57支挡结构计算

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（4）整体式引道的计算
• ① 引道截面尺寸的选择 • ② 结构的抗浮稳定验算
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• 抗浮稳定验算 • 结构纵向取1m长度计算
K W抗浮力 1.1 ~ 1.2 Q浮力
W抗浮力＝W＋F＋G
Q浮力＝ 水hB
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• 抗浮力中稳定土与滑动土间的摩擦阻力 很难给出，在生产实践中，往往根据经 验或通过实践确定摩擦阻力。对一般饱 和粘性土可取为20kPa，或者在抗浮计算 中偏安全地不计入这部分摩擦阻力。
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① 墙式支挡结构
• a. 重力型、半重力型挡墙。 • b. 薄壁式钢筋混凝土挡墙。 • c. 加筋土挡墙（图5.7.2）、锚定板挡
墙（图5.7.3）和土钉墙（图5.7.4）。 • d. 板桩-拉锚型支挡结构（图5.7.5）
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加筋土挡墙、锚定板挡墙和土钉墙
加筋土档墙
重力保证， • 属于轻型结构
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② 作用于挡墙上的外部荷载
• a. 土压力的计算公式 • 一般采用库仑理论计算的主动土压力比
较接近实际，但计算较繁。 • 当墙后填土表面水平、内摩擦角小、墙
背垂直而光滑的情况下，朗肯理论也能 接近实际，计算也简便。
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• 当挡墙背后土种类不一，可近似地按加权平均 公式求出与的平均值
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b. 底板的计算
• 底板系放置在一个有矩形缺口的半无限 体上，作用在底板上的荷载
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·近似计算方法
• 当底板抗弯刚度较大，地下水位很高，抗浮稳 定系数较小，而地基土体又很松软的情况下， 往往近似地假定地基反力为直线分布（图 5.7.14）。实质上是将基础梁作为静定结构

e0

2 N

max

3
B 2

e0

• 检验地基承载力
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④ 挡土墙的强度计算
• a. 悬臂式挡土墙 • 立板及底板都被视为悬臂板，其计算原
则相同 • 立板按受弯构件计算，除强度验算外，
立板底端还应验算抗裂。 • 高度上分别计算几个截面 • 注意其上的荷载，受拉钢筋布置的位置。
作用引起的地基反力pR，而不是总地基反力。 • pR出现负值时，说明梁与地基间出现拉应力。
如果拉应力出现的范围较大，这时往往需要修 改设计，重新假定底板截面尺寸进行计算。必 要时需要设置抗拉桩。
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2. 洞 门
• 洞门：交通隧道两端的出入口要修筑洞门，洞 门是防护隧道洞口的工程结构，是隧部分为端墙的 检算部位。
• 当无柱时，只检 算如Ⅰ所示的端 墙部位即可。
• 不考虑埋入部分 及洞门墙和衬砌 连接部分
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端墙式洞门
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• 带翼墙的洞门
• ① 翼墙：取洞门端墙墙址前之翼墙宽1m 的条带，验算墙身的强度、稳定性、基 底的偏心及应力验算。
• ② 端墙的检算最不利的Ⅱ部分，取0.5m 宽，检算强度及偏心。
5.7 支挡结构计算
• 1. 引 道 • 引道是城市道路中立交地道、水底隧道
的洞门与地面的连接段，也是地下铁道 车辆引出线的重要组成部分， • 其作用是挡土、挡水（地下水）和防洪 （地面水）。
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（1）结构的分类
• 根据使用要求、地形、地质和水文地质 及施工条件等因素来决定。
• 大体上可分为： • 墙式（亦称分离式引道）； • 槽式（亦称整体式引道）。
• ③ 端墙与翼墙共同作用的检算，主要是 检算端墙Ⅲ部分的自重和翼墙全部重力 共同抵抗作用在洞门端墙Ⅲ部分上的土 壤主动水平压力，使之不会滑动。
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翼墙式洞门
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（4）检算的控制条件
• 洞门按挡土墙设计时，要求它具有足够 的强度，即按容许应力检算墙本身及地 基强度；
土钉墙
锚定板档墙
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d. 板桩-拉锚型支挡结构
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② 槽式支挡结构
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（2）支挡结构的设计步骤
• ① 工程类比初步拟定结构物的尺寸，并满足 基本构造要求；
• ② 确定其上作用的荷载；
• ③ 进行结构物的稳定及其地基应力验算，并 达到一定的安全系数；
• ④ 进行结构物的强度验算，并达到一定的安 全系数；
平均

1h1 2 h2 z hz
h1 h2 hz

平均

1h1 2 h2 z hz
h1 h2 hz

• 也可较精确地分层计算出每种土层交界处的水 平压力，以得到分层处的荷载图式。当墙背后 为粘性土时，要考虑粘结系数的影响。
• 洞门的作用 • 保持洞口仰坡和路堑边坡的稳定，防止车辆不
受崩塌、落石等威胁； • 减少边坡、仰坡的开挖高度；
• 可以截拦、汇集、排除地表水； • 还可以起到装饰洞口的作用。
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• 接长明洞 • 减光、遮光构造物 • 水底隧道和公路隧道的洞门常常与附属
建筑物
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洞门分类
• 并要求有充分的稳定性，即墙在土压力 作用下沿基底滑移及绕墙址倾覆的稳定。
• 检算时应符合下列要求：
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• ⑤ 若稳定或强度验算不能满足安全系数的要 求时，则要重新拟定截面尺寸，或改进结构形 式，反复计算直至达到要求为止。
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（3）墙式支挡结构的计算
墙式支挡结构构造要求
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• ① 薄壁式挡墙尺寸的确定 • 为悬壁式和扶壁式等 • 先按构造要求确定，再通过检算 • 墙体的稳定性主要是依靠底板上的填土
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a. 抗倾覆验算
• A点不发生旋转
• 倾覆力矩 M0 • 抗倾覆力矩My • 保证：
My M0
≥ K0
• 注意荷载的取值
范围
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• b. 抗滑动验算
• 在所有水平外力作用下，挡土墙不应向外滑 动 ，且满足：
fN E
≥
K
c
• 如果抗倾覆和抗滑动不能满足时，一般可采取
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·扶壁计算
• 和墙板一起受弯和受剪：
• 扶壁在水平的土、水压力作 用下，
• 在墙身自重及扶壁宽度上的 土柱重力作用下受压，由于 压力影响比弯矩小得多，往 往可略去不计；
• 扶壁受水平方向上的剪力， 如正向力和这个剪力产生的 主拉应力超过了混凝土的容 许应力，则需计算水平抗剪 钢筋的用量。
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• 外底板按悬臂板来计算。 • 内底板以扶臂板为支承，考虑2种情况： • 当内底板净宽与扶壁净距之比≤1.5L1时，
按三边固定一边自由的双向板计算； • 若>1.5L1时，则仅在离立板内侧1.5L1范
围内的底板按三边固定一边自由的双向 板计算，其余部分仍按单向连续板计算。 • 为简化，在这些板带上可近似地取其荷 载平均值作为均布荷载计算。
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立板强度检算
注意荷载的 取值范围与 计算截面的 位置对应
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底板强度检算
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b. 扶壁式挡土墙
• ·立板及底板的计算 • 支承条件
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• 在离底板顶面1.5L1高度以下的立板，按 三边固定一边自由的双向板进行计算，
• 在此以上的部分则按单向连续板计算。
a My M0
N
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基底应力的分布情况
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• 因而合力作用点与墙底面中心的距离为
e0

B 2
a

B 2

M
y
M0 N
• 基底应力的公式为
max
N
B
Ne0 W
N B

Ne0 B2 /6
N 1 6e0 ≤ m[R] B B
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·弹性基础梁法计算
• 局部变形原理和共同变形原理 • 参考有关弹性基础梁的各种计算方法选
用
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·地基反力问题
• 对底板而言，地基反力是在上部荷载作用下引
起的。由地基反力pR和地下水的浮力组成的，
亦可称为总的地基反力（图5.7.15），并由此 计算衬板内力。
• 但对地基而言，决定地基沉陷主要是由外荷载
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• 最大的地基应力不大于地基容许承载力，
最小地基应力不应小于零，即地基全部
受压，此时
e0
≤
B 6
• 在特殊荷载作用下才允许：
B
B
4 e0 6
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• 基底有效宽度则等于
x

3
B 2

e0

N

1 2

m
axx

1 2

m
a
x
·3 B 2
行结构设计； • 有时为使设计更为经济合理，在每段中