擋土墻土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1．1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是教學(xué)計(jì)劃最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的土木工程基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)或科學(xué)研究的綜合訓(xùn)練，是前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和拓展，是培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的重要階段。</p>

2、;<p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完培養(yǎng)計(jì)劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類必修和選修專業(yè)課程之后，較為集中和專一地培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，分析和解決實(shí)際問題的能力。和以往的理論教學(xué)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)诮處熤笇?dǎo)下，獨(dú)立地、系統(tǒng)地完成一個(gè)工程設(shè)計(jì)，以及能掌握一個(gè)工程設(shè)計(jì)的全過程，學(xué)會(huì)考慮問題，分析問題和解決問題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的專業(yè)知識(shí)，有所創(chuàng)新。</p><p>　　

3、1．2畢業(yè)設(shè)計(jì)課題——擋土墻的概述</p><p>　　公路擋土墻是用來支承路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。在路基工程中，擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡，減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基，并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害。在山區(qū)公路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。</p><p>　　路基在遇到下列情況時(shí)可考慮修建擋土墻：</p><p&

4、gt;<b>　　陡坡地段；</b></p><p>　　巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段；</p><p>　　為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段；</p><p>　　可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)地段；</p><p><b>　　高填方地段；</b></p><p>　　水流

5、沖刷嚴(yán)重或長期受水浸泡的沿河路基地段；</p><p>　　為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農(nóng)田的地段。</p><p>　　在考慮擋土墻的設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)與其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。例如，采用路堤或路肩擋土墻時(shí)，常與棧橋或填方等進(jìn)行方案比較；采用路塹或山坡?lián)跬翂r(shí)，常與隧道、明洞或刷緩邊坡等方案進(jìn)行比較，以求工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。</p><p>　　1．3擋土墻的類型及適用

6、條件</p><p>　　擋土墻類型的劃分方法較多，一般以擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分類為主，常見的擋土墻形式有：重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。各類擋土墻的適用范圍取決于墻址地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施工方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)等因素。</p><p>　　1．3．1重力式擋土墻</p><p>　　重力式擋土墻一般由塊

7、石或混凝土材料砌筑。重力式擋土墻是靠墻身自重保證墻身穩(wěn)定的，因此，墻身截面較大，適用于小型工程，通常墻高小于8米，但結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，能就地取材，因此廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。</p><p>　　1．3．2懸臂式擋土墻</p><p>　　當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差或缺少石料而墻又較高時(shí)，通常采用懸臂式擋土墻，一般設(shè)計(jì)成L型，由鋼筋混凝土建造，墻的穩(wěn)定性主要依靠墻踵懸臂以上土重來維持。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋以

8、承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小。</p><p>　　1．3．3扶壁式擋土墻</p><p>　　由墻面板、墻趾板、墻踵板和扶肋組成，即沿懸臂式擋土墻的墻長方向，每隔一定距離增設(shè)一道扶肋，把墻面板和墻踵板連接起來。適用于缺乏石料的地區(qū)或地基承載力較差的地段。當(dāng)墻高較高時(shí)，比懸臂式擋土墻更為經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　1．3．4錨定板及錨桿式擋土墻</p>

9、<p>　　錨定板擋土墻是由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋置在填土中的錨定板在現(xiàn)場拼裝而成，依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力維持其自身穩(wěn)定。與重力式擋土墻相比，具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造價(jià)低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于地基承載力不大的地區(qū)。設(shè)計(jì)時(shí)，為了維持錨定板擋土墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力平衡，必須保證錨定板結(jié)構(gòu)周圍的整體穩(wěn)定和土的摩阻力大于由土自重和荷載產(chǎn)生的土壓力。錨桿式擋土墻是利用嵌入堅(jiān)實(shí)巖層的灌漿錨桿作為拉桿的一種擋土結(jié)

10、構(gòu)。</p><p>　　1．3．5加筋土擋土墻</p><p>　　由墻面板、拉筋和填土三部分組成，借助于拉筋于填土間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土體。即是柔性結(jié)構(gòu)，可承受地基較大的變形；又是重力式結(jié)構(gòu)，可承受荷載的沖擊、振動(dòng)作用。施工簡便、外形美觀、占地面積小、而且對(duì)地基的適應(yīng)性強(qiáng)。適用于缺乏石料的地區(qū)和大型填方工程。</p><p><b&

11、gt;　　1．3．6 土釘墻</b></p><p>　　土釘墻是有面板、土釘與邊坡相互作用形成的支擋結(jié)構(gòu)。它適用于一般地區(qū)土質(zhì)及破碎軟巖質(zhì)地段，也可置于樁板擋土墻之間支擋巖土以保證邊坡穩(wěn)定。</p><p>　　土釘墻面層為噴射混凝土中間夾鋼筋網(wǎng)，土釘要和面板有效連接，外端設(shè)鋼墊板或加強(qiáng)鋼筋通過螺絲端桿錨具或焊接進(jìn)行連接。</p><p>　　1．4

12、設(shè)計(jì)給定的工程地質(zhì)條件</p><p>　　圖1 地形地質(zhì)條件圖</p><p>　　設(shè)計(jì)資料：黃土覆蓋厚度 3.0m-6.0m</p><p>　　黃土性質(zhì)：含水率 9%-14% 重度 =13.6-15.7</p><p>　　紅層軟巖風(fēng)化物：呈碎礫狀，其中夾雜沙礫約35%</p><p>　　松散，含水率估計(jì) 5%

13、-8%，重度=18.2-19.3，粘聚力C=0。內(nèi)摩擦角=31度。墻背填土的重度為14.2,墻背摩擦角取為8度，基底摩擦系數(shù)為0.5,碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值等于800 kPa。擋土墻使用材料漿砌塊石的容重24，鋼筋混凝土的容重為25。</p><p>　　1．5支擋結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)</p><p>　　該路基支擋工程的總體方案是：在保證工程質(zhì)量的前提下，盡可能地優(yōu)化方案，節(jié)約支擋結(jié)構(gòu)的造價(jià)，降低

14、施工難度，加快施工進(jìn)程。綜合分析考慮建筑場地的地理地質(zhì)條件及工程特性，確定最為經(jīng)濟(jì)合理的擋土墻形式有重力式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種。為了確保設(shè)計(jì)的節(jié)約經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，將對(duì)這兩種擋土墻形都進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其結(jié)構(gòu)形式，以及所用材料、截面尺寸、配筋等，然后進(jìn)行造價(jià)工程量的比較分析，最終確定一種最佳方案作為施工設(shè)計(jì)。</p><p>　　1．6 墻后回填土的選擇</p><p>　　根據(jù)土壓力理

15、論分析可知，不同的土質(zhì)對(duì)應(yīng)的土壓力是不同的。擋土墻設(shè)計(jì)中希望土壓力越小越好，這樣可以減小墻的斷面，節(jié)省土石方量，從而降低造價(jià)。</p><p>　?。?）理想的回填土。卵石、礫砂、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角較大，主動(dòng)土壓力系數(shù)小，則作用在擋土墻上的土壓力就小，從而節(jié)省工程量，保持穩(wěn)定性。因此上述粗顆粒土為擋土墻后理想的回填土。本設(shè)計(jì)采用此類型的填土，且回填土粘聚力等于零，墻后填土分層夯實(shí)，以提高填土質(zhì)量。</p&

16、gt;<p>　?。?）可用的回填土。細(xì)砂、粉砂、含水量接近最佳含水量的的粉土、粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土，如當(dāng)?shù)責(zé)o粗顆粒，外運(yùn)不經(jīng)濟(jì)。</p><p>　?。?）不宜采用的回填土。凡軟粘土、成塊的硬粘土、 膨脹土和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時(shí)或雨季吸水膨脹將產(chǎn)生額外的土壓力，導(dǎo)致墻體外移，甚至失去穩(wěn)定，故不能用作墻的回填土。</p><p>　　第二章 公路

17、擋土墻設(shè)計(jì)</p><p>　　2．1 邊坡穩(wěn)定性分析</p><p>　　為了準(zhǔn)確把握擬建擋土墻后土體的穩(wěn)定性及土壓力情況，首先要對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。</p><p>　　由設(shè)計(jì)給定的工程地質(zhì)條件可知，擬建的擋土墻后土體為松散的碎礫石土，其粘聚力為零，即該土坡為無粘性土土坡，必須按照無粘性土土坡的穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行分析。</p><p>

18、　　無粘性土形成的土坡，產(chǎn)生滑坡時(shí)其滑動(dòng)面近似于平面，常用直線滑動(dòng)面分析土坡的穩(wěn)定性。均質(zhì)的無粘性土坡顆粒間無粘聚力，只要坡面上的土體能保持穩(wěn)定，那么整個(gè)土坡便是穩(wěn)定的。</p><p>　　土坡的穩(wěn)定性用土坡穩(wěn)定安全系數(shù)來表示，抗剪力與抗切拉之比即為土坡穩(wěn)定安全系數(shù)：</p><p><b>　　K=</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)范，邊

19、坡工程等級(jí)為二級(jí)的土坡，采用直線式滑動(dòng)法分析的土坡，安全穩(wěn)定系數(shù)K取1.30，故該土坡的穩(wěn)定坡角可以求出：</p><p>　　其中 為土坡的安全穩(wěn)定坡角。</p><p>　　顯然，所得的穩(wěn)定坡角較小，與實(shí)際條件中約為60度的邊坡相距甚大，因此該土坡是不穩(wěn)定的，為了得到一個(gè)穩(wěn)定的土坡，若不采取擋墻支護(hù)，則需要放緩坡，而實(shí)際的工程地質(zhì)條件給定的坡高較高，放緩坡所需要的挖方量巨大，明顯不經(jīng)濟(jì)

20、，所以放緩坡不合適，必須采取擋墻支護(hù)。</p><p>　　2．2 重力式擋土墻的設(shè)計(jì)</p><p>　　重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定，它是我國目前最常用的一種擋土墻形式。重力式擋土墻多用漿砌片石砌筑，缺乏石料地區(qū)有時(shí)可用混凝土預(yù)制塊作為砌體，也可直接用混凝土澆筑，一般不配鋼筋，或只在局部范圍配置少量鋼筋，這種擋土墻形式簡單，施工方便，可就地取材，適用性強(qiáng)，因

21、而應(yīng)用廣泛。</p><p>　　由已知設(shè)計(jì)資料和工程地質(zhì)條件，所設(shè)的重力式擋土墻墻高9米，頂寬1米，底寬5米，選擇漿砌塊石砌筑，墻背垂直，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 重力式擋土墻的截面尺寸圖</p><p>　　2．2．1土壓力計(jì)算</p><p><b>　　墻體自重W = </b></p&

22、gt;<p>　　根據(jù)擬建擋土墻的條件漿砌塊石，查得墻背摩擦角為，此處取，墻后填土傾斜，=25， 則查表可知主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka=0.46,墻后填土選擇為黃土，容重為13.6~15.7kN/m,取為14.2kN/m。所以</p><p><b>　　土壓力的豎向分力：</b></p><p><b>　　土壓力的水平分力：</b>&

23、lt;/p><p>　　2．2．2抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　2．2．3抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p>　　求出作用在擋土墻上諸力對(duì)墻趾O點(diǎn)的力臂：</p><p><b>　　自重W的力臂：</b></p><p>　　將擋墻的截面分為一個(gè)矩形和一個(gè)三角形分別計(jì)算自重：</p>

24、;<p>　　如圖所示，得各自力臂：</p><p>　　Eay的力臂：b=5.0m</p><p>　　Eax的力臂：h=3.0m</p><p>　　應(yīng)用公式可得抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)：</p><p>　　2．2．4地基承載力驗(yàn)算</p><p>　?、僮饔迷诨A(chǔ)底面上總的豎向力：</p>

25、<p>　　N=W+Eay=648+90.5=738.5KN/m</p><p>　?、诤狭ψ饔命c(diǎn)與墻前趾O點(diǎn)的距離：</p><p><b>　　③偏心距：</b></p><p><b>　?、芑走吘壛Γ?lt;/b></p><p>　?、菀鬂M足下列公式： </p>

26、;<p>　　由于基底為碎石土，密實(shí)狀態(tài)下，基底的承載力f=800kPa.</p><p>　　所以〈f=800kPa</p><p>　　基底平均應(yīng)力及最大壓力均滿足要求。</p><p>　　最終確定擋土墻的尺寸：頂寬1.0m,底寬5.0m。</p><p>　　2．3 扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì)</p><p&

27、gt;　　扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)、墻身截面尺寸的擬定，墻身穩(wěn)定性和基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算、墻身配筋設(shè)計(jì)和裂縫開展寬度等。</p><p>　　2．3．1墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)</p><p>　　扶壁式擋土墻墻高不宜超過15m，一般在9—10m左右，段長度不宜大于20m，扶肋間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性要求確定，一般為1/4—1/2墻高，每段中宜設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上的扶肋，扶肋厚度一般為扶肋

28、間距的1/10—1/4，但不應(yīng)該小于0.3m。采用隨高度逐漸向后加厚的變截面，也可以采用等厚式，以便于施工。</p><p>　　墻面板寬度和墻底板的厚度與扶肋間距成正比，墻面板頂寬不得小于0.2m，可采用等厚的垂直面板。墻踵板寬一般為墻高的1/4—1/2，且不小于0.5m。墻趾板寬宜為墻高的1/20—1/5，墻底板板端厚度不小于0.3m。</p><p><b>　　如圖2-1

29、所示。</b></p><p>　　2．3．2截面尺寸擬定</p><p>　　根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》及工程地質(zhì)條件，此扶壁式擋土墻墻高擬定為H=10m,分段長度為20m,扶肋間距L=4m,扶肋寬度0.6m。墻面板頂寬b=300m,為了利于施工，采用等厚垂直面板，墻底板板端厚度0.4m,墻踵板寬度B1=1m。</p><p>　　a)

30、 b)</p><p>　　圖2-1 扶壁式擋土墻構(gòu)造（單位cm）</p><p>　　a) 平面圖； b)橫斷面圖</p><p>　　2．3．3 土壓力的計(jì)算</p><p>　　圖2-2 主動(dòng)土壓力計(jì)算圖</p><p><b>　　其中

31、，，。</b></p><p>　　如圖2所示，扶壁式擋土墻墻背垂直，BC為開挖后的土坡坡面，作為第一破裂面，BC與垂直方向的夾角為25度，ADBC即為破裂棱體。這個(gè)棱體作用著三個(gè)力，即破裂棱體的自重W，主動(dòng)土壓力的反力Ea，破裂面的反力R。其中Ea的方向與墻背成角，由工程地質(zhì)條件所給得=，且偏于阻止棱體下滑的方向。R的方向與破裂面法線成角，同樣偏于阻止棱體下滑的方向。由于棱體處于平衡狀態(tài)，因此力的三

32、角形閉合。從力的三角形中可得：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　根據(jù)前面計(jì)算得的穩(wěn)定坡角，此處的擋墻后填土坡度擬定為25度，填土的重度為,則：</p><p><b>　　其中 。</b></p><p><b>　　所以，算得。</b></

33、p><p><b>　　主動(dòng)土壓力反力。</b></p><p>　　2．3．4 墻面板設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.計(jì)算模型與計(jì)算荷載</p><p>　　墻面板計(jì)算通常取扶肋中到扶肋中或跨中到跨中的一段為計(jì)算單元，視為固支于扶肋及墻踵板上的三向固支板，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，一般作簡化近似計(jì)算。計(jì)算時(shí)，將其沿墻高或墻長劃分為

34、若干單位寬度的水平板條與豎向板條，假設(shè)每一個(gè)單位條上作用均布荷載，其大小為該條單位位置處的平均值，近似按支承于扶肋的連續(xù)板來計(jì)算水平板條的彎矩和剪力，按固支于墻底板上的剛架梁來計(jì)算豎向板條的彎矩。</p><p>　　墻面板的荷載僅考慮墻后主動(dòng)土壓力的水平分力，而墻自重、土壓力豎向分力及被動(dòng)土壓力等均不考慮。</p><p><b>　　其中土壓應(yīng)力為：</b><

35、;/p><p>　　圖2-3 墻面板簡化土應(yīng)壓力圖</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（）</b></p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p><b>　　2. 水平內(nèi)力</b>&

36、lt;/p><p>　　根據(jù)墻面板計(jì)算模型，水平內(nèi)力計(jì)算簡圖如圖2-4所示。</p><p>　　各內(nèi)力分別為： </p><p>　　支點(diǎn)負(fù)彎矩： </p><p>　　支點(diǎn)剪力： </p><p><b>　　跨中正彎矩：</b>

37、</p><p><b>　　邊跨自由端彎矩：</b></p><p>　　其中，為扶肋間凈距。</p><p>　　圖2-4 墻面板的水平內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　a) 計(jì)算模型；b)荷載的作用圖； c) 設(shè)計(jì)彎矩圖。</p><p>　　墻面板承受的最大水平正彎矩及最大水平負(fù)彎矩在豎直方

38、向上分別發(fā)生在扶肋跨中的1/2H1處和扶肋固支處的第三個(gè)H1/4處，如圖2-5所示。</p><p>　　設(shè)計(jì)采用的彎矩值和實(shí)際彎矩值相比是安全的，如圖4-c)所示。例如，對(duì)于固端梁而言，當(dāng)它承受均布荷載時(shí)，其跨中彎矩應(yīng)為，但是，考慮到墻面板雖然按連續(xù)梁計(jì)算，然而它們的固支程度并不充分，為安全起見，故設(shè)計(jì)值按式確定。</p><p><b>　　3．豎直彎矩</b>&

39、lt;/p><p>　　墻面板在土壓力的作用下，除了上述的水平彎矩外，將同時(shí)產(chǎn)生沿墻高方向的豎直彎矩。其扶肋跨中的豎直彎矩沿墻高的分布如圖5所示。負(fù)彎矩出現(xiàn)在墻杯一側(cè)底部H1/4范圍內(nèi)，正彎矩出現(xiàn)在墻面一側(cè)，最大值在第三個(gè)H1/4段內(nèi)，其最大值可近似按下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　豎直負(fù)彎矩：</b></p><p>　　圖2-5

40、墻面板跨中及扶肋處的彎矩圖</p><p>　　a)跨中彎矩 b)扶肋處彎矩</p><p><b>　　豎直正彎矩：</b></p><p>　　沿墻長方向（縱向），豎直彎矩的分布如圖6所示，呈拋物線形分布。設(shè)計(jì)時(shí)，可采用中部2l/3范圍內(nèi)的豎直彎矩不變，兩端各l/6范圍內(nèi)的豎直彎矩較跨中減少一半的階梯形分布。</p>

41、<p>　　圖2-6 墻面板豎直彎矩圖</p><p>　　a)豎直彎矩沿墻高分布；b)豎直彎矩沿墻縱向分布</p><p>　　4. 扶肋外懸臂長度l’的確定</p><p>　　扶肋外外懸臂節(jié)長l’，可按懸臂梁的固端彎矩與設(shè)計(jì)用彎矩相等求得，即：</p><p>　　2．3．5墻踵板設(shè)計(jì)計(jì)算</p><

42、;p>　　1. 計(jì)算模型和計(jì)算荷載</p><p>　　墻踵板可視為支承于扶肋上的連續(xù)板，不計(jì)墻面板對(duì)它的約束，而視其為鉸支。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，可將墻踵板順墻長方向劃分為若干單位寬度的水平板條，根據(jù)作用于墻踵板上的荷載，對(duì)每一個(gè)連續(xù)板條進(jìn)行彎矩，剪力計(jì)算，并假定豎向荷載在每一連續(xù)板條上的最大值均勻作用在板條上。</p><p>　　作用在墻踵板上的力有：計(jì)算墻背間與實(shí)際墻背的土重W1；墻踵

43、板自重W2；作用在墻踵板頂面上的土壓力豎向分力W3；作用在墻踵板端部的土壓力豎向分力W4；由墻趾板固端彎矩M1的作用在墻踵板上引起的等代荷載W5；以及地基反力等，如圖所示。</p><p>　　為了簡化計(jì)算，假設(shè)W3為中心荷載，W4是懸臂端荷載Ety所引起的，實(shí)際應(yīng)力呈虛線表示二次拋物線分布，簡化為實(shí)線表示的三角形分布；M1引起的等代荷載的豎向應(yīng)力近似地假設(shè)成圖7所示的拋物線形，其重心位于距固支端5/8B3處，

44、以其對(duì)固支端的力矩與M1相平衡，可得墻踵處的應(yīng)力。</p><p>　　將上述荷載在墻踵板上的引起的豎向應(yīng)力疊加，即可得到墻踵板的計(jì)算荷載。由于墻面板對(duì)墻踵板的支撐約束作用，在墻踵板與墻面板的銜接處，墻踵板沿墻長方向板條的彎矩為零，并向墻踵方向變形逐漸增大。故可近似假設(shè)沿墻踵板的計(jì)算荷載為三角形分布，最大值在踵點(diǎn)處。如圖2-7所示。</p><p><b>　　各部分應(yīng)力計(jì)算：

45、</b></p><p><b>　　，其中</b></p><p>　　是作用在BC面上的土壓力，所以。</p><p><b>　　所以，</b></p><p><b>　　所以，</b></p><p><b>　　，其中

46、</b></p><p>　　是作用在CD表面上的土壓力，所以</p><p><b>　　同樣的</b></p><p><b>　　所以，</b></p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　墻踵板固端處的計(jì)算彎矩M1

47、：</p><p><b>　　，其中</b></p><p><b>　　所以 </b></p><p><b>　　即 </b></p><p><b>　　求得</b></p><p><b>　　所以</b&

48、gt;</p><p>　　圖2-7墻踵板計(jì)算荷載圖式</p><p>　　a) 墻踵板受力圖；b)對(duì)墻踵板的作用；c)對(duì)墻踵板的作用；d)M1對(duì)墻踵板的作用；e)墻踵板法向應(yīng)力總和</p><p><b>　　上述中：</b></p><p>　　——作用在BC面上的土壓力（kN）；</p><p&

49、gt;　　——作用在CD面上的土壓力（kN）；</p><p>　　M1——墻趾板固端處的計(jì)算彎矩（kNm）;</p><p>　　——墻后填土和鋼筋混凝土的容重（Kn/m）;</p><p>　　——墻踵板厚度（m）；</p><p>　　——墻踵板端處的地基反力(kPa)。</p><p><b>　　2

50、.縱向內(nèi)力</b></p><p>　　墻踵板順墻長方向板條的彎矩和剪力計(jì)算與墻面板相同，各內(nèi)力分別為：</p><p><b>　　支點(diǎn)負(fù)彎矩：</b></p><p><b>　　支點(diǎn)剪力：</b></p><p><b>　　跨中正彎矩：</b></p&

51、gt;<p><b>　　邊跨自由端彎矩：</b></p><p><b>　　3. 橫向彎矩</b></p><p>　　墻踵板沿墻長方向（橫向）的彎矩由兩部分組成：</p><p>　?。?）在圖7-e所示的三角形分布荷載作用下產(chǎn)生的橫向彎矩最大值出現(xiàn)在墻踵板的根部。由于墻踵板的寬度通常只有墻高的1/3左

52、右，其值一般較小，對(duì)墻踵板橫向配筋不起控制作用，故不必計(jì)算此橫向彎矩。</p><p>　?。?）由于在荷載作用下墻面板與墻踵板有相反方向的移動(dòng)趨勢(shì)，即在墻踵板根部產(chǎn)生與墻面板的豎直彎矩縱向分布的相同。如圖2-6-b)所示。</p><p>　　2．3．6 扶肋設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1.計(jì)算模型與計(jì)算荷載</p><p>　　a)

53、 b) c)</p><p>　　圖2-8 扶肋計(jì)算圖式</p><p>　　扶肋可視為錨固在墻踵板上的T形變截面懸臂梁，墻面板則作為該T形梁的翼緣板，如圖2-8-a)所示，翼緣板的有效計(jì)算寬度由墻頂向下逐漸加寬，如圖2-8-a),b)所示，為了簡化計(jì)算，只考慮墻背主動(dòng)土壓力的水平分力，而扶肋和墻面板的自重以

54、及土壓力的豎向分力忽略不計(jì)。</p><p><b>　　2.剪力和彎矩</b></p><p>　　懸臂梁承受兩相鄰的跨中至跨中長度lw與墻面板高H1范圍內(nèi)的土壓力。在土壓力中，作用在AB面上的土壓力的水平分力作用下，產(chǎn)生的剪力和彎矩為：</p><p><b>　　當(dāng)時(shí)的：</b></p><p&g

55、t;　　如圖所示，計(jì)算長度Lw,按下式計(jì)算，且。</p><p><b>　　（中跨）</b></p><p><b>　?。☉冶劭纾?lt;/b></p><p><b>　　3. 翼緣寬度</b></p><p>　　扶肋的受壓區(qū)有效翼緣寬度bi, 墻頂部bi=b,底部b1=Lw

56、, 中間為直線變化，如圖9所示，即：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　2．3．7容許應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　扶壁式擋土墻的驗(yàn)算內(nèi)容包括抗滑移穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性，基底應(yīng)力及合力偏心距的驗(yàn)算。其驗(yàn)算方法與重力式擋土墻相同。</p><p><b>　　抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算</

57、b></p><p>　　擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性是指在土壓力和其他的荷載作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑移穩(wěn)定系數(shù)表示，即作用于擋土墻的抗滑力與實(shí)際下滑力之比。</p><p><b>　　其中。</b></p><p>　　（查得Ka=0.45）</p><p>　　以墻踵板的板端豎直面作為假想墻背，

58、則：</p><p>　　所以（查得基底摩擦系數(shù)為0.5）</p><p>　　故抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b>　　抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p>　　擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力，用抗傾覆系數(shù)Ko表示，即對(duì)墻趾的穩(wěn)定力矩之和與傾覆力矩之和的比值。（算得土壓力的

59、水平分力的力臂h=3.0m）則，</p><p>　　所以滿足抗傾覆穩(wěn)定性的要求。</p><p>　　地基承載力及偏心距的驗(yàn)算</p><p>　　為了保證擋土墻的基底應(yīng)力不超過地基的容許承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算。為了使擋土墻墻形結(jié)構(gòu)合理和避免發(fā)生不均勻的沉降，還應(yīng)控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。</p><p><b>　　

60、底面上的總豎向力</b></p><p>　　合力作用點(diǎn)與墻前趾的距離</p><p><b>　　偏心距</b></p><p><b>　　基底邊緣應(yīng)力</b></p><p><b>　　要求滿足下列公式</b></p><p>　　查

61、得在密實(shí)狀態(tài)下，碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值為700-900kPa,此處取=800kPa。</p><p>　　基底平均應(yīng)力和最大壓力均滿足要求。</p><p>　　所以，最初擬定的擋土墻截面尺寸即可作為實(shí)際擋土墻的尺寸。</p><p>　　2．3．8 配筋設(shè)計(jì)</p><p>　　扶壁式擋土墻墻面板，墻趾板按矩形截面受彎構(gòu)件配筋，而扶肋按變截面T

62、形梁配筋。</p><p><b>　　墻面板</b></p><p>　　墻面板的水平受拉鋼筋分為內(nèi)外側(cè)鋼筋兩種。</p><p><b>　?。?）水平受力鋼筋</b></p><p>　　內(nèi)側(cè)水平受拉鋼筋N2布置在墻面板靠填土一側(cè)，承受水平負(fù)彎矩，以扶肋處支點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)計(jì)算，全墻可分為3—4段。

63、</p><p>　　a.以墻面板中間H1/2的彎矩作為控制進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)算得M=-55KNM.</p><p>　　選用材料：以HRB335鋼筋作為受拉鋼筋，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)選用C20，查得,。</p><p>　　鋼筋保護(hù)層厚度C=30mm,估計(jì)選用鋼筋直徑為20mm。截面尺寸擬定為h=300mm,b取1米寬進(jìn)行設(shè)計(jì)。則截面有效高度h0=h-c-d/2=260mm

64、。</p><p>　　將以上的數(shù)據(jù)代入基本公式：</p><p><b>　　算得： </b></p><p>　　查《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》附表19得：</p><p><b>　　選配 </b></p><p><b>　　驗(yàn)算適用條件：</b

65、></p><p><b>　　驗(yàn)算滿足要求。</b></p><p>　　b.以墻面板頂H1/8處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)M=27.5KN/m.代入基本公式得：</p><p><b>　　求得： </b></p><p>　　同樣查得，選用，。驗(yàn)算滿足適用條件。</p>

66、<p>　　由以上的計(jì)算可知，墻面板內(nèi)側(cè)的受拉鋼筋分布為：墻頂H1/8，墻底H1/8范圍內(nèi)選配14的鋼筋，間距為250mm；墻面板中間的范圍選配22的鋼筋，間距為250mm。</p><p>　　外側(cè)受拉鋼筋N3布置在中間跨墻面板臨空一側(cè)，承受水平正彎矩，該鋼筋沿墻長方向通長布置。為方便施工，可在扶肋中心切斷，沿墻高可分為幾個(gè)區(qū)段進(jìn)行配筋，但區(qū)段不宜分得太多。</p><p&g

67、t;　　a.以墻面板的中間H1/2處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)M=33kNm.同樣代入基本公式得：</p><p>　　求得： 。</p><p>　　查表得：選配，。驗(yàn)算滿足適用條件。</p><p>　　b.以墻面板墻頂H1/8處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)M=16。5KNm。代入基本公式計(jì)算得：</p><p>　　此時(shí)，，故需按最

68、小配筋率進(jìn)行配筋，即：</p><p>　　查得選配，。驗(yàn)算滿足適用條件。</p><p>　　以上配筋計(jì)算可知，墻面板外側(cè)水平受拉鋼筋N2的分布為：全墻采用14的鋼筋，間距為250mm。</p><p><b>　?。?）豎向受力鋼筋</b></p><p>　　內(nèi)側(cè)豎向收里鋼筋N4布置在靠填土一側(cè)，承受墻面板的豎直負(fù)

69、彎矩，該筋向下伸入墻踵板不少于一個(gè)鋼筋錨固長度，向上在距離墻踵板頂高H1/4處加上一個(gè)鋼筋錨固長度處切斷，每跨中部2L/3范圍內(nèi)按跨中的最大豎直負(fù)彎矩MD配筋，靠近扶肋兩側(cè)各L/6部分按MD/2配筋。</p><p>　　跨中2L/3范圍內(nèi)的彎矩M=71.72kNm，代入基本公式得：</p><p><b>　　求得： </b></p><

70、p>　　查表得選配，。驗(yàn)算滿足適用條件。</p><p>　　靠近扶肋兩側(cè)L/6部分的彎矩M=MD/2=35.86kNm。</p><p>　　同樣代入基本公式求得：，。此時(shí)，</p><p>　　，故需按最小配筋率進(jìn)行配筋，由以上可知，選配的鋼筋為：，。</p><p>　　所以，由上可知，墻面板內(nèi)側(cè)豎向受力鋼筋的分布為：每跨中部2L

71、/3范圍采用18鋼筋，間距為250mm；靠近扶肋兩側(cè)L/6范圍內(nèi)采用14鋼筋，間距為250mm。</p><p>　　外側(cè)豎向受力鋼筋N5布置在墻面板的臨空一側(cè)，承受墻面板的豎向正彎矩，該鋼筋通長布置，兼作墻面板的分布鋼筋用。由于正彎矩較小M=17.93kNm，由上面的計(jì)算可知，需按最小配筋率進(jìn)行配筋，故墻外側(cè)的鋼筋布置為：全墻布置14鋼筋，間距為250mm。</p><p>　?。?）墻

72、面板與扶肋的U形拉筋</p><p>　　連接墻面板與扶肋的U形拉筋N6，其開口向扶肋的背側(cè)，該鋼筋每一支承受高度為拉筋間距水平板條的支點(diǎn)剪力Q，在扶肋水平方向通長布置。</p><p>　　由上面的計(jì)算可知，選配的U形鋼筋為14，承受拉力作用，每個(gè)扶肋上U形鋼筋的個(gè)數(shù)為：根。</p><p><b>　　2. 墻踵板</b></p&

73、gt;<p>　　墻踵板頂面橫向水平鋼筋N7,是為了墻面板承受豎直負(fù)彎矩的鋼筋N4得以發(fā)揮作用而設(shè)置的.該鋼筋位于墻踵板頂面,垂直于墻面板方向,其布置與鋼筋N4相同,該鋼筋一端插入墻面板一個(gè)鋼筋錨固長度,另一端伸至墻踵端,作為墻踵板縱向鋼筋N8的定位鋼筋,如鋼筋N7的間距很小,可以將其中一半在距墻踵端減一個(gè)鋼筋錨固長度處切斷。</p><p>　　墻踵板的頂面和底面縱向水平受拉鋼筋N8,N9,承受墻

74、踵板在扶肋兩端的負(fù)彎矩和跨中正彎矩.該鋼筋的切斷情況與N2,N3相同。</p><p>　　墻踵板的選用材料跟墻面板的相同,墻踵板厚度為0.4m,屬于基礎(chǔ), 所以混凝土保護(hù)層的厚度應(yīng)大于70mm,此處取為C=80mm.估計(jì)選配的鋼筋直徑為20mm,所以截面有效高度.</p><p>　　由前面的計(jì)算可知,墻踵板的支點(diǎn)負(fù)彎矩為M=-319.68kNm.帶入基本公式得:</p>

75、<p><b>　　求得:,.</b></p><p>　　查表得選配,.驗(yàn)算滿足適用條件.</p><p>　　跨中正彎矩M=191.8kNm,同樣可得:</p><p><b>　　,</b></p><p>　　查表得選配,,驗(yàn)算滿足適用條件.</p><p>

76、;　　連接墻踵板與扶肋之間的U形鋼筋N10,其開口向上.可在距墻踵板頂面一個(gè)鋼筋錨固長度處切斷,也可延至扶肋的頂面,作為扶肋兩側(cè)的分布鋼筋,在垂直于墻面板方向的鋼筋分布與墻踵板頂面縱向水平鋼筋N8相同.</p><p><b>　　3. 墻趾板</b></p><p>　　墻趾板的受力筋N1設(shè)置于墻趾板的底面,為了方便施工,將墻面板外側(cè)豎向受力筋N5彎曲作為墻趾板的

77、受力筋.</p><p><b>　　扶肋</b></p><p>　　扶肋背側(cè)的受拉筋N11,應(yīng)根據(jù)扶肋的彎矩圖,選擇2-3個(gè)截面,分別計(jì)算所需的拉筋根數(shù).為了節(jié)省混凝土,鋼筋N11可以多層排列,但不得多于3層,其間距應(yīng)滿足規(guī)范要求,必要時(shí)可采用束筋,各層鋼筋上端應(yīng)按不需此鋼筋的截面再延長一個(gè)鋼筋錨固長度,必要時(shí)可將鋼筋沿橫向彎入墻踵板的底面.</p>

78、<p>　　除受力鋼筋之外,還需要根據(jù)截面剪力配置箍筋,并按構(gòu)造要求布置構(gòu)造鋼筋.</p><p>　　2．4 施工設(shè)計(jì)方案比選</p><p>　　為了使支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加節(jié)約經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，對(duì)前面的兩種擋土墻設(shè)計(jì)所得進(jìn)行分析比較，選擇一種造價(jià)、工程量、施工工藝更為合理的方案作為施工設(shè)計(jì)。</p><p>　　由上設(shè)計(jì)計(jì)算所得可知，重力式擋土墻的截面尺

79、寸為頂寬1米，底寬5米，高9米，所使用的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20，估算材料用量可知，重力式擋土墻橫向沒延米所需的混凝土用量為27平米。由于該擋墻的尺寸較大，施工架設(shè)模板難度較大。</p><p>　　扶壁式擋土墻的截面尺寸為：墻面板高9.6米，厚度0.3米，墻底板寬4.3米，厚度0.4米，扶肋高9.6米，厚度0.6米，底寬3米。估算材料用量得每延米的混凝土用量為8.6平米，使用HRB335級(jí)鋼筋。</p>

80、;<p>　　顯然，重力式擋土墻所需的混凝土用量比扶壁式的大得多，因此所花費(fèi)的造價(jià)也要高，而且工程量巨大，施工難度高。一般情況下，坡高大于8米時(shí)不選擇采用重力式擋土墻作為支擋結(jié)構(gòu)。</p><p>　　以上分析看出，該地段不宜采用重力式擋墻支護(hù)，而采用扶壁式擋墻支護(hù)，總體造價(jià)不高，經(jīng)濟(jì)合理，又符合墻高要求。故此工程采用扶壁式擋土墻作為施工組織設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　2

81、．5 扶壁式擋墻結(jié)構(gòu)加固措施</p><p>　　在選擇了扶壁式擋土墻作為施工方案設(shè)計(jì)，完成了擋土墻截面設(shè)計(jì)及穩(wěn)定、強(qiáng)度驗(yàn)算之后，必須采取必要的措施，以保證擋土墻的安全性。</p><p><b>　　2．5．1基底拓展</b></p><p>　　為減少基底壓應(yīng)力，增加抗傾覆的穩(wěn)定性，在墻趾處伸出一臺(tái)階，以拓寬基底，墻趾臺(tái)階寬度為25mm,臺(tái)

82、階高寬比為3：2。</p><p><b>　　2．5．2排水設(shè)計(jì)</b></p><p>　　擋土墻排水措施的作用在于疏干墻后土體和防止地表水下滲，以免墻后積水形成靜壓力。良好的排水在寒冷地區(qū)可以減小回填土的凍脹壓力。</p><p><b>　　排水措施主要包括</b></p><p>　　（1

83、）截水溝。截水溝又稱天溝，設(shè)置在挖方路基邊坡?lián)跬翂ζ马斠酝?，用以攔截并排除在山坡上流淌的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡不受流水沖刷，截水溝采用梯形截面，內(nèi)邊坡的坡度為1：1，采用25cm厚的5號(hào)漿砌片石加固，并設(shè)置15cm厚的砂礫墊層。</p><p>　　（2）泄水孔。若已滲入墻后填土中的水，則應(yīng)將其迅速排出，通常在擋土墻的下部設(shè)置泄水孔。一般泄水孔的直徑為5-10cm,間距2-3cm,泄水孔應(yīng)高于

84、墻前水位，以免倒灌。此外，在泄水孔入口附近應(yīng)用易滲的粗顆粒材料做反濾層，并在泄水孔入口下方鋪設(shè)粘土夯實(shí)層，防止積水滲入地基不利于墻的穩(wěn)定性。泄水孔的布置應(yīng)錯(cuò)開呈梅花樁式，以免在某一個(gè)面上形成軟弱層，影響擋土墻的穩(wěn)定性。</p><p>　?。?）排水溝。主要用途在于引水，將路基范圍內(nèi)的各種水源水流引至橋涵或路基范圍內(nèi)的指定地點(diǎn)。采用梯形截面，25cm厚5號(hào)漿砌片石加固，并設(shè)15cm厚砂礫墊層。</p>

85、<p>　　2．5．3沉降縫和伸縮縫的設(shè)置：為避免地基不均勻沉降引起墻身開裂，需按墻高和地基性質(zhì)的變異，設(shè)置沉降縫，同時(shí)，為了減少圬工砌體因收縮硬化和溫度化作用而產(chǎn)生裂縫，需設(shè)置伸縮縫。擋土墻的沉降縫和伸縮縫設(shè)置在一起，每隔10m設(shè)置一道，縫寬3cm，自墻頂做至基底，縫內(nèi)宜用瀝青麻絮、瀝青竹絨或涂以瀝青的木板等具有彈性材料，沿墻的內(nèi)、外、頂三側(cè)填塞，填塞的深度為20cm.</p><p>　　第三章

86、 畢業(yè)設(shè)計(jì)心得</p><p>　　公路擋土墻是路基防護(hù)工程的重要組成部分。在山區(qū)公路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)地調(diào)查、勘測(cè)，確定構(gòu)造物的形式與尺寸，運(yùn)用合適的理論計(jì)算土壓力，并進(jìn)行穩(wěn)定性和截面強(qiáng)度方面的驗(yàn)算，采取合理、可行的措施，以保證擋土墻的安全性。扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)是在重力式擋土墻的基礎(chǔ)上因地制宜發(fā)展而來的，實(shí)際工程中，可采取聯(lián)合的結(jié)構(gòu)形式，其計(jì)算方法基本相同。對(duì)于多地震帶的地區(qū)，只