳定性的措施
设计资料
1，悬臂式路肩挡土墙（如下图），墙高H=5m，顶宽b=0.25m，立壁面坡坡1:m=1:0.05， 基础埋深h=0.7m。
[2] 支挡结构的受压、受弯、受剪、受拉能力验算 [3] 锚固构件的抗拔出能力验算
2 、 正常使用极限状态计算
[1] 结构变形计算（与周围环境有配合要求者）
[2] 裂缝宽度计算（钢筋混凝土构件）
二、支挡结构的荷载计算（陈p71）
1、主力 [1] 支挡结构承受的岩土侧压力或滑坡推力； [2] 支挡结构重力及结构顶面承受的恒载； [3] 车辆荷载产生的侧压力； [4] 结构基底的法向反力及摩擦力； [5] 常水位时静水压力及浮力；
• 一般用于填方路段作路肩墙或路堤墙使用。
悬臂式挡土墙
特点及适用范围
• 钢筋混凝土结构由立臂、墙趾板和 墙踵板三个悬臂部分组成，墙身稳
定主要依靠墙踵板上的填土重力来 保证。
• 断面尺寸较小，但墙较高时，立臂 下部的弯矩大，钢筋与混凝土用量 立壁 大，经济性差。
• 多用作墙高小于6米的路肩墙，适用 于缺乏石料的地区和承载能力较低 的地基。
B——基底宽度，倾斜基底为倾斜宽度； A——基础底面每延米的面积。
基底应力及合力偏心距验算
2. 基底应力
•
当e0

B 6
时（一般只出现在岩石地基上），需要作应力重分配
1

3

2Nd
B 2

e0

2 0
基底应力及合力偏心距验算
3. 地基承载力抗力值 • 基底应力的设计值不得超过地基地基承载力的
– 书（6-49）
挡土墙稳定性分析
• 3. 稳定系数的要求
荷载情况
验算项目
荷载组合Ⅰ、Ⅱ
抗滑动 抗倾覆
荷载组合Ⅲ
抗滑动 抗倾覆
施工荷载验算
抗滑动 抗倾覆
检定系数
Kc
1.3
K0
1.5
Kc
1.3
K0
1.3
Kc
1.2
K0
1.2
基底应力及合力偏心距验算
1. 基底合力偏心距
e0

Md Nd
Md——作用于基底上的垂直力组合设计值； Nd——作用于基底开心的弯矩组合设计值。
墙趾
钢筋 墙踵
扶臂式挡土墙
特点及适用范围
• 钢筋混凝土结构由墙面板、墙
趾板和扶肋组成，即沿悬臂式
挡土墙的墙长，每隔一定距离
墙
增设扶肋，把墙面板与墙踵板 连接起来。
面 板
• 适用于缺乏石料的地区和地基 承载力较低的地段，墙较高时， 较悬臂式挡土墙经济。
墙趾板
扶 肋
墙踵板
第二节 薄壁式挡土墙土压力计算