路基防护与支挡结构设计课件.ppt

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SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科《路基路面工程》PavementEngineering 第四章路基防护与支挡结构设计SlopeProtectionandRetainingWallDesign SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基坡面防护(slopeprotection)第二节支挡结构的类型和构造(typesandconstruction)第三节挡土墙结构布置(structurelayout)第四节挡土墙的土压力计算(calculationofearthpressure)第五节挡土墙设计(designofretainingwall)第六节轻型挡土墙(lightretainingwall)第七节其它支挡结构(othertypes)主要内容(maincontents) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1）种草(plantinggrass)适宜坡高不大、边坡不陡于1:1.0的土质易种植边坡，其表面水径流速度应低于0.6m/s。边坡坡度在1:1.0~1:2.0时也可种草，但应采取固定草种布或网格固定撒种等方法。◆1、植物防护(plantprotection)第一节路基坡面防护(slopeprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科2）铺草皮(turf)表面水径流速度在0.6m/s~1.8m/s之间时不宜种草，而应根据情况按平铺、水平叠置、垂直坡面叠置、斜叠置等不同方法铺草皮，必要时可先浆砌防护，在浆砌内部铺草皮，以减小水流冲刷。草皮防护示意图：a)平铺平面；b)平铺剖面；c)水平叠铺；d)垂直叠铺；e)斜交叠铺；f)网格式第一节路基坡面防护◆1、植物防护(plantprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基坡面防护◆1、植物防护(plantprotection)3）客土喷播(external-soilsprayseeding)客土喷播是将含有植物生长所需营养的基质材料混合胶结材料喷附在岩基坡面上，在岩基坡面上创造出宜于植物生长的硬度的、牢固且透气、与自然表土相近的土板块，种植出可粗放管理的植物群落，最大程度地恢复自然生态。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科4）植树(planttrees)主要用于堤岸边的河滩、沙漠及雪害地区的防护林等情况，主要起到：①降低河滩水流速度及改变水流方向；②防风固沙；③防雪等作用。低等级公路也可在路两侧进行植树，以起到固土、降尘、绿化、诱导视线等作用。第一节路基坡面防护◆1、植物防护(plantprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基坡面防护◆1、植物防护(plantprotection)5）景观设计(landscapedesign)边坡防护设计应与道路景观设计、道路稳定设计相协调。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1）砂浆抹面防护(masonrypulpandfaceworkprotection)主要用于石质挖方坡面，以防止岩石表面风化。但要求岩表完整未剥落、表面较平整，一般抹面的厚度在2~10cm。2）喷浆防护(gunitecoveringprotection)用于易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡，一般厚度在5~10cm。喷浆坡面应设置排水孔。3）勾缝、灌浆、嵌补(pointing,groutingandinsertion)防止水分渗入缝隙。◆2、工程防护(Engineeringprotection)第一节路基坡面防护 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科4）干砌片石护面(rip-drybankprotection)有单层与双层之分，须做砂垫层，厚度一般不小于20cm，主要用于坡面或排水沟渠。第一节路基坡面防护◆2、工程防护(Engineeringprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科4）浆砌片石护面（墙）(rip-drybankprotection)封闭软质岩层、高填方路堤表面及较破碎的挖方边坡，一般立交内凹的夹角部分及较破碎的挖方边坡须全浆砌防护，其它可采用菱形、拱形、方格形等防护方式，其间土体可种草或铺草皮。第一节路基坡面防护◆2、工程防护(Engineeringprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科护面墙示意图：a)双层式；b)单层式；c)墙面；d)拱式；e)混合式第一节路基坡面防护◆2、工程防护(Engineeringprotection)4）浆砌片石护面（墙）(rip-drybankprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基坡面防护◆2、工程防护(Engineeringprotection)4）浆砌片石护面（墙）(rip-drybankprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基坡面防护◆3、冲刷防护(scouringprotection)1）路基冲刷破坏(erodedestroyforsubgrade) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科植物防护石砌防护抛石防护：水流速度在3.0m/s~5.0m/s石笼防护：水流速度大于5.0m/s支挡防护土工织物软体沉排防护◆3、冲刷防护(scouringprotection)第一节路基坡面防护2）直接防护(Directprotectionforsubgradeerosion) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科导流结构物综合布置示例1-顺水坝2-格坝3-挑水坝（丁坝）4-拦水坝5-导流坝6-桥墩7-路中线建导治结构物即设坝，一般有丁坝、顺坝、格坝等。第一节路基坡面防护◆3、冲刷防护(scouringprotection)3）间接防护(Indirectprotection) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节支挡结构的类型和构造(typesandconstruction)◆1、支挡结构的用途(functionsofretainingstructure)保证边坡及其环境的安全，对边坡采取支挡、加固与防护公路、铁路、城市建设，水坝建设、河床整治、港口工程、山体规划、山体滑坡及水泥流防治景观美化 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节支挡结构的类型和构造边坡挡土墙(sloperetainingwall)河堤支护(embankment)基坑支护(foundationpitsupporting) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节支挡结构的类型和构造◆2、支挡结构的类型和适用范围(typesandrangeofapplication)按支挡结构位置分类(location)路堑挡墙、路堤挡墙、路肩挡墙和山坡挡墙(cutting,embankment,shoulder,slope)按支挡结构的墙体材料分类(material)石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、砖砌挡墙(stone,concrete,reinforcedconcrete,brick)按结构形式与作用机理分类(structuralform)重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆式挡土墙(gravityretainingwall,cantileverretainingwall,counterfortretainingwall,anchoredretainingwall) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科挡土墙位置分：a）路肩挡墙、b）路堤挡墙、c）路堑挡墙、d）山坡挡墙shoulderembankmentcuttingslope第二节支挡结构的类型和构造abdc SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节支挡结构的类型和构造重力式gravityretainingwall悬臂式cantileverretainingwall锚拉式（锚碇式）anchoredretainingwall扶壁式counterfortretainingwall结构形式分类structuralform SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节支挡结构的类型和构造挡土墙适用条件（rangeofapplication） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科①墙面（墙胸）（batter）②墙背（俯斜、仰斜、垂直）有直线形墙背和折线形墙背之分（back）③墙顶及护栏（topandparapet）④墙底（墙趾、墙踵）（footing）◆3、支挡结构的构造construction）挡土墙的组成示意图墙背墙身基础墙踵墙顶墙面墙趾基底第二节支挡结构的类型和构造墙身（stem） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科⑤基础（basement）设计主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度的确定。⑥排水设施（drainage）通常由地面排水和墙身排水两部分组成。⑦沉降缝和伸缩缝（settlementjointandexpansionjoint）为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高墙身断面的变化情况，设置沉降缝；为减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生的裂缝，须设置伸缩缝。第二节支挡结构的类型和构造◆3、支挡结构的构造construction） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科①横向布置（horizontallayout）主要是在路基横断面图上选定挡土墙的位置，确定是路堑墙、路肩墙、路堤墙还是浸水挡墙？并确定断面形式及初步尺寸。②纵向布置（longitudinallayout）在墙趾纵断面图上进行墙的纵向布置，布置后绘成挡土墙正面图。包括：1）分段，设伸缩缝与沉降缝；2）考虑始、末位置在路基及其它结构处的衔接；3）基础的纵向布置；4）泄水孔布置。③平面布置（planelayout）对于个别复杂的挡土墙，例如高的、长的沿河挡墙和曲面挡墙；绕避建筑物挡墙，除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。第三节挡土墙结构布置(RetainingWallLayout) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆1、作用在挡土墙上的力系（forces）（1）主要力系（mainforces）：挡土墙自重及位于墙上的恒载；墙后土体的主动土压力（包括超载）；基底的支撑力与摩阻力；墙前土体的被动土压力；浸水墙的常水位静水压力及浮力。（2）附加力（additionalforces）：季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲击、洪水。（3）特殊力（occasionalforces）：偶然出现的力，如地震力、浮力、水面物撞击力等。图6-5作用在挡土墙上的力系第四节挡土墙结构的土压力计算(Calculationofearthpressure) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算◆2、挡土墙的移动形式（movementofretainingwall）（1）墙体外移（moveawayfrombackfill）（2）墙体内移（movetowardssoil）（3）墙体不移动（keepstill） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科Ea:墙体外移,土压力逐渐减小,当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力(最小)Ep:墙体内移,土压力逐渐增大,当土体破坏,达到极限平衡状态时所对应的土压力(最大)墙位移与土压力E关系1~5%1~5‰土压力EEpE0EaE0:墙体不移动,土压力即是土体产生的侧压力第四节挡土墙结构的土压力计算◆3、墙位移与土压力关系（relationbetweenmovementandearthpressure） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科三种不同性质的土压力第四节挡土墙结构的土压力计算◆4、不同类型土压力需满足的条件1）静止土压力：土静止不动（earthpressureatrest）2）主动土压力Ea(activeearthpressure)：①土推墙②土体达到主动极限平衡状态(activelimitequilibriumstate)3）被动土压力Ep(passiveearthpressure)：①墙推土②土体达到被动极限平衡状态(Passivelimitequilibriumstate) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算5、路基挡土墙的土压力考虑(earthpressure)1）主动土压力与被动土压力的区分(differencebetweenactivepressureandpassivepressure)：假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移动的趋势，则土推墙即为主动土压力，墙推土即为被动土压力。2）路基挡土墙的土压力考虑：路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑，即只考虑Ea，且取一定的安全系数(safetyfactor)以保证墙背土体的稳定。墙趾前土体的被动土压力Ep一般不计。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜E1仰斜E2直立E3俯斜E1＜E2＜E3第四节挡土墙结构的土压力计算◆6、不同墙背倾斜形式的土压力大小(earthpressureofdifferentobliqueforms) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算◆7、挡土墙的土压力计算理论(theoriesofearthpressurecalculation)（1）朗肯土压力理论(Rankine"stheoryofearthpressure)1857年英国学者朗肯（Rankine）从研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡理论，得出计算土压力的方法，又称极限应力法(theultimatestressmethod)。（2）库仑土压力理论(Coulomb"stheoryofearthpressure)1776年法国的库伦（C.A.Coulomb）根据极限平衡的概念，并假定滑动面为平面，分析了滑动楔体的力系平衡，从而求算出挡土墙上的土压力，成为著名的库伦土压力理论。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算（3）朗肯理论的基本假设(basicassumption）：①墙本身刚性（rigidretainingwall），因此，不考虑墙身的变形；②墙后填土延伸到无限远处（semi-infinitedepth），填土表面水平（β=0）；③墙背垂直光滑（墙与垂向夹角ε=0，墙与土的摩擦角δ=0）。无粘性土（none-cohesivesoil）粘性土（cohesivesoil） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算（4）库伦理论的基本假设(basicassumption）①墙后填土为均匀的无粘性土（c=0），填土表面倾斜（β＞0）；②挡土墙刚性，墙背倾斜，倾角为ε；③墙面粗糙（roughsurface），墙背与土本之间存在摩擦力（δ＞0）；④滑动破裂面（failureplane）为通过墙踵的平面。（a）（b）                                  （c）库伦主动土压力计算图式 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算（5）分析方法的异同（comparison）朗肯理论和库伦理论都是研究土压力问题的简化方法。它们各有其不同的基本假定、分析方法和适用条件。共同点（similarities）：朗肯理论和库伦理论均属于极限状态土压力理论（limitequilibriumstateearthpressuretheory）。用这两种理论计算出的土压力均为墙后土体处于极限平衡状态下的主动土压力Pa和被动土压力Pp。不同点（differences）：朗肯理论从土体中一点的极限平衡状态出发，由处于极限平衡状态时的大小主应力关系求解（极限应力法（theultimatestressmethod））；库伦理论根据墙背与滑裂面之间的土楔处于极限平衡，用静力平衡条件求解（滑动楔体法）（staticequilibrium）。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算（6）适用条件（applicationscopes）1）朗肯理论的适用条件根据朗肯理论推导的公式，作了必要的假设，因此有一定的适用条件：①填土表面水平（β=0），墙背垂直（ε=0），墙面光滑（δ=0）的情况；②墙背垂直，填土表面倾斜，但倾角β＞φ的情况；③地面倾斜，墙背倾角ε＞(45°-φ/2）的坦墙；④L型钢筋混凝土挡土墙；⑤墙后填土为粘性土或无粘性土。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算（6）适用条件（applicationscopes）2）库伦理论的适用条件下述情况宜采用库伦理论计算土压力：①需考虑墙背摩擦角时，一般采用库伦理论；②当墙背形状复杂，墙后填土与荷载条件复杂时；③墙背倾角ε＜(45°-φ/2）的俯斜墙；④数解法（mathematicsmethod）一般只用于无粘性土，图解法（graphicalmethod）则对于无粘性土或粘性土均可方便使用。⑤挡土墙一般采用库伦理论 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科破裂面交于内边坡挡土墙因路基形式和荷载分布（forcesdistribution）不同土压力有多种计算图式第四节挡土墙结构的土压力计算（1）破裂面（failureplane）交于内边坡-适用于路堤或路堑挡土墙Ea-P127式6-6◆8、一般条件下库仑主动土压力计算（CalculationofCoulomb"sactiveearthpressureundergeneralconditions） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科破裂面交于路基面：a)交于荷载内侧；b)交于荷载中部；c)交于荷载外侧第四节挡土墙结构的土压力计算（2）破裂角交于路基面-破裂面交与荷载中部b)Ea-式6-9破裂面交与荷载外侧c)Ea-式6-11破裂面交与荷载内部a)Ea-式6-12 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科（3）破裂面交于外边坡Ea-式6-13破裂面交于外边坡第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科有时土体并不沿墙背滑动，而是沿另一滑动面滑动，这一般是折线形重力墙背、悬臂墙墙背或带衡重台的墙背，其倾角大于第二破裂面的倾角i、且墙背面上的抗滑力大于下滑力的情况。出现第二破裂面的条件：①墙背或假想墙背的倾角或’必须大于第二破裂面的倾角i，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现；②在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力，即NR>NG，或Extan(+)>Ey+G，使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑。一般仰斜挡土墙为避免土压力过大，很少采用平缓背坡，不易出现>i的情况，不出现第二破裂面；衡重式挡墙的上墙或悬臂式墙，因采用的是假想的墙背，=，只要>i，即存在第二破裂面。第四节挡土墙结构的土压力计算（4）大俯角墙背的主动土压力—第二破裂面法（secondfailureplane） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二破裂面的出现及其计算第四节挡土墙结构的土压力计算衡重式挡土墙的推导见（derivationofactivepressure） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科延长墙背法◆（5）折线形墙背的土压力计算延长墙背法-P134第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科力多边形法（forcepolygonmethod）P135Ea-式6-2930第四节挡土墙结构的土压力计算力多边形法 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科等效内摩擦角法（equivalentinternalfrictionanglemethod)φD－一般增加5～10º（P136）力多边形法(数解法)P137Ea-式6-32◆（6）粘性土土压力计算（earthpressureofcohesivesoil）库仑理论本来只考虑不具有粘聚力的砂性土的土压力问题。当墙背填料为粘性土时，土的粘聚力对主动土压力的影响很大，因此应考虑粘聚力的影响。可以以库仑理论为基础计算粘性土主动土压力，但需要近似，主要有以下近似方法：第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科不同土层的土压力计算◆（7）不同土层的土压力计算(Calculationofearthpressureindifferentsoillayers)P139Ea-式6-38第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆9、有限范围填土的土压力计算(calculationofearthpressureinlimitedbackfill）P139Ea-式6-40第四节挡土墙结构的土压力计算有限范围填土的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科有限范围填土的土压力计算◆10、被动土压力计算（calculationofpassiveearthpressure）P139Ea-式6-40第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆11、车辆荷载的换算（conversionofvehicleloads）换算方法（conversionmethod）：换算为对应于墙后填料的一定高度的均布土层。换算土层高（correspondinglayerheight）：h0=q/其中：墙高H2.0m时，q=20.0kN/m2；墙高H10.0m时，q=10.0kN/m2；墙高H在2.0m~10.0m时，q内插取用。第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算12、计算参数(parameter)填料的计算内摩擦角和重度(internalfrictionangleandgravityofbackfill)墙背摩擦角(frictionangle) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1）浸水的填料受到水的浮力作用(flotageeffect)而使土压力减小；2）砂性土的内摩擦角受水的影响不大，可认为浸水后不变，但粘性土浸水后抗剪强度(shearstrength)显著降低；3）墙背与墙面均受到静水压力，在墙背与墙面水平一致时，两者互相平衡；而当有一水位差时，则墙身受到静水压力差所引起的推力；4）墙外水位骤然降落，或者墙后暴雨下渗在填料内出现渗流时，填料受到渗透动水压力。渗水性填料，动水压力一般很小，可略而不计；5）墙身受到水的浮力作用，而使其抗倾覆及抗滑动稳定性减弱。◆考虑因素（considerations）：第四节挡土墙结构的土压力计算13.浸水挡土墙土压力计算(earthpressureofrettingretainingwall） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科6）墙后填料应尽量用片、碎石或砂性土分层填筑并夯实，并做好排水设施。7）挡土墙修建在设计裂度为8度及8度以上的地震区，以及修筑在地震时可能发生大规模滑坡崩塌的地段或软弱地基(如软弱粘性土层)、地震强度和稳定性验算(stabilityanalysis）。8）验算时要考虑破裂棱体和挡土墙身分别承受地震力的作用，将地震荷载与恒载组合，并考虑常年水位的浮力；不考虑季节性浸水的影响，其他外力，包括车辆荷载的作用均不考虑。第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算◆当填料为砂性土时（arenosol）（1）浸水部分重度采用水中重度；（2）浸水前后的内摩擦角不变；（3）破裂面为一平面，并且不考虑进水对破裂面的影响。因此，浸水挡土墙土压力Eb可采用不浸水时的土压力Ea扣除因浮力影响而减少的土压力ΔEb SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算◆填土为黏性土时（cohesivesoil）由于粘性土浸水后c值减少明显，要求将上下两部分土层分为不同性质的土层进行计算土压力。先计算水位以上的土压力E1；然后再将上层填土重量作为荷载,计算进水部分的土压力E2；两部分的矢量为全墙土压力。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1）尽可能采用重心低的墙身断面形式。2）基础尽可能置于基岩或坚硬的均质土层上；遇有软粘土、饱和砂土或严重不均匀地基时，应采取适当措施进行加固处理。3）挡土墙宜采用浆砌片(块)石、混凝土和钢筋混凝土修筑。当采用干砌片(块)石时，墙高须加以限制：设计烈度为8度时，一般不超过5m；9度时，一般不超过3m。4）墙体应以垂直通缝分段，每段长度不宜超过15m。地基变化或地面标高突变处，也应设置通缝。5）应严格控制砌筑质量，石料要嵌挤紧密，砂浆要饱满，砂浆标号按非地震区要求提高一级采用。14、一般防震措施（earthquakeprotection）第四节挡土墙结构的土压力计算 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算15、地震荷载的计算（calculationofseismicloads）下一页下一页 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算15、地震荷载的计算（calculationofseismicloads） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第四节挡土墙结构的土压力计算16、地震力作用下的土压力计算（Calculationofearthpressureundertheforceofearthquake）计算时只要进行地震力合成（Synthesisofseismicforce） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆1、施加于挡土墙的荷载分类，见表5.4.2－2（classificationofloadappliedtoretainingwall）第五节挡土墙设计(designofretainingwall) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆2、挡土墙的荷载组合，见表5.4.2－3（loadcombination）第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆3、挡土墙的设计原则（designprincipal）按“极限状态分项系数法”进行设计，其设计的极限状态分构件承载力极限状态和正常使用极限状态。（1）承载力极限状态（limitstateofbearingcapacity）：1）整个挡土墙或挡土墙的一部分失去刚体平衡;2）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破坏，或因超过塑性变形而不适于继续承载；3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡极限状态分项荷载系数（partialcoefficientforloads）见表6-11第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆3、挡土墙的设计原则（designprincipal）按“极限状态分项系数法”进行设计，其设计的极限状态分构件承载力极限状态和正常使用极限状态。（2）正常使用极限状态（serviceabilitylimitstate）：1）影响正常使用或外观变形；2）影响正常使用的耐久性局部破坏；3）影响正常使用的其他待定状态。极限状态的分项荷载系数除Ep取0.5外，其余均取1.0（3）合力偏心距计算时的极限状态（eccentricityofresultantforce）分项荷载系数取值同正常使用极限状态。第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆4、挡土墙的设计荷载（designload），其它见规范JTGD30第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计◆5、挡土墙的荷载分项系数（partialcoefficientforload） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆6、挡土墙稳定性验算（stabilityanalysis)含：抗滑稳定性验算(stabilityagainstsliding)抗倾覆稳定性验算(stabilityagainstoverturning)（1）抗滑稳定性验算(checksforsliding)目的：检查基底在土压力、自重等作用下的摩阻力抵抗挡土墙滑动的能力。第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科（1）抗滑稳定性验算-保证基底摩阻力低抗滑移力(checksforsliding)第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科（2）抗倾覆稳定性验算(checksforoverturning)目的：检查墙身绕墙趾向外转动倾覆的抵抗能力。第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科（2）抗倾覆稳定性验算－保证抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力(checksforoverturning)第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科（3）挡土墙稳定性验算要求(requirementsofstabilityanalysis）第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科7、基底应力及合力偏心距验算(basestressandeccentricityofresultantforce）第五节挡土墙设计①② SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计③ SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计④基础的容许承载力(allowablebearingcapacity)岩石地基的承载力较高，一般不会产生不均匀沉陷(non-uniformsettlement)。土质地基较为复杂，其承载力与地基的物理力学性质、地面形态、基础埋置深度、基底倾斜度等有关，可根据地质调查、钻探试验及既有建筑物的调查对比分析确定。如： SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计④基础的容许承载力(allowablebearingcapacity) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计④基础的容许承载力(allowablebearingcapacity) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择1～2个控制断面进行验算，如墙身底部、二分之一墙高处、上下墙(凸形及衡重式墙)交界处。根据《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》的规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。◆8、墙身截面强度验算(checksforwallsectionstrength)验算断面的选择第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆9、增加挡土墙稳定性的措施(measurestoincreasestabilityofretainingwall)（1）增加抗滑稳定性的方法(measurestoincreasestabilityagainstsliding)1）设置倾斜基底(slopingbase)2）采用凸榫形基础(tenonfoundation)第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆9、增加挡土墙稳定性的措施（2）增加抗倾覆稳定性的方法(measurestoincreasestabilityagainstoverturning)1）展宽墙趾(extendtoe)2）改变墙面及墙背坡度(changeslope)3）改变墙身断面类型(changetypesofwallsection)第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计◆10、重力式挡土墙设计(designofgravityretainingwall)下一页下一页 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计◆10、重力式挡土墙设计(designofgravityretainingwall) SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计下一页下一页后页 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计下一页 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计后页 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第五节挡土墙设计 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆1、薄壁式挡土墙（thinplateretainingwall）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（cantileverretainingwall）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（counterfortretainingwall）；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。第六节轻型挡土墙（light-typeretainingwall） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙1、薄壁式挡土墙（thinplateretainingwall）悬臂式和扶壁式结构示意图 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙1、薄壁式挡土墙（thinplateretainingwall）悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性（structuralstability）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，一般用于填方路段作路肩墙或路堤墙使用。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科悬臂式挡土墙结构受力示意第六节轻型挡土墙◆1、薄壁式挡土墙（thinplateretainingwall）悬臂式挡土墙结构示意 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙1、薄壁式挡土墙（thinplateretainingwall）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。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆2、锚定式挡土墙（anchoredretainingwall）锚定式挡土墙也属于轻型挡土墙，通常包括锚杆式和锚定板式两种。锚杆式挡土墙（anchorageretainingwall）主要由预制的钢筋混凝土立柱和挡土板构成墙面、与水平或倾斜的钢锚杆联合作用支挡土体，主要是靠埋置于岩土中的锚杆的抗拉力拉住立柱保证土体稳定的。锚定板式挡土墙（anchorslabretainingwall）则将锚杆换为拉杆，在其土中的末端连上锚定板。它不适于路堑，路堤施工容易实现。第六节轻型挡土墙 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙3、锚定式挡土墙特点（characteristicofanchoredretainingwall）(1)结构质量轻，使挡土墙的结构轻型化，与重力式挡土墙相比，可以节约大量的圬工和节省工程投资；(2)利于挡土墙的机械化、装配化施工，可以减轻笨重的体力劳动，提高劳动生产率；(3)不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。缺点（shortage）：施工工艺（constructiontechnology）要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，且要耗用一定的钢材。使用场合（application）：一般适用于岩质路堑地段（stonecuttingsection），但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙4、锚杆抗拔力（anchorpulloutresistance）锚杆抗拔力的确定是锚杆挡土墙设计的基础，它与锚杆锚固的形式、地层的性质、锚孔的直径、有效锚固段的长度及施工方法、填注材料等因素有关。锚杆的类型（typesofanchor）摩擦型灌浆锚杆；（frictionalgroutedbolt）扩孔型灌浆锚杆（holegroutedbolt） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科1）锚杆式挡土墙（anchorageretainingwall）第六节轻型挡土墙锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结构物联结，另一端通过钻孔、插人锚杆、灌浆、养护等工序锚固在稳定的地层中，以承受土压力对结构物所施加的推力，从而利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科b)壁板式1）锚杆式挡土墙（anchorageretainingwall）第六节轻型挡土墙a)柱板式 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科2）锚定板式挡土墙（anchorslabretainingwall）第六节轻型挡土墙锚定板挡土墙按墙面结构形式分为柱板式和壁板式两种。柱板式挡土墙的墙面由肋柱与挡土板拼装而成，根据运输和吊装能力可采用单根柱，也可以分段拼接，上下肋柱之间用榫连接。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它利用拉筋与土之间的摩擦作用，把土的侧压力削减到土体中，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。加筋土挡土墙属于柔性结构（flexiblestructure），对地基变形适应性大，建筑高度也可很大，适用于填土路基；但须考虑其挡板后填土的渗水稳定及地基变形对其影响，需要通过计算分析选用。第六节轻型挡土墙 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙加筋体面板基础埋置深度错台与垫层横断面图加筋土桥台类型图：a)整体式；b)内置组合式；c)外置组台式◆5、加筋土挡土墙加筋土挡土墙桥台（abutment）的基本类型和基础的基本要求 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）常见的加筋土挡土墙形式有下列几种：(1)单面式加筋土挡土墙(singlereinforcedretainingwall)；(2)双面式加筋土挡土墙(doublereinforcedretainingwall)，双面式中又分为分离式、交错式以及对拉式加筋土挡土墙；(3)台阶式加筋土挡土墙(steppedreinforcedretainingwall)(4)无面板加筋墙(no-panelreinforcedretainingwall)。加筋土示意图 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙5、加筋土挡土墙加筋体构造与材料(constructionandmaterial）（1）横断面和面板加筋体横断面形式加筋土面板形式 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）（2）填料（filling）填料是加筋体的主要材料，由它与加筋产生摩擦力。要求：易于填筑与压实能与拉筋产生足够的摩擦力；满足化学与电化学要求；水稳定性好。通常填料优先选择具有一定级配、透水性好的砂类土、碎(砾)石类土。－－摩擦力大粗粒料中不得含有尖锐棱角，以免在压实过程中压坏拉筋。当采用黄土、粘性土及工业废渣时应做好防水、排水设施和确保压实质量等。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）（3）拉筋（stud）①抗拉能力强，延伸率小，蠕变小，不易产生脆性破坏；②与填料之间具有足够的摩擦力；③耐腐蚀和耐久性能好；④具有一定的柔性，加工容易，接长及与墙面板连接简单；⑤使用寿命长，施工简便。(4)拉筋种类：钢带；钢筋混凝土带；聚丙烯土工带；钢塑复合带。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）加筋体填料压实度要求（degreeofcompaction）第六节轻型挡土墙 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科加筋体筋带的断面积、长度以及加筋体的稳定性，应通过加筋体内部和外部的稳定性分析确定。加筋体中活动区与稳定区（stableandactivearea）加筋挡土墙总体平衡法验算◆5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）加筋土挡土墙结构计算（calculationofstructure）第六节轻型挡土墙 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）内部稳定性（internalstability）加筋土挡土墙内部稳定性有关的破坏形式有以下两种：（1）由于拉筋开裂造成的断裂（2）由于拉筋与填土之间结合力不足造成的加筋体断裂 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）外部稳定性（externalstability）加筋土挡土墙的外部稳定性与工程的地基土(承载能力、沿基础底面滑动等)和工程相连的整体土层等有关，其破坏形式有：(1)加筋土挡土墙与地基间的摩阻力不足或墙后土体的侧向推力过大所引起的滑移，如a)；(2)加筋土挡土墙被墙后土体的侧向推力所倾覆，如b)；(3)由于地基承载力不足或不均匀沉降引起的倾斜，如c)；(4)加筋土挡土墙及墙后土体出现整体滑动，如d)。 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第六节轻型挡土墙5、加筋土挡土墙（reinforcedretainingwall）外部稳定性（externalstability） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第七节其他支挡结构alternativeretainingwalls边坡锚固（anchorageofsideslope）土钉支护（soilnailing）抗滑桩（anti-slidepile） SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科小组讨论请分析库仑（Coulomb）法的适用条件，对破坏棱体ABC进行受力分析，绘制平衡力三角形，并对土压力的反力E在主动土压力和被动土压力情况下的极值选择进行分析。同时讨论地震力的平衡力三角形绘制要求！SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科练习与讨论1、路基的防护与加固的设施主要有哪些？2、边坡坡面植物防护有哪些主要方法？各适宜怎样的水流冲刷速度？边坡坡面工程防护有哪些主要形式？石砌护坡是否需要考虑其结构受力？3、冲刷的间接防护有哪些种类？如何应用？4、请说出库仑土压力理论在路基挡土墙计算中的几个基本假设及该理论的适宜使用场合。5、公路挡土墙计算中主要考虑何种压力？为什么？6、挡土墙土压力计算中如何考虑车辆荷载的作用？7、挡土墙纵向布置有哪些主要内容？8、挡土墙设置排水措施的主要目的及其作用？挡土墙排水措施所包括的主要项目有哪些？挡土墙泄水孔设置要考虑什么要求？为什么干砌挡土墙不设泄水孔？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科练习与讨论9、对土质地基，挡土墙埋置深度一般应满足哪些要求？10、何谓挡土墙的主要力系？它包括哪些项目？请用示意图表示一般地区、非浸水挡土墙的主要力系。11、路基挡土墙计算中，破裂面交于荷载中部和交于路基顶面荷载内侧或外侧的土压力计算方法有何异同点？12、路肩墙和路堤墙的主动土压力计算有何异同点？13、何种情况下会出现第二破裂面？14挡土墙抗滑稳定、抗倾覆稳定或基地承载力不足时，应分别采用哪些改进措施？15、当作用于挡土墙基底合力偏心矩大于规定值时该怎办？16、季节性浸水地区挡土墙设计时，与一般挡土墙设计相比，还需多考虑哪些具体因素？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科 SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科练习与讨论17、薄壁式挡土墙有何结构特点及主要类型？18、加筋土挡土墙的主要组成部分、结构性质及其作用原理、适用于何种形式的路基？19、提高加筋土挡土墙承载能力的方法？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科