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1、挡土墙计算理正岩土PPT讲座,1 挡土墙简介,2 模型简化,内 容 概 要,3 建立模型,1,挡 土 墙 简 介,挡土墙的13种形式,挡土墙适用范围：公路、铁路、水利、市政、规划、地矿等；挡墙形式全：目前有13种，分别为：重力式挡土墙、衡重式挡土墙、半重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、桩板式挡土墙、锚杆式挡土墙、锚定板式挡土墙、垂直预应力锚杆式挡土墙、卸荷板式挡土墙、装配式悬臂挡土墙和装配式扶壁挡土墙；参数交互：墙身尺寸：墙身样式灵活，面坡、背坡、墙底都可倾斜，可模拟仰斜式挡土墙；可设墙趾、墙踵；可自动设计或校核防滑凸榫；,一般做市政道路时也按公路行业来输入,1,挡 土 墙 简 介,坡
2、线土柱：坡面起点和坡面线可灵活设置，可模拟墙顶有土，或者坡面比墙顶低的情况；附加外力：可模拟墙前被动土压力、墙顶车辆撞击荷载、墙顶有建筑物等情况；换算土柱：即荷载，公路铁路行业常用的荷载软件已列出；物理参数：可考虑地震情况和浸水情况；墙后多层填土；土压力分为库仑压力、朗肯压力、静止压力；材料参数新增材料参数查询功能；基础：天然基础、钢筋混凝土底板、台阶式、换填式、锚桩式；整体稳定：瑞典条分法；荷载组合:荷载组合I、荷载组合II、荷载组合III。,2,模 型 简 化,对挡土墙模型进行简化，转为计算模型，简化时，注意以下几点：1）碎石倒滤层：忽略不考虑；2）底板：如果是素混凝土，也可用钢筋混凝土底
3、板来模拟；3）灌砌块石：主要起防冲刷的作用，限制墙体滑动的作用很小，可忽略不计；4）土压力起算点：可从基础底开始算，也可从结构底开始算。从基础底开始算的话，也可以考虑前面土产生的被动土压力，以外加荷载方式加入。从基础底开始考虑，不考虑墙前被动土压力。5）垫层：垫层比较薄时，可不考虑垫层。,不影响结构计算的部分可忽略，如碎石倒滤层、排水孔、比较薄的垫层、灌砌块石等可忽略不计,3,墙身尺寸：,建 立 模 型,墙身高：不包括基础部分；坡度（面坡、背坡、墙底）：可正可负;将背坡坡率交互负值，可模拟仰斜式挡墙；滑移不满足时，可设成倾斜墙底；墙趾墙踵可设台阶：墙趾最多两阶；墙趾台阶与墙面坡的坡度可以相同；
4、墙踵最多一阶；凸榫：设置凸榫可增加挡墙的抗滑动稳定性，设计软件可自动设计凸榫的位置和尺寸，并直接带回软件中；凸榫构造要求根据铁路工程设计技术手册-路基（1995）要求进行验算；凸榫被动土压力系数无经验时取1；砌体材料凸榫容许应力可查公路路基设计手册（1997）P604表3-3-213-3-22，混凝土材料可查铁路路基支挡结构设计规范（TB 10025-2006）P6表3.1.3，表格内容如下：,倾斜基底,3,注：干砌的容许压应力为表中2.5号砂浆砌体的一半。,建 立 模 型,砌体材料凸榫容许应力表:,建 立 模 型,3,混凝土、片石材料凸榫容许应力表:,3,坡面线段数：即墙后填土的坡面形式，需
5、交互每段坡面线的水平和竖直投影长度；,坡线土柱：,建 立 模 型,换算土柱：换算方法：（取自公路路基设计规范JTG D30-2004）h=q/，h换算土层厚（m）；q车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2m，取20 kN/m2墙高大于10m，取10 kN/m2，墙高在210m之间的用内插法计算，作用于墙顶或墙后填土上人群荷载强度规定为3 kN/m2（计算时采用10 kN/m2，偏安全考虑，根据挡土墙04J008第5页3.3取值）,作用于挡墙栏杆顶的水平推力采用0.75 kN/m，作用于栏杆扶手上的竖向力采用1 kN/m；墙背填土的容重，kN/m3；公路或铁路行业，软件列出了常用的荷载，可直接选用；,
6、3,建 立 模 型,附加集中力：用于模拟作用在挡土墙上的其他外力；加入等效墙前被动土压力，可根据交互的墙身高度和墙前土体的物理参数计算出被动土压力；作用点的坐标输入以挡墙墙身左上角点为坐标原点；荷载大小为作用在挡墙纵向一延米范围内的外力；是否为被动土压力，需要计算时选择“是”，对结构有利时取荷载的0.3倍带入公式中计算，对结构不利时取荷载0.5倍带入公式（软件会自动乘系数），此处的公式，指的是滑移和倾覆安全系数的计算公式。,坡线土柱：,挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时可计入被动土压力。,3,坡线土柱：,建 立 模 型,坡线起始是否低于墙顶：坡线起
7、始点在挡土墙右上角下方则为是，否则为否，如图所示；,坡线起始点低于墙顶：,压顶，即墙顶有土：,局部放大,3,建 立 模 型,地面横坡角度：确定原则：一般取不产生土压力的硬土地面；当挡土墙后有岩石时，地面横坡角度一般为岩石的坡度；当挡土墙后都为土体时，可取0，即按土压力最大情况考虑；填土对横坡面的摩擦角：用于有限土体土压力计算，只有当地面横坡角较大，土沿地面横坡角破坏时起作用；当破裂角位于桩背与地面横坡面之间时，计算土压力用墙后填土内摩擦角，当破裂角位于地面横坡面时，计算土压力宜根据试验确定，当无试验资料时，粘性土与粉土可取0.33，砂性土与碎石土可取0.5；浸水挡墙参数：墙顶标高：决定地下水的
8、相对距离；选择水利行业时，水位可高过墙顶；挡墙分段长度：按挡土墙的设缝间距划分；在公路行业影响车辆荷载的计算；,坡线土柱：,选择浸水挡土墙时，需输入水位参数,3,建 立 模 型,物理参数：,挡土墙类型：四种类型，可考虑地震与浸水；墙后填土类型：当选择多层土时，点击旁边“土层”按钮进行输入各层土的物理参数；墙后填土内摩擦角：当无资料时，可查公路路基设计手册（1997）P591表3-2-7和公路路基设计规范（JTG D30-2004）P34表5.4.2-4，表格内容如下：,3,建 立 模 型,物理参数：,墙后填土粘聚力：根据试验或经验取值；墙后填土容重：当无资料时，可参照公路路基设计规范（JTG
9、D30-2004）P34表5.4.2-4的容重值，如上面表5.4.2-4所示；墙背与墙后填土摩擦角：当无试验资料时，可参考公路路基设计手册（1997）P591，具体内容如下：墙背光滑、排水不良时=0；混凝土墙身时=（01/2）；一般情况、排水良好的石砌墙身=（1/22/3）；台阶形的石砌墙背、排水良好时=2/3；第二破裂面或假象墙背时=；土压力：三种土压力模式：库仑压力、朗肯压力和静止压力；朗肯理论的应用范围：墙背垂直、光滑、墙后填土面水平，即a=0，b=0，d=0。无粘性土与粘性土均可用。库伦理论的应用范围：用于包括朗肯条件在内的各种倾斜墙背的陡墙，填土面不限，即a，b，d可以不为零或等于零
10、，故较朗肯公式应用范围更广。,3,建 立 模 型,物理参数：,等效：可将粘聚力等效成内摩擦角来计算土压力，软件提供三种计算方法；,填土容重：此处的容重指天然容重，浮容重=饱和容重-10，饱和容重天然容重，地基土容重值可查地勘资料；,3,物理参数：,建 立 模 型,修正后地基土容许承载力：查地勘资料；若地勘资料未进行修正时，可参考公路挡土墙设计与施工技术细则（2008）P24页的修正公式进行修正；地基土容许承载力提高系数：参考公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-85）P2408表2.2.2取值，当受地震力作用时，应按公路工程抗震设计规范规定取值，如无特殊要求，墙趾墙踵提高系数可与平均提高系
11、数相同（如果不太清楚就不进行提高），地基土容许承载力提高系数按下表取值：,3,建 立 模 型,物理参数：,地震参数：选择抗震区或抗震浸水区挡墙时需交互地震参数；地震烈度不考虑7度、8度、9度；根据所在地区和工程重要性等选择抗震设防烈度；地震参数地震力计算公式：；水上、水下地震角（度）：根据地震烈度确定，可参考相关规范；水平地震系数Kh：根据地震烈度确定，可参考相关规范；重要性修正系数Ci：根据工程类别及等级确定，一般取0.6-1.7；综合影响系数Cz：一般取0.25，见公路工程抗震规范；水平地震作用沿墙高的分布图形：根据墙高和工程等级确定，见公路工程抗震规范表3.1.5；,3,建 立 模 型,
12、地基强度与偏心距验算：对基底宽度有两种考虑方法，分别为斜面长度作为基础底、水平投影长作为基础底，两种方法计算结果不同，可根据自己习惯选用。圬工砌体容重：当无资料时，计算挡土墙结构的重力时，其构件标准可参考公路挡土墙设计与施工技术细则（2008）P16表4.1.8取值，表格内容如下：,材料参数：圬工砌体材料参数参照公路路基设计手册（1997）P604表3-3-213-3-22，表格内容同凸榫材料容许应力参数表格；,物理参数：,3,建 立 模 型,圬工之间摩擦系数：圬工与圬工之间的摩擦系数取值参照公路路基设计手册（1997）P603所述内容，具体内容如下：一般采用0.4（主要组合）0.5（附加组合
13、）；地基土的摩擦系数：当无资料时，可查公路路基设计手册（1997）P593表3-3-3，表格内容如下：,物理参数：,建 立 模 型,3,基础类型：天然基础、钢筋混凝土底板、台阶式、换填土式、锚桩式；,整体稳定,基础,钢筋混凝土底板：铁路桥涵钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构设计规范(TB10002.3-2005)表5.2.1。,计算方法：瑞典条分法；搜索方法：自动搜索、给定范围、给定圆心半径计算安全系数、给定圆心计算安全系数；一般采用自动搜索方法；土条且向分力与滑动方向反向时：两种理论：当下滑力对待，当抗滑力对待。,建 立 模 型,3,结构重要系数：参照城市道路路基设计规范（CJJ 194-2013）P29表6.4.5取值，表格内容如下表所示：,荷载组合,支挡工程安全等级：参照城市道路路基设计规范（CJJ 194-2013）P28表6.4.3取值，表格内容如下表所示：,建 立 模 型,3,组合系数：参照公路路基设计规范（JTG D30-2004）P38表5.4.4-2取值，表格内容如下:,荷载组合,荷载组合：参照城市道路路基设计规范（CJJ 194-2013）P30表6.4.6-2取值，表格内容如下表所示：,
