HIJK、畢業(yè)設(shè)計 懸臂式擋土墻(截圖版本

1、目 錄第一章 概 述1第一節(jié) 擋土墻設(shè)計基本資料1一、建筑物總體設(shè)計資料1二、地形資料1三、地質(zhì)和水文地質(zhì)資料1四、回填土的物理性質(zhì)1第二節(jié) 擋土墻設(shè)計的基本內(nèi)容和一般步驟2一、擋土墻設(shè)計的基本要求2二、擋土墻設(shè)計的基本內(nèi)容2三、擋土墻設(shè)計的一般步驟3第三節(jié) 擋土墻的結(jié)構(gòu)形式4一、懸臂式擋土墻4二、一般規(guī)定4三、懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)5第二章 作用在擋土墻上的荷載7第一節(jié) 作用在擋土墻上的荷載組合7一、作用在擋土墻上的荷載7二、荷載組合7第二節(jié) 土壓力9一、土壓力的類型及產(chǎn)生條件9二、靜止土壓力的計算10三、朗肯土壓力理論及其計算11第三節(jié) 作用在擋土墻上的靜水壓力及基地揚壓力13一、墻后水位的強度

2、確定13二、墻面與墻背靜水壓力計算13三、基地揚壓力計算14第三章 擋土墻的穩(wěn)定驗算15第一節(jié) 擋土墻穩(wěn)定破壞形式15第二節(jié) 擋土墻的穩(wěn)定驗算15一、擋土墻的穩(wěn)定檢算內(nèi)容15二、擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算16三、擋土墻抗傾覆穩(wěn)定驗算17四、基地應(yīng)力驗算18第四章 擋土墻的結(jié)構(gòu)檢算與配筋計算20第一節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計控制計算情況及控制截面的選擇20一、控制計算情況的選擇20二、控制截面的選擇20第二節(jié) 擋土墻的建筑材料與受力性質(zhì)20第三節(jié) 鋼筋混凝土擋土墻的配筋計算20一、受彎構(gòu)件的配筋計算21 二、受拉構(gòu)件的配筋計算23第三節(jié) 裂縫開展寬度驗算24一、最大裂縫寬度的允許值24二、裂縫開展寬度的驗算24第五節(jié)

3、 鋼筋混凝土擋土墻的配筋率與截面選擇25第六節(jié) 鋼筋混凝土擋土墻鋼筋的布置26一、受力鋼筋的布置26二、分布鋼筋的配置27三、構(gòu)造鋼筋的配置27第五章 懸臂式擋土墻設(shè)計實例28結(jié) 論35致 謝36參考文獻37第一章 概 述第一節(jié) 擋土墻設(shè)計基本資料一、建筑物總體設(shè)計資料擋土墻是整個樞紐或單體建筑物的組成部分。為滿足樞紐或單位建筑物與兩岸連接、擋土、水流、防滲排水等各項要求，需要提供與總體設(shè)計有關(guān)的下屬資料。（1） 建筑物的工程等級及設(shè)計標準（2） 建筑物總體布置圖，并根據(jù)總體布置要求提出對擋土墻平面和立面的布置及基本尺寸的要求。（3） 設(shè)計、校核，建成，正常運用及施工期墻前、墻后各種水位。（4

4、） 根據(jù)總體防滲排水要求提出對擋土墻需滿足的側(cè)向防滲排水要求。二、地形資料 為進行擋土墻的平面布置和立面設(shè)計，需提供1:5001:1000的大比例地形圖和縱橫剖面圖。三、地質(zhì)和水文地質(zhì)資料 擋土墻設(shè)計需提供以下地質(zhì)和水文地質(zhì)資料（1）擋土墻地基的巖土層結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)如承載力、基地摩擦系數(shù)和強度指標等。對于大中型及重要工程應(yīng)通過野外或室內(nèi)試驗提供，對于小型工程可參照已建工程或按經(jīng)驗選取。（2）提供天然狀態(tài)下的地下水位資料。四、回填土的物理性質(zhì) 土壓力是作用在擋土墻上的主要荷載?；靥钔恋奈锢砹W為指標如摩擦角、粘聚力、重度等是決定土壓力的關(guān)鍵指標，對于大中型或重要工程應(yīng)通過室內(nèi)或室外試驗取得。對

5、于小型工程可參照已建工程或按經(jīng)驗選取。其他有關(guān)資料如下：（1）在凍土地區(qū)要提供凍結(jié)深度，地基土及回填土的凍脹性指標，如凍脹量等。（2）墻前無護砌，有沖刷水流作用時，應(yīng)提供地基土的抗沖性能，據(jù)以計算沖刷深度，確定墻基埋置深度。（3）建造擋土墻材料的重度及各種強度指標。 （4）墻背摩擦角。第二節(jié) 擋土墻設(shè)計的基本內(nèi)容和一般步驟 一、擋土墻設(shè)計的基本要求 為做出合理的擋土墻設(shè)計，應(yīng)滿足以下兩項基本要求：（一）選擇合理的結(jié)構(gòu)形式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)建筑物總體布置要求、墻的高度、地基條件、當?shù)夭牧霞笆┕l件等通過經(jīng)濟技術(shù)比較確定。（二） 合理的斷面設(shè)計 為做出合理的斷面設(shè)計。在擋土墻設(shè)計中，應(yīng)考慮以下

6、各種條件：（1）填土及地基指標的合理選取。（2）根據(jù)擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計、填土性質(zhì)、施工開挖邊坡等條件選用合理的土壓力計算公式。（3）根據(jù)正常運用、設(shè)計、校核、施工和建成等情況進行荷載計算和組合，并在穩(wěn)定和強度檢算中根據(jù)有關(guān)規(guī)定要求，確定合理的穩(wěn)定和強度安全系數(shù)。二、擋土墻設(shè)計的基本內(nèi)容 擋土墻設(shè)計的基本內(nèi)容如下：（一）擋土墻的穩(wěn)定檢算擋土墻的穩(wěn)定檢算包括以下內(nèi)容：（1） 抗滑穩(wěn)定驗算；（2） 抗傾穩(wěn)定檢算；（3） 地基應(yīng)力檢算和應(yīng)力大小比或偏心距控制。（二）擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計 對于混凝土、漿砌石擋土墻應(yīng)進行截面壓應(yīng)力。拉應(yīng)力及剪應(yīng)力驗算，對鋼筋混凝土擋土墻各部分結(jié)構(gòu)應(yīng)進行強度檢算和配筋計算。 （三

7、）擋土墻的細部構(gòu)造設(shè)計擋土墻的細部構(gòu)造設(shè)計主要包括合理分縫及止水、排水設(shè)計等。三、擋土墻設(shè)計的一般步驟擋土墻設(shè)計一般按以下步驟設(shè)計：（1）收集有關(guān)設(shè)計必須的資料，如建筑物等級、設(shè)計標準、水位、地基及填土物理力學指標等。（2）根據(jù)總體建筑物對兩岸連接，擋土，水流、防滲排水等要求進行平面和立面布置。（3）擋土墻結(jié)構(gòu)形式的選擇。根據(jù)擋土墻的運用、布置、墻高、地基巖土層結(jié)構(gòu)、當?shù)夭牧霞笆┕さ葪l件，通過經(jīng)濟技術(shù)比較選擇擋土墻的結(jié)構(gòu)形式。（4）選擇典型部位的設(shè)計斷面。水工擋土墻不同部位其墻高、水位等條件不同，設(shè)計中通常在翼墻全長范圍內(nèi)選用幾個有代表性的斷面進行設(shè)計。（5）初擬斷面尺寸為進行擋土墻設(shè)計，首先

8、應(yīng)根據(jù)建筑物總體的要求及水位、填土和地基強度指標等條件，參考已有工程經(jīng)驗，初擬斷面輪廓尺寸及各部分結(jié)構(gòu)尺寸。（6）根據(jù)正常應(yīng)用、設(shè)計、校核、施工及建成等各種情況分別進行荷載計算，然后列表計算各種荷載組合情況下的水平力、垂直力及對前趾端點產(chǎn)生的力矩。（7）擋土墻的穩(wěn)定檢算。根據(jù)上述計算結(jié)果，對各種設(shè)計情況分別進行抗滑、抗傾覆穩(wěn)定和地基應(yīng)力檢算，要求穩(wěn)定安全系數(shù)、地基應(yīng)力等滿足設(shè)計要求。如不滿足上述要求，應(yīng)改變斷面輪廓尺寸或采用增加穩(wěn)定措施，重新進行穩(wěn)定檢算，直到滿足要求為止。（8）截面強度檢算和配筋計算選擇最不利的設(shè)計和荷載組合情況對各部分截面進行驗算和配筋計算。對混凝土、砌體結(jié)構(gòu)擋土墻選擇一、

9、二截面進行強度檢算，當不滿足要求時改變初擬尺寸重新進行穩(wěn)定和強度檢算。對鋼筋混凝土擋土墻應(yīng)對各部分進行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算，并選擇控制截面進行強度檢算和配筋計算，同時還要進行裂縫寬度驗算。如初擬尺寸不滿足要求，應(yīng)改變局部結(jié)構(gòu)尺寸，直到滿足要求為止。由于鋼筋混凝土擋土墻局部尺寸改變，對總體穩(wěn)定性影響不大，故可不必重新進行穩(wěn)定檢算。（9）細部構(gòu)造設(shè)計。細部構(gòu)造設(shè)計包括合理設(shè)置溫度和沉陷縫、止水、排水和反濾等設(shè)計。第三節(jié) 擋土墻的結(jié)構(gòu)形式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

10、、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)濟條件及當?shù)氐慕?jīng)濟等因素。一、懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻由斷面較小的立墻和底板組成，屬輕型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如圖a所示。其穩(wěn)定性主要靠底板以上填土重來保證?？梢栽谳^高范圍內(nèi)運用。這種擋土墻在水工建筑物中應(yīng)用廣泛，6m以下高度范圍內(nèi)應(yīng)用較多。圖a 懸臂式擋土墻 圖b扶壁式擋土墻二、一般規(guī)定懸臂式擋土墻設(shè)計的一般規(guī)定：1、 鋼筋混凝土懸臂式擋土墻，宜在石料缺乏、地基承載力較低的路堤地段。2、 懸臂式擋土墻高度不宜大于6m，當墻高大于4m時，宜在墻面板前加助。3、 懸臂式擋土墻基礎(chǔ)埋深度應(yīng)符合下列要求：（1）一般情況下不小于1.0m；（2）當凍結(jié)

11、深度不大于1.0m時，在凍結(jié)深度線以下不小于0.25m（弱凍脹土除外）同時不小于1.0m；當凍結(jié)深度大于1.0m時，不小于1.25m，還應(yīng)將基底至凍結(jié)線以下0.25m深度范圍內(nèi)的地基土換填為弱凍脹土或不凍脹土；（3）受水流沖刷時，再沖刷線下不小于1.0m；（4）在軟質(zhì)巖層地基上，不小于1.0m；4、其他規(guī)定：（1） 伸縮縫的間距不應(yīng)小于20m。在基地的地層變化處，應(yīng)設(shè)置沉降縫，伸縮縫合沉降縫可合并設(shè)置。其縫寬均采用23cm，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋或瀝青木板，塞入深度不可小于0.2m。（2） 擋土墻上應(yīng)設(shè)置泄水孔，按上下左右每隔23m交錯布置。泄水孔的坡度應(yīng)為4，向墻外為下坡，其進水側(cè)應(yīng)設(shè)置反濾層，厚

12、度不得小于0.3m，在最低一排泄水孔的進水口下部應(yīng)設(shè)置隔水層，在地下水較多的地段或有大股水流處，硬加密泄水孔或加大其尺寸，其出水口下部應(yīng)采取保護措施。（3） 當墻背填料為細粒土時，應(yīng)在最低排泄水孔至墻頂以下0.5m高度以內(nèi)，填筑不小于0.3m厚的沙礫石或土工合成材料作為反濾層，反濾層頂部與下部應(yīng)設(shè)置隔水層。（4） 強身混凝土強度等級不宜低于C20，受力鋼筋直徑不小于12mm。（5） 墻后填土應(yīng)在強身混凝土強度達到設(shè)計強度的70后方可進行，填料應(yīng)分層夯實，反濾層應(yīng)在填筑過程中及時施作。三、懸臂式擋土墻構(gòu)造一、立臂懸臂式擋土墻是由立臂、墻趾板和墻踵板三部分組成，為便于施工，立臂內(nèi)側(cè)（即墻背）做成豎

13、直面，外側(cè)（即墻面）可做成1：0.021:0.05的斜坡，具體坡度值將根據(jù)立臂的強度和剛度要求確定。當擋土墻墻高不大時，立臂可做成等厚度。墻頂?shù)淖钚『穸韧ǔ２捎?0cm。擋墻較高時，宜在立臂下部將截面加厚。二、墻趾板和墻踵板 墻趾板和墻踵板一般水平設(shè)置。通常做成變厚度，底面水平，頂面則自與立臂連接處向兩側(cè)傾斜。當墻身受抗滑穩(wěn)定控制時，多采用凸榫基礎(chǔ)。 墻踵板長度由墻身抗滑穩(wěn)定驗算確定，并具有一定的剛度。靠近立臂處厚度一般取為墻高的1/121/10，并不應(yīng)小于30cm。墻趾板的長度應(yīng)根據(jù)全強的傾覆穩(wěn)定、基底應(yīng)力（即基地承載力）和偏心距等條件來確定，其厚度與墻踵板相同。通常底板的寬度B由強的整體穩(wěn)

14、定來決定，一般可取墻高度H得0.60.8倍。當墻后地下水位較高，且地基承載力為很小的軟弱地基時，B值可能會增大到1倍墻高或者更大。三、凸榫 為提高擋土墻抗滑穩(wěn)定的能力，地板可設(shè)置凸榫。凸榫的高度，應(yīng)根據(jù)凸榫前土體的被動土壓力能夠滿足全墻的抗滑穩(wěn)定要求而定。凸榫的厚度除了滿足混凝土的直剪和抗彎的要求以外，為了便于施工，換不應(yīng)小于30cm。四、懸臂式擋土墻設(shè)計 懸臂式擋土墻設(shè)計分為墻身截面尺寸擬定及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分。確定墻身的斷面尺寸是通過是算法進行的，其做法是現(xiàn)擬定界面的失算尺寸，計算作用其上的土壓力，通過全部穩(wěn)定驗算來最終確定墻踵板和墻趾板的長度。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，則是對已確定的墻

15、身截面尺寸進行內(nèi)力計算和鋼筋這幾。在配筋設(shè)計時，可能會調(diào)整截面尺寸，特別是墻身的厚度。一般情況下這種墻身厚度的調(diào)整對整體穩(wěn)定影響不大，可不再進行全墻的穩(wěn)定驗算。第二章 作用在擋土墻上的荷載第一節(jié) 作用在擋土墻上的荷載組合一、作用在擋土墻上的荷載為進行擋土墻的整體穩(wěn)定性驗算和墻體各部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先應(yīng)計算作用于擋土墻上的各種荷載。在不同應(yīng)用條件下，作用于擋土墻上的主要荷載如下：（1）擋土墻自重及填土重；（2）在破壞體添面上的各種恒載及汽車。人群的臨時活荷載；（3）土壓力；（4）靜水壓力；（5）揚壓力（包括基地的浮托力和滲透壓力）；（6）浪壓力；（7）凍土地區(qū)的冰壓力和凍土壓力；（8）地震力等。

16、二、荷載組合擋土墻在施工、建成、檢修和運用時期、上述各種荷載會產(chǎn)生不同組合情況。在設(shè)計中需將可能同時作用的各種荷載進行組合，并將水位作為組合的主要條件來考慮。荷載組合通常分基本組合和特殊組合兩種，見下表。在不同組合中又分為不同計算情況。表2-1 主要荷載組合 荷載計算計算情況荷 載說 明自重靜水壓力揚壓力土壓力浪壓力泥沙壓力地震荷載其他基本組合完建情況也可能有靜水壓力和揚壓力正常情況按正常擋水位組合計算靜水壓力，揚壓力及浪壓力設(shè)計情況按設(shè)計洪水位組合計算靜水壓力，揚壓力和浪壓力特殊組合施工情況有時需考慮施工期臨時荷載檢修情況按正常擋水位組合或冬季最低水位條件計算靜水壓力，揚壓力浪壓力，并考慮檢

17、修時期臨時荷載校核情況按校核洪水位組合計算靜水壓力、揚壓力及浪壓力地震情況按正常擋水位組合計算靜水壓力，揚壓力及浪壓力注 1、表中的其他荷載，應(yīng)根據(jù)具體情況來決定。2、對于土基上的大型擋土墻，應(yīng)考慮排水部分的堵塞情況，作為特殊荷載組合。在擋土墻的整體穩(wěn)定性驗算中，一般選用以下三種計算情況：（1） 建筑完成期，作用于擋土墻的荷載，主有擋土墻自重力和土壓力，擋墻后地下水位高時，墻后收凈水壓力，底部受揚壓力。（2） 正常擋水位運用期，上游為正常擋水位，下游為相應(yīng)的低水位，此時作于擋土墻上的荷載有自重、土壓力、水重、凈水壓力、揚壓力、浪壓力等。（3） 非常擋水期，上游為校核洪水位，下游為相應(yīng)低水位。作

18、于荷載類別與正常擋水位運用期相同，只是具體荷載大小不同。第一種情況是必然會出現(xiàn)的；第二種情況是多數(shù)運用情況，在荷載組合中屬基本荷載組合；第三種情況在偶然情況下出現(xiàn)，相應(yīng)的荷載組合屬于特殊荷載組合。 除上種情況外，在設(shè)計地震烈度大于6度的地震區(qū)，擋土墻還要考慮地震荷載，地震荷載出現(xiàn)機會少，且歷時短。因此將地震荷載與正常運用荷載一起也作為特殊荷載組合。第二節(jié) 土壓力一、土壓力的類型及產(chǎn)生條件 土壓力是作用在擋土墻上的主要荷載，土壓力的計算是擋土墻設(shè)計的主要內(nèi)容之一，是合理設(shè)計擋土墻的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作用于擋土墻上土壓力的大小和分布除與填土指標和墻高等因素有關(guān)，還與擋土墻的位移方向和大小密切相關(guān)。這一概念

19、對理解各種土壓力的性質(zhì)及在設(shè)計中的運用十分重要。 當擋土墻在巖基上不產(chǎn)生傾斜或位移，而且墻體本身剛度很大，不易變形時，墻后填土不產(chǎn)生剪切破裂，則處于彈性平衡狀態(tài)，這時作用在擋土墻上的土壓力稱為靜止土壓力。 如圖2-1所示，當擋土墻在墻后填土的側(cè)壓力作用下，逐漸向外移動時，墻后填土內(nèi)將相應(yīng)的產(chǎn)生剪切力，當墻向前移動或傾斜一定的數(shù)值（一般為墻高的0.1%0.5%），墻后土體中的應(yīng)力處于主動極限平衡狀態(tài)，土體內(nèi)產(chǎn)生剪切面（又稱破裂面），滑動土體（又稱破壞菱體）也隨之向前或向下移動，如圖2-2所示。此時作用與墻背的土壓力達各種土壓力的最小值，稱為主動土壓力。一般建筑在土基上的擋土墻，在墻后填土的作用下

20、，地基變形均可使擋土墻產(chǎn)生少量的傾斜或位移，均可滿足產(chǎn)生主動土壓力的條件。正應(yīng)為如此，在工程設(shè)計中，一般作用于擋土墻背后的土壓力多按主動土壓力計算。 圖 2-1 墻后主動土壓力 圖 2-2 墻前主動土壓力擋土墻的位移對側(cè)向土壓力的影響及土壓力的分類，如圖2-3所示。 圖 2-3 土壓力分類二、靜止土壓力的計算靜止土壓力目前尚無精確的計算方法，通常采用下列公式計算，填土深處Z處土壓力強度。 （2-1）式中 靜止土壓力強度； 計算點在填土面以下的深度； 填土的重度； 靜止土壓力系數(shù)，應(yīng)通過對填土的試驗測得，在無試驗資料時，可近似計算，為有效內(nèi)摩擦角?？傡o止土壓力按下式計算： （2-2）三、朗肯土壓

21、力理論及其計算（一） 朗肯理論的要點及基本假定（1） 填土為砂性土。（2） 假定填土面為一平面，且沿深度和側(cè)向均是無限的。（3） 為到達主動應(yīng)力狀態(tài)，土層必須向兩側(cè)伸張；為達到被動應(yīng)力狀態(tài)， 土層必須由兩側(cè)向內(nèi)壓縮，當土層伸張或壓縮足夠的數(shù)量時，填土內(nèi)產(chǎn)生兩簇直線的剪裂面，兩簇剪裂面所夾的鍥體內(nèi)填土各點均處于塑性平衡狀態(tài)，稱為朗肯主動或被動土壓力狀態(tài)。(4） 土層伸張到足夠數(shù)量產(chǎn)生的兩簇剪切面相交成角，并與垂線分別交成： （2-3） （2-4） 當填土表面水平時， （2-5） 上兩式中稱為第一破裂角，與之對應(yīng)的破裂面稱為第一破裂面；稱為第二破裂角，與之對應(yīng)的破裂面稱為第二破裂面。 土層壓縮足夠

22、數(shù)量產(chǎn)生的兩簇面相交成角，并與垂直線分別交成： （2-6） （2-7） 和稱被動狀態(tài)下的第一和第二破裂角。理解破裂角和破裂面的概念，對判別不同土壓力理論的適用條件及特殊情況土壓力的計算等都很重要。 （5） 關(guān)于土壓力的作用方向。在圖2-4中土壓力作用在AV垂直面上，作用方向與地面平行，當填土面為水平時（），土壓力方向水平；當填土面有斜坡時（），土壓力方向與水平方向成角。（二） 朗肯土壓力的計算（主動） 下圖中垂直面AV上任意深度Z上主動土壓力強度為： （2-8） 當填土表面水平=0時，上式為： （2-9） 圖 2-4 朗肯主動土壓力計算 AV面上作用的主動土壓力，將由主動土壓力強度按直線分布求

23、出： （2-10） 當填土面水平時， （2-11）（三） 浸水擋土墻的土壓力計算水工建筑物中的擋土墻，多數(shù)在有水情況下運用，填土中的地下水對土壓力的影響主要反映在以下兩個方面。（1）填料浸水后，因受水浮力作用，土的重度降低，主動和被動土壓力減小。（2）填料浸水后，將對強度指標產(chǎn)生影響，對砂性土影響不大，但將使粘性土的強度指標（、c）有較大降低，進而增大土壓力。當墻后填單一的砂性土時，由于地下水對角影響較小，為簡化計算，有時可假定地下水位上、下角相等。地下水位以上土壓力計算采用天然重度，地下水位以下采用浮重度。土壓力呈下圖折線分布?？偼翂毫τ缮舷聝刹糠纸M成。在地下水位處土壓力強度： （2-12）

24、在墻底處土壓力強度為： （2-13）除作用與墻背土壓力外，還應(yīng)計算深度內(nèi)的靜水壓力，底部靜水壓力強度： （2-14）式中水的重度。第三節(jié) 作用在擋土墻上的靜水壓力及基地揚壓力水工擋土墻多數(shù)情況下在有水情況下運行，墻前常有水，墻后填土有滲流作用，在這種情況下，前墻墻后不但受浸水壓力作用，其基地還受揚壓力作用。為確定墻后靜水壓力及基地揚壓力，首先要確定墻后地下水位。一、墻后水位的強度確定水工建筑物在運用中，水流不僅通過地基向下流滲透，而且還將通過兩岸翼墻和岸墻向下游滲透，這種滲透稱為繞流滲透。墻后水位即為繞滲的自由水面。當墻后土層滲透系數(shù)小于地基土的滲透系數(shù)時，墻后水位可采用對應(yīng)部分的基地揚壓力計

25、算值。基地揚壓力值對小型工程可按直線比例法求得。對大型工程可采用繪制流網(wǎng)法或按阻力系數(shù)法求得。二、墻面與墻背靜水壓力計算在水工建筑物中，前墻水位根據(jù)不同設(shè)計情況加以確定，凈水壓力垂直與墻面，當墻面垂直時，靜水壓力方向水平，當墻面后傾時，垂直與墻面的靜水壓力可分解成水平壓力和垂直向下靜水壓力。墻前后填土地下水位以下墻面或墻背所受靜水壓力的計算方法與墻體完全浸與水中計算靜水壓力方法相同。三、基地揚壓力計算（一） 水閘等水工建筑物運用期翼墻或岸墻的揚壓力在運用期，上游翼墻或岸墻基地揚壓力值，即為該點相應(yīng)基地揚壓力值，揚壓力圖形為矩形。（二） 建成無水或施工期岸墻或翼墻的揚壓力建成無水或施工期墻后地下

26、水位，可根據(jù)地質(zhì)報告或調(diào)查報告確定。墻底揚壓力圖形一般不是矩形，或呈梯形或三角形。第三章 擋土墻的穩(wěn)定驗算第一節(jié) 擋土墻穩(wěn)定破壞形式 擋土墻穩(wěn)定檢算的目的是保證擋土墻不產(chǎn)生整體穩(wěn)定性破壞。擋土墻的整體穩(wěn)定破壞主要有滑動破壞，傾覆破壞和不均勻下沉破壞三種，如圖3-1、3-2、3-3所示。 圖 3-1 擋土墻沿基底滑動破壞 圖 3-2 擋土墻傾覆破壞 圖 3-3 擋土墻地基下沉破壞第二節(jié) 擋土墻的穩(wěn)定驗算 一、擋土墻的穩(wěn)定檢算內(nèi)容 擋土墻設(shè)計應(yīng)保證不產(chǎn)生前述各種穩(wěn)定破壞，為此需進行整體穩(wěn)定驗算。擋土墻整體驗算主要內(nèi)容如下：（1）抗滑穩(wěn)定驗算 以保證擋土墻不產(chǎn)生滑動破壞。（2）抗滑穩(wěn)定驗算 以保證擋

27、土墻不產(chǎn)生繞前趾傾覆穩(wěn)定破壞。（3）地基承載力驗算 此項內(nèi)容一般包括兩項要就： 地基應(yīng)力不超過容許承載力，以保證地基不出現(xiàn)較大的沉陷；控制基地應(yīng)力大小比控制是穩(wěn)定驗算的主要內(nèi)容，通常可不做傾覆穩(wěn)定驗算。 對于巖石地基，抗滑和抗傾覆穩(wěn)定驗算及地基最大應(yīng)力和偏心距控制是穩(wěn)定計算的主要內(nèi)容，而對地基應(yīng)力大小比不像土基那樣嚴格控制。二、擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算擋土墻的抗滑穩(wěn)定性是指在土壓力及外力荷載作用下，基地摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑穩(wěn)定系數(shù)表示，即作用與擋土墻的最大可能的抗滑力與實際的滑動力之比。（一）巖基擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算1、中小型工程的巖基擋土墻在無條件進行試驗時，可按以下公式計算抗滑穩(wěn)定性

28、。 （3-1）式中按抗剪強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； 基地與基巖接觸面的抗剪抗剪摩擦系數(shù)； 作用于擋土墻基地全部豎向荷載之和； 作用于擋土墻全部水平向荷載之和； 抗剪強度驗算的巖基容許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；（二）外荷載產(chǎn)生的滑動力和抗滑力計算在上式中，抗滑力為豎向力之和乘以基地與基巖接觸面的抗剪磨察系數(shù)f，滑動力為水平力之和，計算簡圖如圖3-4所示。對于圖3-4中的L型墻背擋土墻豎向力之和： （3-2）對于圖37中的L形墻背擋土墻水平力之和： （3-3） （a） 土壓力作用圖 (b) 靜水壓力與揚壓力作用 (c) 滑動穩(wěn)定計算 圖 3-4 L形擋土墻的抗滑穩(wěn)定驗算三、擋土墻抗傾覆穩(wěn)定驗算1、抗傾穩(wěn)

29、定驗算擋土墻的抗傾穩(wěn)定性是指擋土墻抵抗繞前趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能力，用抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)表示。表示對于前趾穩(wěn)定力矩之和與傾覆力矩之和的比值。建在土基上的擋土墻，由于應(yīng)力大小比受到控制，這就保證了滿足墻身抗傾覆穩(wěn)定性的要求，因此無需進行抗傾覆穩(wěn)定檢算。建在巖基上的擋土墻，在合理偏心距的條件下，一般抗傾覆穩(wěn)定也能滿足要求；當合力偏心距時，進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算?？箖A覆穩(wěn)定可按下式計算： （3-4）式中： 作用于墻身各力對墻前趾的穩(wěn)定力矩； 作用于墻身各力對墻前趾的傾覆力矩； 抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)，2、增加抗傾穩(wěn)定的措施當抗傾穩(wěn)定不滿足要求時，可采用下列措施：（1）適當增加前趾長度，以增加抗傾覆力臂。（2）對重

30、力式擋土墻可改變墻面或墻背坡度，如改用仰斜，以減少作用于墻后的土壓力。（3）改變墻身形式，如采用衡重式或在墻后設(shè)減荷平臺，以減少作用于墻后的土壓力。四、基地應(yīng)力驗算 為了保證擋土墻的基地應(yīng)力不超過地基的容許承載力，應(yīng)進行地基應(yīng)力檢算；同時，為了避免擋土墻基礎(chǔ)發(fā)生顯著的不均勻沉陷，還要控制作用于擋土墻基地的應(yīng)力大小比或合力偏心距。（一）地基應(yīng)力及偏心矩的計算1、地基應(yīng)力的計算地基應(yīng)力的計算可按照下式進行。 （3-5）式中： 各力對擋土墻基底中心力矩之和， 對擋土墻縱向形心軸的截面矩，當計算取單寬時, 。 將，代入式（3-5），擋土墻基底應(yīng)力又可以表示成式 （3-6） 2、偏心距的計算在計算擋土墻

31、基底壓力時，常以擋土墻前趾為距心，并計算各荷載對此點的力矩之和 。采用以前趾端為矩心，并計算各荷載力臂簡單、不易出錯。當對前趾端點力矩求的后，便可按式（3-7）計算偏心距。 （3-7）式中：B擋土墻基底寬度； 作用于擋土墻的全部豎向荷載之和； 各力對前趾端點力矩。（二）巖基擋土墻的地基應(yīng)力檢算地基最大應(yīng)力不超過地基容許承載力 （3-8）式中：R 對于大型重要的工程的巖基擋土墻，地基容許承載力應(yīng)通過試驗確定，對于小型工程可參照表3-1確定。 表 3-1 巖石容許承載力(kN/) 單位：kPa風化程度巖石類別 微風化中等風化強風化00.20.4硬質(zhì)巖石30001000300040080030060

32、0軟質(zhì)巖石100020005001000200500170400140300第四章 擋土墻的結(jié)構(gòu)檢算與配筋計算 擋土墻設(shè)計首先應(yīng)滿足穩(wěn)定性要就，特同時還應(yīng)保證墻身具有足夠的強度，使選擇設(shè)計斷面滿足經(jīng)濟合理的要求。為此，應(yīng)進行墻身結(jié)構(gòu)設(shè)計。墻身結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容包括：選取控制計算情況及控制截面，進行荷載和內(nèi)力計算 。對選取的控制截面進行強度驗算和配筋計算。 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)設(shè)計控制計算情況及控制截面的選擇一、控制計算情況的選擇水工擋土墻多在不同控制計算情況下運用，不同計算情況下的穩(wěn)定性不同，擋土墻各部分的構(gòu)建也不同。對擋土墻整體穩(wěn)定性不利的條件，不一定是各部構(gòu)件受力最大的情況。在擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，

33、應(yīng)選擇對控制截面受內(nèi)力最大的荷載組合作為計算情況。然后進行截面應(yīng)力驗算或配筋計算。二、控制截面的選擇對重力式和整體形半重力式擋土墻，通常沿墻高選兩三個截面受內(nèi)力和強度檢算，對衡重式擋土墻通常對上墻底面水平截面和斜截面進行內(nèi)力和強度檢算。對懸臂式和輕型半重力式擋土墻，通常對立墻和踵板選二、三個截面進行內(nèi)力、強度檢算或配筋計算，對前趾板的根部截面進行內(nèi)力計算。對扶壁式擋土墻采用替代荷載條法計算時，立墻取第三段水平截條和跨中取取豎向截條進行內(nèi)力、強度檢算或配筋計算，對踵板末端截條進行內(nèi)力、強度檢算和配筋計算，對前趾板根部截面進行內(nèi)力、強度檢算或配筋計算。對扶壁沿墻高選三個截面進行內(nèi)力、強度檢算和配筋

34、計算。第二節(jié) 擋土墻的建筑材料與受力性質(zhì)擋土墻的建筑材料主要有漿砌石、混凝土、少筋混凝土和鋼筋混凝土四種。漿砌石、混凝土主要用于建造重力式和橫重式擋土墻，少筋混凝土主要用于建造半重力式擋土墻，鋼筋混凝土主要用于建造懸臂式，扶壁式等輕型擋土墻。重力式和橫重式擋土墻按偏心受壓構(gòu)件驗算其截面強度，整體式半重力式擋土墻立墻墻身結(jié)構(gòu)也屬于偏心受壓構(gòu)件，按偏心受壓構(gòu)件驗算截面強度，在拉應(yīng)力超過混凝土拉應(yīng)力部位配置少量鋼筋，一般屬于少筋混凝土結(jié)構(gòu)。輕型半重力式擋土墻的立墻，前趾板、踵板懸臂擋土墻的立墻，前趾板、踵板，扶壁式擋土墻的前趾板、踵板、立墻、T形扶壁梁，半重力式擋土墻的前趾板和后趾板均按受彎構(gòu)件驗算

35、其截面強度和配筋。扶壁式擋土墻的扶壁在水平方向和垂直方向分別受墻面板和底板的拉力作用，因此扶壁在這兩個方向?qū)儆谑芾瓨?gòu)件，按軸心受拉構(gòu)件驗算其截面強度和配筋。第三節(jié) 鋼筋混凝土擋土墻的配筋計算一、受彎構(gòu)件的配筋計算懸臂式和扶壁式擋土墻的各部構(gòu)件按鋼筋混凝土受彎構(gòu)件進行配筋計算。1.、矩形截面的配筋計算 矩形截面的配筋計算按以下步驟進行。（1）按下面的公式計算 （4-1） 式中： M荷載作用下的截面承受的彎矩； K鋼筋混凝土強度安全系數(shù)； 混凝土彎曲抗壓設(shè)計強度； b 矩形截面寬度，擋土墻各部分結(jié)構(gòu)通常取單寬進行計算，b=1.0m； 截面有效高度，即自受拉鋼筋合力點至受壓區(qū)邊緣距離，=h-a; h

36、 矩形截面高度； a 保護層厚度。（2）按附錄表1，由查得相應(yīng)值。（3）按下公式計算。 （4-2） 式中：受拉鋼筋設(shè)計強度。（4）按以下公式計算所需鋼筋截面面積。 （4-3）（5）按附錄表2選擇適宜的鋼筋直徑和根數(shù)。實際采用的鋼筋面積等于或大于計算所需的鋼筋面積；如若小于計算所需的面積，則相差不超過5%。2、 T形截面的配筋計算扶壁式擋土墻的扶壁配筋按扶壁與面板的T形截面懸臂梁進行配筋計算，計算簡圖見圖4-1。T形截面的配筋計算按以下步驟進行。 （a） (b) 圖 4-1 T形截面受彎構(gòu)件T形梁（如上圖）的配筋計算按中和軸所在位置的不同分為兩種情況。第一種情況：中和軸位于翼緣內(nèi)，受壓區(qū)高度，受

37、壓區(qū)為矩形。因中和軸以下的受拉混凝土不起作用，符合此種情況時，應(yīng)滿足下公式。 （4-4）所以此種T形梁截面與寬度為的矩形截面完全一樣，這時按翼緣寬度的矩形截面計算，而不按梁肋寬b計算配筋。這種T形梁在驗算配筋率時，T形截面配筋率應(yīng)用公式計算，其中b為肋寬。第一種情況的配筋計算步驟完全與寬度為的矩形截面相同。第二種情況，中和軸位于粱肋內(nèi)，受壓區(qū)高度。受壓區(qū)為T形。符合此種情況時應(yīng)滿足公式下。 （4-5）計算此種T形梁時將彎矩分為兩部分，一為梁肋的受壓混凝土與相應(yīng)的受拉鋼筋所組成的彎矩,另一為翼緣兩側(cè)受壓混凝土與相應(yīng)的受拉鋼筋所組成的彎矩，受拉鋼筋總面積。第二種情況配筋按以下步驟進行：（1）按下式

38、計算翼緣兩側(cè)的抵抗彎矩。 （4-6）（2）按下公式計算 （4-7）（3）計算 （4-8） （4-9）由查附表1得，計算 （4-10）計算鋼筋面積（4）計算鋼筋總面積 （4-11）二、受拉構(gòu)件的配筋計算 扶壁式擋土墻扶壁在水平向?qū)⑹苊鎵Φ睦ψ饔?；在豎向?qū)⑹荃喟逑蛳碌睦ψ饔茫涫芾摻羁砂摧S心受拉構(gòu)件進行配置，所需鋼筋面積按下式計算。 （4-12）式中： K鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件的強度安全系數(shù)； N縱向拉力； 縱向鋼筋的抗拉設(shè)計強度； 全部縱向鋼筋的截面面積。第四節(jié) 裂縫開展寬度驗算擋土墻中的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，一般允許裂縫發(fā)生，但要求限制裂縫開展寬度。一、最大裂縫寬度的允許值 裂縫開展寬度驗

39、算應(yīng)符合下式條件。 （4-13）式中：在基本荷載組合作用下計算得出的最大裂縫寬度； 最大裂縫寬度的允許值；二、裂縫開展寬度的驗算 矩形截面受彎構(gòu)件最大裂縫開展寬度按下式計算 （4-14） （4-15） （4-16）式中：平均裂縫間距（以cm計算） 裂縫間距縱向受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)，當時，取；對直接承受重復荷載的構(gòu)件，取 ， 計算系數(shù)，受彎構(gòu)件：，； 適用荷載作用下的縱向受拉鋼筋應(yīng)力，按式計算； Z縱向受拉鋼筋合力點至受壓混凝土合力點間的距離，受彎構(gòu)件Z=（0.93-5）； 縱向鋼筋配筋率，對受彎構(gòu)件； 混凝土抗裂設(shè)計強度；v與縱向鋼筋表面形狀有關(guān)的系數(shù)； 螺紋鋼筋， 光面鋼筋， 冷拔低碳鋼筋

40、， 鋼筋的初始應(yīng)力。對于長期處于水下的結(jié)構(gòu)，允許采用，對于干燥環(huán)境中的結(jié)構(gòu)，取。T形截面受彎構(gòu)件最大裂縫寬度按下式計算 （4-17） （4-18） （4-19）其中 ，其中，分別為受拉區(qū)翼緣寬度及高度； ，其中，分別為受壓區(qū)翼緣寬度及高度； ，b為截面肋寬。式中d為縱向受拉鋼筋直徑（以cm計），當采用不同直徑時，改用換算直徑（S為縱向受拉鋼筋的總周長）。第五節(jié) 鋼筋混凝土擋土墻的配筋率與截面選擇對于懸臂式、扶壁式等輕型鋼筋混凝土擋土墻，設(shè)計斷面的配筋率不能低于表4-1中的最低配筋率表 4-1 筋混凝土構(gòu)件縱向受力鋼筋最小配筋率（%）項次分 類混凝土標號2002504005006001軸心受壓構(gòu)

41、件的全部受壓鋼筋0.40.40.42偏心受壓及偏心受拉構(gòu)件的受壓鋼筋0.20.20.23受彎、偏心受壓及偏心受拉構(gòu)件的受拉鋼筋0.10.150.2 如計算配筋率小于最小配筋率，應(yīng)按最小配筋率計算配筋。鋼筋混凝土擋土墻應(yīng)使配筋率滿足以下條件： （4-20） 大的截面尺寸所需鋼筋數(shù)量小，混凝土量增加；反之所需鋼筋數(shù)量大，混凝土用量減少。根據(jù)材料的各自價格及施工費用，可算出一個造價最低的配筋率。 在設(shè)計中為了經(jīng)濟起見，截面尺寸的選擇應(yīng)使最大彎矩截面算出的配筋率處在經(jīng)濟配筋率范圍之內(nèi)，或接近經(jīng)濟配筋率。對懸臂式，扶壁式擋土墻的立墻，底板，應(yīng)按板和梁結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟配筋率控制，板的經(jīng)濟配筋率一般為0.4%0.

42、8%。梁的經(jīng)濟配筋率一般為0.6%1.5%.扶壁式擋土墻的扶壁為T形截面的懸臂梁結(jié)構(gòu)，其經(jīng)濟配筋率可控制在0.6%1.5%。擋土墻的斷面選擇，應(yīng)考慮經(jīng)濟配筋率。但為便于施工，或根據(jù)構(gòu)造要求，或為滿足裂縫開展容許寬度要求，事實上不一定都要嚴格滿足經(jīng)濟配筋率的要求。如半重力式擋土墻或閘室岸墻等結(jié)構(gòu)，由于穩(wěn)定和構(gòu)造要求斷面尺寸較大，按一般方法進行配筋計算鋼筋用量很少，這時受力鋼筋可不受最小配筋率的限制?？砂瓷倭炕炷两Y(jié)構(gòu)進行配筋計算。第六節(jié) 鋼筋混凝土擋土墻鋼筋的布置一、受力鋼筋的布置縱向受力筋盡可能排成一排，當根數(shù)較多時，可排成兩排，當兩排布置不開時，也允許將鋼筋成束布置，在特殊情況下受力鋼筋也可

43、以多于兩排，但第三排及以上各排的鋼筋水平方向的間距應(yīng)比下面兩排間距增大一倍。當鋼筋排成兩排或兩排以上時，應(yīng)避免上下排互相錯位，以免造成澆注困難。受力筋直徑常用1225，個別也有用32、36.受力筋最小間距為7cm，即每米最多放14根。受力筋最大間距可按構(gòu)件厚度選取：，間距25cm；，間距33cm；，間距50cm；二、分布鋼筋的配置在垂直受力鋼筋方向還需要配置分布鋼筋，分布鋼筋的作用是將板面荷載更均勻的傳布給受力鋼筋，同時在施工中用以固定受力鋼筋，并起抵抗混凝土收縮和溫度應(yīng)力的作用。每米寬度內(nèi)分布鋼筋的截面面積不少于受力鋼筋面積的1/10，且每米長度內(nèi)不少于三根；分布鋼筋直徑在一般厚度板中多用6

44、8mm，在厚板中用1016mm，間距2040cm；分布鋼筋每米板寬內(nèi)用24根。分布鋼筋也起構(gòu)造鋼筋的作用，可采用光面鋼筋，分布鋼筋應(yīng)布置在受力鋼筋的內(nèi)側(cè)。三、構(gòu)造鋼筋的配置在懸臂式、扶壁式等鋼筋混凝土擋土墻的不需配置受力筋部位，如懸臂式擋土墻的迎水面，趾板的上層，踵板的底層，需配置構(gòu)造鋼筋，構(gòu)造鋼筋是為混凝土結(jié)構(gòu)適應(yīng)溫度，濕度變化條件，特別是嚴寒氣候條件下劇烈的氣候變化。構(gòu)造鋼筋在其主要受約束方向的鋼筋數(shù)量可采用構(gòu)件截面面積的0.04%，但每米內(nèi)不多于12cm2,鋼筋以小直徑為宜，但也要考慮便于施工架立條件，間距不易大于25cm。第五章 懸臂式擋土墻設(shè)計實例設(shè)計一無石料地區(qū)擋土墻，墻背填土與墻

45、前高差為3.4m，填土表面水平，上有均布標準荷載，地基承載力設(shè)計值為，填土的標準重度，內(nèi)內(nèi)摩擦角，底板與地基摩擦系數(shù)，由于采用鋼筋混凝土擋土墻，墻背豎直且光滑，可假設(shè)墻背與填土之間的摩擦較為。解：（1）截面選擇由于在缺石地區(qū)，選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墻高低于，選擇懸臂式擋土墻。尺寸按懸臂式擋土墻初步擬定，如圖所示a：圖a 懸臂梁擋土墻計算簡圖（尺寸單位：mm）（2）荷載計算1）土壓力計算沿墻體延伸方向取一延長米。由于地面水平，墻背豎直且光滑，土壓力計算選用郎肯理論公式計算：地面活荷載的作用，采用等代土層厚度，懸臂底A點水平土壓力：懸臂底B點水平土壓力：底板C點水平土壓力：土壓力合力：2）豎向荷載計算1、立臂板自重力 鋼筋混凝土標準重度，其自重為：2、底板自重為：3、地面均布活載及填土的自重力（3）抗傾覆穩(wěn)定驗算穩(wěn)定力矩：傾覆力矩：抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)： 穩(wěn)定（4）抗滑穩(wěn)定驗算豎向力之和：抗滑力：滑移力：抗滑穩(wěn)定系數(shù)： 穩(wěn)定（5）基地承載力驗算地基承載力采用設(shè)計荷載，分項系數(shù)：地面活荷載；土體荷載；結(jié)構(gòu)自重荷載?？傌Q向力到墻趾的距離為：為豎向荷載引起的彎矩： 為水平力引起的彎矩：總豎向力：基礎(chǔ)底面偏心距：地基壓力：（6）結(jié)構(gòu)設(shè)計立臂與底板均采用C20