挡土墙的设计与验算

综述第4卷第17期G|CONSTRUCTION2014年6月挡土墙的设计与验算常文义北京铁路局北京工电大修段北京100071摘要:挡土墙的设计截面一般按试算法确定，初步拟定截面尺寸，然后进行挡土墙的验算，算通常包括稳定性验算，基础的承载力验算，墙身强度验关键词:挡土墙;稳定性;地基承载力;墙身强度;验算中图分类号: TU476.4文献标识码: A挡土墙是用来挡土的结构和防止土体坍塌，在房屋建筑、x=b- -zcota z=b-ztanao水利工程、铁路工程以及桥梁工程中都会遇到需要采用挡土墙式中E,- 墙背的 主动土压力;来防止土体坍塌，例如，挡土墙按其结构型式可分为重力式，z-一土压力作用点离墙踵 的高度;悬臂式、扶臂式及格栅装配式等。按所用的材料可分为毛石、-挡土墙重心离墙趾的水平距离;砖、素混凝土及钢筋混凝土等类型。挡土墙的主要受力特点是一基底的水平投影宽度;在与土体接触的墙背上作用有土压力。因此，设计挡土墙时首G一挡土墙每延米自重;先要先确定土压力的性质、大小、方向和作用点。ao--挡土墙基底的倾角;挡土墙的截面-般按试算法确定，即先根据挡土墙所处的挡土墙墙背的倾角;条件凭经验初步拟定截面尺寸,然后进行挡土墙的验算，如不土对挡土墙墙背的摩擦角，可按规范选用;满足要求，则应改变截面尺寸或采用其他措施。μ一_土对挡土墙基底的摩擦系数，由试验确定也可以按挡土墙的计算通常包括下列内容:规范选用。1.稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定验算;此时挡土当地基软弱时，在倾覆的同时，墙趾可能陷入土中，因而墙自重及土压力分项系数均取1.0。力矩中心0点向内移动，抗倾覆安全系数就将会降低，因此在2.基础的承载力验算;设计重力挡土墙时土压力及基础自运用式(1-1)是要注意地基士的压缩性。重分项系数均取1.0,并保证合力中心位于基础底面中心两侧2.挡土墙的稳定性验算应符合下列要求(图3)1/6基宽的范围内;设计钢筋混凝土挡土墙时，土压力作为外荷抗滑移稳定性应按下式验算:(Gn+Ean)上。≥1.3(1-2)载应乘以大于1.2的荷载分项系数。Eat-Gt3.墙身强度验算，地基的承载力验算与一般偏心荷载作用G,=Gcosao G;=Gsinao;下基础的计算方法相同，即要求基底的最大压应力s.≤1.2fE_=Eg sin(a-ao-8) E, .=Ee cos(a-Co-8)(f为地基土的承载力设计值)。至于墙身强度验算应根据墙身.出材料分别按砖石结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构有关计算方法进行。挡土墙的稳定性破坏通常有两种形式: - -种是在土压力作用下绕0点外倾，如图2(a)所示，另- -种是在土压力的水平E-74. 4kN/m分力作用下沿基底外移，如图2(b)所示，对于软弱地基,还量可能沿地基中某- -曲面滑动，对于这种情况应按圆弧法进行地基稳定性验算。挡土墙的稳定性验算应符合下列要求:图3挡土墙抗滑稳定验算示意图41.抗倾覆稳定性应按下式验算，如图1所示:3.整体滑动稳定性验算:可采用圆弧滑动面法。4.地基承载力验算，基底合力的偏心距不应大于0.25倍基础的宽度。算例:某挡土墙高H为6m，墙背直立( a=0),填土面水平( β=0),墙背光滑( δ=0),用200号毛石和M2.5水泥砂浆砌筑;砌体抗压强度R=1600kNm',砌体容重r=22kN/m',填。(a)倾覆(b)滑移土内摩擦角j=40°，e=0， r=19kN/m', 基底摩擦系数m=0.5,地图1挡土墙抗倾覆稳定验算示意图2挡土墙的倾覆和滑移基 土的容许承载力R=180kNV/m',试设计此挡土墙。(1)挡土墙断面尺寸的选择Gxo +EazZt_Eaxzt -21.6(1-1)重力式挡上墙中国煤化工(1/2- 13)H,E_=Esin(a+8) E_=E。 cos(a-8)初步选择顶宽b=0.7fMH| CNMHG(2)土压力计算第4卷第17期综述2014年6月CONSTRUCTION后E=2rHtan2(450-5) =x19x 6xan?(45-号)动土压力)=74.4kNmE:=Hftan2 (45° -号)=号 x19x32 x0.217=18.5kNVm土压力作用点离墙底的距离为h=gH=g x6= 2m截面1-I以上挡土墙自重W;== x0.9x3x 22-29.7kN/m .(3)挡土墙自重及重心将挡土墙截面分成- -个三角形和一 -个矩形(见图4)分别W+=0.7x 3 x 22=46.2kN/m计算它们的自重: .W,和w.作用点离0,点的距离W|=1/2 (2.5-0.7) x6x 22=1 19kN/m=三x0.9=0.6mW2=0.7x 6 x 22=92.4kN/mW.和W2的作用点离0点的距离分别为a-=0.9+0.35=1.25m .a,=2/3x 1.8=1.2ma)=1/2 x 0.7+1.8=2.15mI-1截面上的总法向压力N,=W ;+W +=29.7+46.2=75.9kNmN作用点离O,点的距离.Wia:+W2a2= 119x1.2+92.4x2.15.=2.29(4)倾覆稳定验算K。= Wos+tW74.4>:c:Wgag+Wgaa-Ealh._ 29.7x0.6+46.2X1.25-18.5X1:0.75m> 1.5Nj75偏心距e;=B,/2- -c=1.6/2 -0.75=0.05m(5)滑动稳定验算K。= W+Wz). 119+92.4)0551.42> 1.3I-1截面上的法向应力74.4 .(6)地基承载力验算(图5)σ m=.(1-9.)=75.9/1.6 ( 1-6*0.05/1.6) =38.5kN/m2作用在基底的总垂直力N=W+Wz=1 19+92.4=211.4kNm<