《支擋結構設計概論》課件

支擋結構設計概論支擋結構是工程建設中不可或缺的一部分，用于支撐開挖邊坡、隧道、基坑等，保證施工安全，確保工程順利進行。目錄第一章支擋結構的概念與類型支擋結構定義支擋結構的分類支擋結構的特點第二章支擋結構的選型影響因素分析支擋結構的設計原則常見支擋結構類型對比第三章土壓力理論與計算土壓力的性質土壓力計算模型土壓力計算實例第四章支擋結構受力分析支擋結構的載荷分類支擋結構內力的確定支擋結構穩(wěn)定性分析支擋結構的概念與類型支擋結構是土木工程中常見的結構形式，主要用于支撐土體或巖石，防止其發(fā)生滑坡、坍塌等。支擋結構在工程建設中具有重要的作用，可以保障施工安全，提高工程質量。1.1支擋結構定義11支擋結構是指在土方開挖或填筑過程中，為了保證邊坡的穩(wěn)定和防止土體坍塌而設置的工程結構。22支擋結構主要用于防止開挖或填筑土體發(fā)生滑坡、坍塌或變形。33支擋結構的類型多樣，常見的有擋土墻、錨桿、噴射混凝土等。44支擋結構的設計和施工需要根據具體工程的條件進行，并符合相關規(guī)范和標準。1.2支擋結構的分類按結構形式分類支擋結構可以分為擋土墻、護坡、地下連續(xù)墻等，每種類型都具有不同的特點和應用場景。按材料分類常見的支擋結構材料包括混凝土、鋼筋混凝土、鋼結構、磚石等，材料選擇需根據工程實際情況進行綜合考量。按施工方式分類支擋結構的施工方式可分為明挖法、鉆孔灌注法、地下連續(xù)墻法等，不同方法適用于不同的地質條件和工程要求。1.3支擋結構的特點穩(wěn)定性支擋結構穩(wěn)定性高，可有效防止土體滑坡，保障工程安全。耐久性支擋結構材料堅固耐用，可以承受長期風吹雨打，保證工程長期使用。適應性強支擋結構可根據地形和地質條件進行設計，適用于各種復雜環(huán)境。美觀性支擋結構設計可與周圍環(huán)境相協(xié)調，提升整體景觀效果。2.支擋結構的選型支擋結構選型是支擋工程設計的重要環(huán)節(jié)，直接影響工程的安全性、經濟性和施工可行性。合理選擇支擋結構類型，需要綜合考慮地質條件、工程環(huán)境、施工條件、經濟成本等因素。2.1影響因素分析支擋結構的選型受多種因素影響，包括地質條件、工程規(guī)模、施工條件、環(huán)境因素等。地質條件是首要考慮因素，如土質、巖性、地下水位等。工程規(guī)模也會影響支擋結構的類型和尺寸。施工條件包括場地交通、施工設備、施工技術等。環(huán)境因素則包括周邊環(huán)境、文物保護等。2.2支擋結構的設計原則安全性支擋結構必須確保結構自身穩(wěn)定性，避免因土壓力或外部荷載引起坍塌。經濟性在滿足安全性能前提下，盡可能降低工程造價，選擇經濟合理的材料和施工方案?？墒┕ば灾踅Y構的設計應考慮實際施工條件，選擇便于施工、維護和拆卸的結構形式。環(huán)保性支擋結構設計應盡量減少對環(huán)境的影響，例如選擇生態(tài)材料，降低噪聲和粉塵污染。2.3常見支擋結構類型對比1混凝土擋土墻混凝土擋土墻是一種常見的支擋結構，結構堅固，抗壓強度高，能有效地抵抗土壓力，適用于各種地質條件。2鋼板樁擋土墻鋼板樁擋土墻施工速度快，可重復使用，適用于各種地質條件，但對施工精度要求較高，需要專業(yè)的施工團隊。3格賓網擋土墻格賓網擋土墻具有良好的透水性，可以減少土壤壓力，適用于地質條件較差的區(qū)域，成本相對較低，但抗壓能力較弱。3.土壓力理論與計算土壓力是土體對支擋結構的側向壓力。計算土壓力對支擋結構的設計至關重要，因為它直接影響結構的穩(wěn)定性和安全性。3.1土壓力的性質11.方向性土壓力通常垂直作用于擋土結構表面，主要由土體自重和水壓力引起。22.變化性土壓力的大小和方向會受到多種因素的影響，例如土體的性質、荷載類型、地下水位等。33.影響因素土體的密度、內摩擦角、粘聚力以及土體中水的含量都會影響土壓力的變化。44.計算模型不同的土壓力計算模型適用于不同的情況，例如庫侖模型適用于靜止土壓力，朗肯模型適用于主動土壓力。3.2土壓力計算模型1庫侖土壓力理論考慮土體內部摩擦力和墻后土體表面的摩擦力2朗肯土壓力理論假設墻后土體為理想彈性體，忽略土體內部摩擦力3莫爾-庫侖土壓力理論考慮土體內部摩擦力和墻后土體表面的摩擦力，并考慮土體剪切強度4其他土壓力理論如Rankine土壓力理論、Caquot土壓力理論等，考慮了土體內部摩擦力、墻后土體表面的摩擦力以及土體的彈塑性特性土壓力計算模型是支擋結構設計中重要的理論基礎，不同的模型考慮的因素不同，適用于不同的工程條件。3.3土壓力計算實例土壓力計算實例可以幫助我們更好地理解土壓力理論的實際應用，并為支擋結構的設計提供更準確的依據。例如，我們可以通過計算土壓力來確定支擋結構所需的強度和穩(wěn)定性，從而確保其在實際工程中的安全性和可靠性。100K土壓力千帕1M墻高米5摩擦角20重度千牛/立方米支擋結構受力分析支擋結構承受著來自土體、荷載和其他因素的壓力。這些壓力會產生內力，對支擋結構的穩(wěn)定性和安全性產生影響。4.1支擋結構的載荷分類地震荷載地震荷載是支擋結構的重要荷載之一，其強度和方向取決于地震烈度和場地條件。施工荷載施工荷載是指在施工階段作用于支擋結構的臨時荷載，包括施工機械、材料和人員的重量。水壓力水壓力是支擋結構在水體作用下產生的荷載，其大小取決于水深和水體密度。風荷載風荷載是指風力對支擋結構產生的荷載，其強度取決于風速和結構的迎風面積。4.2支擋結構內力的確定荷載分解支擋結構所受荷載可分為土壓力、結構自重、外荷載等。根據荷載作用方式和分布規(guī)律，將荷載分解到各個支擋構件上。受力分析根據支擋結構的幾何形狀和材料特性，利用力學原理進行受力分析，確定各個構件所受的內力，包括軸力、剪力、彎矩等。內力計算根據受力分析結果，采用力學公式或數值計算方法，對支擋結構內力進行計算，并繪制內力圖，以了解支擋結構在不同部位的內力大小和分布情況。內力校核將計算得到的內力與支擋結構的材料強度和抗力進行比較，確保支擋結構的內力處于安全范圍內，避免出現(xiàn)過載破壞。4.3支擋結構穩(wěn)定性分析抗滑穩(wěn)定性分析確保支擋結構在各種荷載作用下不會發(fā)生滑動，保證其整體穩(wěn)定性?？箖A覆穩(wěn)定性分析檢查支擋結構是否能抵抗土壓力和外部荷載的翻轉作用，避免結構失穩(wěn)?？拐鸱€(wěn)定性分析評估支擋結構在地震作用下的安全性，確保其結構完整性和功能。5.支擋結構的設計支擋結構的設計是一個復雜的過程，需要綜合考慮多種因素。設計目標是確保支擋結構的穩(wěn)定性和安全，同時滿足工程建設的需要。5.1承載力和變形控制承載力控制支擋結構必須能夠承受來自土壤和外部荷載的壓力，確保結構安全穩(wěn)定。變形控制控制支擋結構的變形，防止過大的沉降和傾斜，避免影響周邊建筑和設施。設計標準根據相關規(guī)范和標準確定承載力和變形控制的要求，確保支擋結構的安全性。5.2抗滑動和抗傾覆抗滑動支擋結構的抗滑穩(wěn)定性是指結構抵抗水平荷載的能力，避免沿基礎底面滑動?？够€(wěn)定性分析通常采用靜力平衡法，計算滑動力和抗滑力的大小，比較兩者的大小，確定結構的抗滑安全儲備系數?？箖A覆支擋結構的抗傾覆穩(wěn)定性是指結構抵抗傾覆力矩的能力，避免整體發(fā)生傾覆。抗傾覆穩(wěn)定性分析通常采用力矩平衡法，計算傾覆力矩和抗傾覆力矩的大小，比較兩者的大小，確定結構的抗傾覆安全儲備系數。5.3構造措施和細部設計鋼板連接鋼板連接用于增強支擋結構的整體穩(wěn)定性，防止局部應力集中，提高結構的承載能力?；炷猎鰪娀炷猎鰪娭饕ㄟ^增加鋼筋含量或使用高強度混凝土來提高支擋結構的抗壓強度和抗剪強度。錨固設計錨固設計應確保錨固件的可靠性和強度，防止支擋結構滑移或傾覆。排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)設計應確保及時排除積水，防止土壤浸泡導致支擋結構失效。6.支擋結構施工技術支擋結構的施工技術是確保工程質量和安全的關鍵。從設計到施工，每一個環(huán)節(jié)都需要嚴格控制，以確保工程安全穩(wěn)定。6.1常見施工工藝樁板支護樁板支護是常見的施工工藝。將鋼板樁打入地面，形成封閉的支護結構。它適合于較深基坑，可以有效控制土方開挖。錨桿支護錨桿支護應用廣泛，尤其適用于山坡或邊坡的支護。通過在巖石或土體中錨固鋼筋或鋼管，形成抗拉力，防止滑坡或坍塌。噴射混凝土支護噴射混凝土支護快速高效，適用于邊坡或基坑的臨時支護。通過噴射混凝土形成一層保護層，防止土體松散或坍塌。6.2施工質量控制要點嚴格控制材料質量支擋結構材料應符合相關標準，確保其強度、耐久性和穩(wěn)定性。確保施工工藝規(guī)范施工人員應嚴格按照設計圖紙和規(guī)范進行操作，確保施工質量。加強現(xiàn)場質量監(jiān)督項目負責人應加強現(xiàn)場質量監(jiān)督，及時發(fā)現(xiàn)并糾正施工過程中的質量問題。做好施工記錄詳細記錄施工過程，包括材料使用、施工工藝、質量檢驗等，以便于后期追溯。6.3支擋結構施工實例支擋結構施工實例可以分為多個類別，例如橋梁支擋工程、隧道支擋工程、邊坡支擋工程等。每個類別都包含不同的特點和施工要求，需要根據具體的工程情況進行針對性的設計和施工。施工實例分析可以幫助我們了解不同類型的支擋結構在實際工程中的應用，并總結相應的施工經驗和技術要點。支擋結構的維護與加固定期檢查支擋結構，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，延長其使用壽命。7.1常見病害類型11.沉降不均支擋結構基礎沉降不均，導致結構失穩(wěn)或破壞。22.裂縫支擋結構出現(xiàn)裂縫，可能是由于荷載過大或材料質量問題。33.滲漏支擋結構出現(xiàn)滲漏，會導致土體浸水，降低其強度。44.腐蝕支擋結構材料受到腐蝕，導致結構強度下降。7.2加固技術與方法鋼筋混凝土加固應用于支擋結構基礎和墻體加固，提高其承載力。錨桿加固在支擋結構中設置錨桿，增強其抗滑力和穩(wěn)定性。灌漿加固對支擋結構裂縫進行灌漿，修復結構并提高其整體性。鋼結構加固利用鋼結構構件，增強支擋結構的強度和穩(wěn)定性。7.3