挡土墙毕业设计说明书

挡土墙毕业设计说明书内容摘要：

（ 211） （三） 浸水挡土墙的土压力计算 水工建筑物中的挡土墙，多数在有水情况下运用，填土中的地下水对土压力的影响主要反映在以下两个方面。 （ 1）填料浸水后，因受水浮力作用，土的重度降低，主动和被动土压力减小。 13 （ 2）填料浸水后，将对强度指标产生影响，对砂性土影响不大，但将使粘性土的强度指标（  、 c）有较大降低，进而增大土压力。 当墙后填单一的砂性土时，由于地下水对  角影响较小，为简化计算，有时可假定地下水位上、下  角相等。 地下水位以上土压力计算采用天然重度  ，地下水位以下采用浮重度 39。 。 土压力呈下图折线分布。 总土压力由上下两部分组成。 在地下水位处土压力强度： 201 ( 4 5 )2ap zH tg  （ 212） 在墙底处土压力强度为： 39。 2 012( ) ( 4 5 )2ap zh z h tg    （ 213） 除作用与墙背土压力外，还应计算深度内的静水压力，底部静水压力强度： 22wp z h （ 214） 式中 wz —— 水的重度。 第三节 作用在挡土墙上的静水压力及基地扬压力 水工挡土墙多数情况下在有水情况下运行，墙前常有水，墙后填土有渗流作用，在这种情 况下，前墙墙后不但受浸水压力作用，其基地还受扬压力作用。 为确定墙后静水压力及基地扬压力，首先要确定墙后地下水位。 一、墙后水位的强度确定 水工建筑物在运用中，水流不仅通过地基向下流渗透，而且还将通过两岸翼墙和岸墙向下游渗透，这种渗透称为绕流渗透。 墙后水位即为绕渗的自由水面。 当墙后土层渗透系数小于地基土的渗透系数时，墙后水位可采用对应部分的基地扬压力计算值。 基地扬压力值对小型工程可按直线比例法求得。 对大型工程可采用绘制流网法或按阻力系数法求得。 二、墙面与墙背静水压力计算 在水工建筑物中，前墙水位根据不同设计情况加以确定，净水压力垂直与墙面，当 14 墙面垂直时，静水压力方向水平，当墙面后倾时，垂直与墙面的静水压力可分解成水平压力和垂直向下静水压力。 墙前后填土地下水位以下墙面或墙背所受静水压力的计算方法与墙体完全浸与水中计算静水压力方法相同。 三、基地扬压力计算 （一） 水闸等水工建筑物运用期翼墙或岸墙的扬压力 在运用期，上游翼墙或岸墙基地扬压力值，即为该点相应基地扬压力值，扬压力图形为矩形。 （二） 建成无水或施工期岸墙或翼墙的扬压力 建成无水或施工期墙后地下水位，可根据地质报告 或调查报告确定。 墙底扬压力图形一般不是矩形，或呈梯形或三角形。 15 第三章 挡土墙的稳定验算 第一节 挡土墙稳定破坏形式 挡土墙稳定检算的目的是保证挡土墙不产生整体稳定性破坏。 挡土墙的整体稳定破坏主要有滑动破坏，倾覆破坏和不均匀下沉破坏三种，如图 3 3 33所示。 图 31 挡土墙沿基底滑动破坏 图 32 挡土墙倾覆破坏 图 33 挡土墙地基下沉破坏 第二节 挡土墙的稳定验算 一、挡土墙的稳定检算内容 挡土墙设计应保证不产生前述各种稳定破坏，为此需进行整体稳定验算。 挡土墙整体验算主要内容如下： 16 （ 1）抗滑稳定验算 以保证挡土墙不产生滑动破坏。 （ 2）抗滑稳定验算 以保证挡土墙不产生绕前趾倾覆稳定破坏。 （ 3）地基承载力验算 此项内容一般包括两项要就： ① 地基应力不超过容许承载力，以保证地基不出现较大的沉陷； ② 控制基地应力大小比控制是稳定验算的主要内容，通常可不做倾覆稳定验算。 对于岩石地基，抗滑和抗倾覆稳定验算及地基最大应力和偏心距控制是稳定计算的主要内容，而对地基应力大小比不像土基那样严格控制。 二、挡土墙抗滑稳定验算 挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力及外力荷载作用下，基地摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，用抗滑稳定系数 cK 表示，即作用与挡土墙的最大可能的抗滑力与实际的滑动力之比。 （一）岩基挡土墙抗滑稳定验算 中小型工程的岩基挡土墙 在无条件进行试验时，可按以下公式计算抗滑稳定性。 2 []ccfGKkH  ≥ （ 31） 式中 cK —— 按抗剪强度计算的抗滑稳定安全系数； 2f —— 基地与基岩接触面的抗剪抗剪摩擦系数； G —— 作用于挡土墙基地全部竖向荷载之和； H —— 作用于挡土墙全部水平向荷载之和； []ck —— 抗剪强度验算的岩基容许抗滑稳定安全系数； （二）外荷载产生的滑动力和抗滑力计算 在上式中，抗滑力为竖向力之和乘以基地与基岩接触面的抗剪磨察系数f，滑动力为水平力之和 H ，计算简图如图 34 所示。 对于图 34中的 L 型墙背挡土墙竖向力之和： 1 2 3 4 5 1 2 3 1 2sin sin sinG G G G G G E k E k E k W W          （ 32） 对于图 37 中的 L形墙背挡土墙水平力之和： 1 2 3 1 2c o s c o s c o sH E k E k E k p p     （ 33） 17 （ a） 土压力作用图 (b) 静水压力与扬压力作用 (c) 滑动稳定计算 图 34 L 形挡土墙的抗滑稳定验算 三、挡土墙抗倾覆稳定验算 抗倾稳定验算 挡土墙的抗倾稳定性是指挡土墙抵抗绕前趾向外转动倾覆的能力，用抗倾覆稳定系数 0K 表示。 0K 表示对于前趾稳定力矩之和 0K 与倾覆力矩之和 0K 的比值。 建在土基上的挡土墙，由于应力大小比受到控制，这就保证了满足墙身抗倾覆稳定性的要求，因此无需进行抗倾覆稳定检算。 建在岩基上的挡土墙，在合理偏心距 0K 的条件下，一般抗倾覆稳定也能满足要求；当合力偏心距 0K 时，进行抗倾覆稳定性验算。 18 抗倾覆稳定可按下式计算： 0 0yMK M （ 34） 式中： yM —— 作用于墙身各力对墙前趾的稳定力矩； 0M —— 作用于墙身各力对墙前趾的倾覆力矩； 0K —— 抗倾覆稳定安全系数， 0 ≥ 增加抗倾稳定的措施 当抗倾稳定不满足要求时，可采用下列措施： （ 1）适当增加前趾长度，以增加抗倾覆力臂。 （ 2）对重力式挡土墙可改变墙面或墙背坡度，如改用仰斜，以减少作用于墙后的土压力。 （ 3）改变墙身形式，如采用衡重式或在墙后设减荷平台，以减少作用于墙后的土压力。 四、基地应力验算 为了保证挡土墙的基地应力不超过地基的容许承载力，应进行地基应力检算；同时，为了避免挡土墙基础发生显著的不均匀沉陷，还要控制作用于挡土墙基地的应力大小比或合力偏心距。 （一）地基应力及偏心矩的计算 地基应力的计算 地基应力的计算可按照下式进行。 m axm in GMK BW= （ 35） 式中： M —— 各力对挡土墙基底中心力矩之和， M e G W —— 对挡土墙纵向形心轴的截面矩，当计算取单宽时 , 26BW。 将 M e G， 26BW 代入式（ 35），挡土墙基底应力又可以表示成式 m axm in 6(1 )G eK BB= （ 36） 偏心距的计算 19 在计算挡土墙基底压力时，常以挡土墙前趾为距心，并计算各荷载对此点的力矩之和。 采用以前趾端为矩心，并计算各荷载力臂简单、不易出错。 当对前趾端点力矩2M 求的后，便可按式（ 37）计算偏心距。 22 MBe G （ 37） 式中： B—— 挡土墙基底宽度； G —— 作用于挡土墙的全部竖向荷载之和； 2M —— 各力对前趾端点力矩。 （二）岩基挡土墙的地基应力检算 地基最大应力不超过地基容许承载力 maxR ≤ [R] （ 38） 式中： [R] —— 对于大型重要的工程的岩基挡土墙，地基容许承载力应通过试验确定，对于小型工程可参照表 31确定。 表 31 岩石容许承载力 R (kN/ 2m ) 单位： kPa 风化程度 岩石类别 tg 微风化 中等风化 强风化 —— —— 0 硬质岩石 ≥ 3000 1000～3000 400～800 300～ 600 软质岩石 1000～2020 500～1000 200～500 170～ 400 140～ 300 20 第四章 挡土墙的结构检算与配筋计算 挡土墙设计首先应满足 稳定性要就，特同时还应保证墙身具有足够的强度，使选择设计断面满足经济合理的要 求。 为此，应进行墙身结构设计。 墙身结构设计的主要内容包括： ① 选取控制计算情况及控制截面，进行荷载和内力计算。 ② 对选取的控制截面进行强度验算和配筋计算。 第一节 结构设计控制计算情况及控制截面的选择 一、控制计算情况的选择 水工挡土墙多在不同控制计算情况下运用，不同计算情况下的稳定性不同，挡土墙各部分的构建也不同。 对挡土墙整体稳定性不利的条件，不一定是各部构件受力最大的情况。 在挡土墙的结构设计中，应选择对控制截面受内力最大的荷载组合作为计算情况。 然后进行截面应力验算或配筋计算。 二、控制截面的选择 对重力式和整体形半重力式挡土墙，通常沿墙高选两三个截面受内力和强度检算，对衡重式挡土墙通常对上墙底面水平截面和斜截面进行内力和强度检算。 对悬臂式和轻型半重力式挡土墙，通常对立墙和踵板选二、三个截面进行内力、强度检算或配筋计算，对前 趾板的根部截面进行内力计算。 对扶壁式挡土墙采用替代荷载条法计算时，立墙取第三段水平截条和跨中取取竖向截条进行内力、强度检算或配筋计算，对踵板末端截条进行内力、强度检算和配筋计算，对前趾板根部截面进行内力、强度检算或配筋计算。 对扶壁沿墙高选三个截面进行内力、强度检算和配筋计算。 第二节 挡土墙的建筑材料与受力性质 挡土墙的建筑材料主要有浆砌石、混凝土、少筋混凝土和钢筋混凝土四种。 浆砌石、混凝土主要用于建造重力式和横重式挡土墙，少筋混凝土主要用于建造半重力式挡土墙，钢筋混凝土主要用于建造悬臂式，扶壁式等轻型挡 土墙。 重力式和横重式挡土墙按偏心受压构件验算其截面强度，整体式半重力式挡土墙立墙墙身结构也属于偏心受压构件，按偏心受压构件验算截面强度，在拉应力超过混凝土 21 拉应力部位配置少量钢筋，一般属于少筋混凝土结构。 轻型半重力式挡土墙的立墙，前趾板、踵板悬臂挡土墙的立墙，前趾板、踵板，扶壁式挡土墙的前趾板、踵板、立墙、T 形扶壁梁，半重力式挡土墙的前趾板和后趾板均按受弯构件验算其截面强度和配筋。 扶壁式挡土墙的扶壁在水平方向和垂直方向分别受墙面板和底板的拉力作用，因此扶壁在这两个方向属于受拉构件，按轴心受拉构件验算其截面强度和配筋。 第三节 钢筋混凝土挡土墙的配筋计算 一、受弯构件的配筋计算 悬臂式和扶壁式挡土墙的各部构件按钢筋混凝土受弯构件进行配筋计算。 1.、矩形截面的配筋计算 矩形截面的配筋计算按以下步骤进行。 （ 1）按下面的公式计算 0A 0 20 wKMA bh R （ 41） 式中： M—— 荷载作用下的截面承受的弯矩； K—— 钢筋混凝土强度安全系数； wR —— 混凝土弯曲抗压设计强度； b —— 矩形截面宽度，挡土墙各部分结构通常取单宽进行计算， b=； 0h —— 截面有效高度，即自受拉钢筋合力点至受压区边缘距离， 0h =。