路基与支挡结构及桩基设计指导书.doc

PAGE PAGE 11 路基支挡结构设计 作者：海伯利安 第一章 悬臂式挡土墙 绪 论 悬臂式挡土墙的一般形式如图（1-1）所示，它是由立壁（墙面板）和墙底板（包括墙趾板和墙踵板）组成，呈倒“T字形”，具有三个悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。 悬臂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，而且墙趾板也显著地增大了抗倾覆稳定性，并大大减小了基底应力。它的主要特点是构造简单、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。但是需耗用一定数量的钢材和水泥，特别是墙高较大时，钢材用量急剧增加，影响其经济性能。一般情况下，墙高6m以内采用悬臂式。它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。 悬臂式挡土墙在国外已广泛使用，近年来，在国内也开始大量应用。 土压力计算 悬臂式挡土墙是以墙踵与墙顶的连线为假想墙背计算土压力。 库伦土压力法 悬臂式挡土墙土压力一般可采用库伦土压力理论计算，特别是填土表面为折线或有局部荷载作用时。由于假想墙背AC倾角较大，如图（1-2）。当墙身向外移动，土体达到主动极限平衡状态时，往往会产生第二破裂面CD。若不出现第二破裂面则按一般库伦理论计算作用于假想墙背AC上的土压力， 此时墙背摩擦角。 图1-2 库仑土压力法 若出现第二破裂面则应按第二破裂面法来计算土压力。当验算地基承载力、稳定性、墙底板截面内力时，以假想墙背AC为计算墙背来计算土压力，将计算墙背与实际墙背间的土体重力作为计算墙体的一部分。 朗金土压力法 填土表面为一平面或其上有均匀荷载作用时，也可采用朗金土压力理论来计算土压力，如图（1-3）所示。按朗金理论计算的土压力作用于通过墙踵的竖直面AC上，在立壁和墙踵板设计时，应将分成两部分，一是作用于竖直面AB上的土压力；二是作用于竖直面BC上的土压力。、和方向平行于填土表面，其大小以及对墙踵C点的力臂按下列公式计算： （1-1） （1-2） （1-3） （1-4） （1-5） （1-6） 式中：——朗金主动土压力系数； ——填土容重（KN/）。 图1-3 朗金土压力法 悬臂式挡墙设计 悬臂式挡墙设计，包括墙身构造设计、寺身截面尺寸的拟定、结构稳定性和基底应力验算以及墙身配筋计算、裂缝开展宽度验算等。 一、墙身构造设计 1、悬臂式挡土墙分段长度不应大于15m，段间设置沉降缝和伸缩缝。 2、立壁如图1-1所示，为便于施工，立壁内侧(即墙背)宜做成竖直面，外侧(即墙面)坡度宜陡于1:0.1，一般为1:0.02～1:0.05，具体坡度值应根据立壁的强度和刚度要求确定，当挡土墙高度不大时，立壁可做成等厚度。墙顶宽度不得小于0.2m；当墙较高时，宜在立壁下部将截面加宽。 3、墙底板如图1-1所示，墙底板一般水平设置，底面水平。墙趾板的顶面一般从与立壁连接处向趾端倾斜。墙踵板顶面水平，但也可做成向踵端倾斜。墙底板厚度不应小于0.3m。 墙踵板宽度由全墙抗滑稳定性确定，并具有一定的刚度，其值宜为墙高的1/4~1/2，且不应小于0.5m。墙趾板的宽度应根据全墙的抗倾覆稳定、基底应力（即地基承载力）和偏心距等条件来确定，一般可取墙高的1/20~1/5。墙底板的总宽度B一般为墙高的（0.5~0.7）倍。当墙后地下水位较高，且地基为承载力很小的软弱地基时，B值可增大到1倍墙高或者更大。 4、混凝土材料与保护层。悬臂式挡土墙的混凝土强度等级不得低于C20，钢筋可选用I~IV级或5号钢筋，受力钢筋的直径不应小于12mm。钢筋混凝土的保护层厚度a，在立壁的外侧a30mm、内侧a50mm；墙底板a75mm。 二、墙身截面尺寸的拟定 （一）墙底板宽度 悬臂式挡土墙的整体稳定性通常取决于墙底板的宽度，增大墙底板宽度，可以提高挡土墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性，减少基底应力。墙底板的宽度B可分为三部分：墙趾板宽度、立壁底部宽度和墙踵板宽度，即,如图（1-3）所示。 图1-5 墙踵板宽度计算图式 1、墙踵板宽度 墙踵板宽度是根据挡土墙抗滑稳定性的要求确定的，其抗滑稳定系数为： 竖向力包括墙身自重G、墙踵板上方的