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路基在遇到下列情況時可考慮修建擋土墻：
（1） 路基位于陡坡地段或巖石風(fēng)化的路塹邊緣地段； （2） 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段； （3） 可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)路段； （4） 水流沖刷嚴(yán)重或長期受水浸泡的沿河路基地段； （5） 為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農(nóng)田的地段； （6） 為保護(hù)重要建筑物、生態(tài)環(huán)境或其它特殊需要的地段。 一、擋土墻的布置 擋土墻的布置，通常在路基橫斷面圖和墻趾縱斷面圖上進(jìn)行。布置前，應(yīng)現(xiàn)場核對路基橫斷面圖，不足時應(yīng)補(bǔ)測；測繪墻趾處的縱斷面圖，收集墻趾處的地質(zhì)和水文等資料。 1．擋土墻位置的選定 路塹擋土墻大多數(shù)設(shè)在邊溝旁。山坡?lián)跬翂?yīng)考慮設(shè)在基礎(chǔ)可靠處，墻的高度應(yīng)保證墻后墻頂以上邊坡的穩(wěn)定。 當(dāng)路肩墻與路堤墻的墻高或截面圬工數(shù)量相近、基礎(chǔ)情況相似時，應(yīng)優(yōu)先選用路肩墻，按路基寬布置擋土墻位置，因?yàn)槁芳鐡跬翂沙浞质湛s坡腳，大量減少填方和占地。若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低，而且基礎(chǔ)可靠時，宜選用路堤墻，并作經(jīng)濟(jì)比較后確定墻的位置。 沿河路堤設(shè)置擋土墻時，應(yīng)結(jié)合河流情況來布置，注意設(shè)墻后仍保持水流順暢，不致擠壓河道而引起局部沖刷。 2．擋土墻的縱向布置 擋土墻縱向布置在墻趾縱斷面圖上進(jìn)行，布置后繪成擋土墻正面圖。 布置的內(nèi)容有： （1）確定擋土墻的起迄點(diǎn)和墻長，選擇擋土墻與路基或其它結(jié)構(gòu)物的銜接方式。 路肩擋土墻端部可嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接，與橋臺連接時，為了防止墻后回填土從橋臺尾端與擋墻連接處的空隙中溜出，需在臺尾與擋土墻之間設(shè)置隔墻及接頭墻。 路塹擋土墻在隧道洞口應(yīng)結(jié)合隧道洞門、翼墻的設(shè)置做到平順銜接；與路塹邊坡銜接時，一般將墻高逐漸降低至2m以下，使邊坡坡腳不致伸入邊溝內(nèi)，有時也可與橫向端墻連接。 （2）按地基及地形情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫與沉降縫的位置。 （3）布置各段擋土墻的基礎(chǔ)。墻趾地面有縱坡時，擋土墻的基底宜做成不大于5%的縱坡。但地基為巖石時，為減少開挖，可沿縱向做成臺階。臺階尺寸視縱坡大小而定，但其高寬比不宜大于1：2。 （4）布置泄水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。 在布置圖上注明各特征點(diǎn)的樁號，以及墻頂、基礎(chǔ)頂面、基底、沖刷線、冰凍線、常水位線或設(shè)計(jì)洪水位的標(biāo)高等。 3．擋土墻的橫向布置 橫向布置，選擇在墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處，以及其它必須樁號處的橫斷面圖上進(jìn)行。根據(jù)墻型、墻高及地基與填料的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)或套用標(biāo)準(zhǔn)圖，確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)施等，并繪制擋土墻橫斷面圖。 4．平面布置 對于個別復(fù)雜的擋土墻，如高、長的沿河曲線擋土墻，應(yīng)作平面布置，繪制平面圖，標(biāo)明擋土墻與路線的平面位置及附近地貌與地物等情況，特別是與擋土墻有干擾的建筑物的情況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向，防護(hù)與加固工程等。 在以上設(shè)計(jì)圖紙上，可標(biāo)寫簡要說明。必要時可另編設(shè)計(jì)說明書，說明選用擋土墻方案的理由、選用擋土墻結(jié)構(gòu)類型和設(shè)計(jì)參數(shù)的依據(jù)、對材料和施工的要求、注意事項(xiàng)以及主要工程數(shù)量等，如采用標(biāo)準(zhǔn)圖，應(yīng)注明其編號。 二、擋土墻的構(gòu)造 擋土墻的構(gòu)造必須滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，同時考慮就地取材、結(jié)構(gòu)合理、斷面經(jīng)濟(jì)、施工養(yǎng)護(hù)方便與安全。 常用的重力式擋土墻一般是由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和伸縮縫等部分組成。 1．墻身構(gòu)造 (一)墻背 重力式擋土墻的墻背，可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折線和衡重式等型式(圖6-25)。 圖6-25重力式擋土墻的斷面形式 a）仰斜；b）垂直；c）俯斜；d）凸形折線；e）衡重式 仰斜墻背所受的土壓力小，故墻身斷面較經(jīng)濟(jì)。用于路塹墻時，墻身與開挖面邊坡較貼合，故開挖量與回填量均較小。但當(dāng)墻趾處地面橫坡較陡時，會使墻身增高，斷面增大。故仰斜墻背適用于路塹墻及墻趾處地面平坦的路肩墻或路堤墻。仰斜墻背的坡度不宜緩于1：0.3，以免施工困難。 俯斜墻背所受的土壓力較大。在地面橫坡陡峻時，俯斜式擋土墻可采用陡直的墻面，借以減小墻高。俯斜墻背也可做成臺階形，以增加墻背與填料間的摩擦力。 垂直墻背的特點(diǎn)介于仰斜和俯斜墻背之間。 凸形折線墻背系將仰斜式擋土墻的上部墻背改為俯斜，以減小上部斷面尺寸，多用于路塹墻，也可用于路肩墻。 衡重式墻在上下墻之間設(shè)衡重臺，并采用陡直的墻面。適用于山區(qū)地形陡峻處的路肩墻和路堤墻，也可用于路塹墻。上墻俯斜墻背的坡度1：0.25～1：0.45，下墻仰斜墻背在1：0.25左右，上下墻的墻高比一般采用2：3。 (二)墻面 墻面一般均為平面，其坡度應(yīng)與墻背坡度相協(xié)調(diào)。墻面坡度直接影響擋土墻的高度。因此，在地面橫坡較陡時，墻面坡度一般為1：0.05～1：0.20，矮墻可采用陡直墻面；地面平緩時，一般采用1：0.20～1：0.35較為經(jīng)濟(jì)。 (三)墻頂 墻頂最小寬度，漿砌擋土墻不小于50cm，干砌不小于60cm。漿砌路肩墻墻頂一般宜采用粗石料或混凝土做成頂帽，厚40cm。如不做頂帽，對路堤墻和路塹墻，墻頂應(yīng)以大塊石砌筑，并用砂漿勾縫，或用5號砂漿抹平頂面，砂漿厚2cm。干砌擋土墻墻頂50cm高度內(nèi)，應(yīng)用25號砂漿砌筑，以增加墻身穩(wěn)定。干砌擋土墻的高度一般不宜大于6m。 (四)護(hù)欄 為保證交通安全，在地形險峻地段，或過高過長的路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄。為保持土路肩最小寬度，護(hù)欄內(nèi)側(cè)邊緣距路面邊緣的距離，二、三級路不小于0.75m，四級路不小于0.5m。 2．基礎(chǔ) 圖6-26 重力式擋土墻的基礎(chǔ)類型 a）墻趾或墻踵部分加寬；b）鋼筋混凝土底板； c）換填地基；d）臺階基礎(chǔ)；e）拱形基礎(chǔ) 地基不良和基礎(chǔ)處理不當(dāng)，往往會引起擋土墻的破壞，因此必須重視擋土墻的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，事先應(yīng)對地基的地質(zhì)條件作詳細(xì)調(diào)查，必要時須先作挖探或鉆探，然后再來確定基礎(chǔ)類型與埋置深度。 (一)基礎(chǔ)類型 絕大多數(shù)擋土墻，都直接修筑在天然地基上。 當(dāng)?shù)鼗休d力不足，地形平坦而墻身較高時，為了減小基底壓應(yīng)力和增加抗傾覆穩(wěn)定性，常常采用擴(kuò)大基礎(chǔ)(圖6-12a)，將墻趾或墻踵部分加寬成臺階，或兩側(cè)同時加寬，以加大承壓面積。加寬寬度視基底應(yīng)力需要減少的程度和加寬后的合力偏心距的大小而定，一般不小于20cm。臺階高度按加寬部分的抗剪、抗彎拉和基礎(chǔ)材料的剛性角的要求確定(剛性角：漿砌片石35°，混凝土45°)。 當(dāng)?shù)鼗鶋簯?yīng)力超過地基承載力過多時，需要的加寬值較大，為避免加寬部分的臺階過高，可采用鋼筋混凝土底板(圖6-12b)，其厚度由剪力和主拉應(yīng)力控制。 地基為軟弱土層(如淤泥、軟粘土等）時，可采用砂礫、碎石、礦渣或灰土等材料予以換填，以擴(kuò)散基底壓應(yīng)力，使之均勻地傳遞到下臥軟弱土層中，如圖6-12c)。一般換填深度h2與基礎(chǔ)埋置深度h1之總和不宜超過5m，對淤泥和泥炭等應(yīng)更淺些。 當(dāng)擋土墻修筑在陡坡上，而地基又為完整、穩(wěn)固、對基礎(chǔ)不產(chǎn)生側(cè)壓力的堅(jiān)硬岸石時，可如圖6-12d)所示，設(shè)置臺階基礎(chǔ)，以減少基坑開挖和節(jié)省圬工。分臺高一般約1m左右，臺寬視地形和地質(zhì)情況而定，不宜小于0.2m，高寬比可以采用3：2或2：1。最下一個臺階的底寬應(yīng)滿足偏心距的有關(guān)規(guī)定，不宜小于1.5～2.0m。 如地基有短段缺口(如深溝等)或挖基困難(如需水下施工等)，可采用拱形基礎(chǔ)，以石砌拱圈跨過，再在其上砌筑墻身(圖6-12e)，但應(yīng)注意土壓力不宜過大，以免橫向推力導(dǎo)致拱圈開裂。設(shè)計(jì)時，對拱圈應(yīng)予驗(yàn)算。 (二)基礎(chǔ)埋置深度 對于土質(zhì)地基，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)符合下列要求： (1)無沖刷時，應(yīng)在天然地面以下至少1m； (2)有沖刷時，應(yīng)在沖刷線以下至少1m； (3)受凍脹影響時，應(yīng)在凍結(jié)線以下不少于0.25m。當(dāng)凍深超過1m時，采用1.25m，但基底應(yīng)夯填一定厚度的砂礫或碎石墊層，墊層底面亦應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于0.25m。 碎石、礫石和砂類地基，不考慮凍脹影響，但基礎(chǔ)埋深不宜小于1m。 對于巖石地基，應(yīng)清除表面風(fēng)化層。當(dāng)風(fēng)化層較厚難以全部清除時，可根據(jù)地基的風(fēng)化程度及其容許承載力將基底埋入風(fēng)化層中。基礎(chǔ)嵌入巖層的深度，可參照表6-2確定。墻趾前地面橫坡較大時，應(yīng)留出足夠的襟邊寬度（趾前至地面橫坡的水平距離），以防止地基剪切破壞(見表6-2)。 表6-2 基礎(chǔ)嵌入巖層的深度 巖層種類 基礎(chǔ)埋深h(m) 襟邊寬度L(m) 嵌入示意圖 較完整的堅(jiān)硬巖石 0.25 0.25～0.5 一般巖石(如砂頁巖互層等) 0.6 0.6～1.5 松散巖石(如千枚巖等) 1.0 1.0～2.0 砂夾礫石 ≥1.0 1.5～2.5 當(dāng)擋土墻位于地質(zhì)不良地段，地基土內(nèi)可能出現(xiàn)滑動面時，應(yīng)進(jìn)行地基抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，將基礎(chǔ)底面埋置在滑動面以下，或采用其它措施，以防止擋土墻滑動。 3．排水設(shè)施 擋土墻應(yīng)設(shè)置排水措施，以疏干墻后土體和防止地面水下滲，防止墻后積水形成靜水壓力，減少寒冷地區(qū)回填土的凍脹壓力，消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力。 排水措施主要包括：設(shè)置地面排水溝，引排地面水；夯實(shí)回填土頂面和地面松土，防止雨水及地面水下滲，必要時可加設(shè)鋪砌；對路塹擋墻墻趾前的邊溝應(yīng)予以鋪砌加固，以防邊溝水滲入基礎(chǔ)；設(shè)置墻身泄水孔，排除墻后水。 漿砌塊(片)石墻身應(yīng)在墻前地面以上設(shè)一排泄水孔(圖6-27)。墻高時，可在墻上部加設(shè)一排匯水孔。匯水孔的尺寸一般為5×10cm、10×10cm、15×20cm的方孔或直徑為5～10cm的圓孔?？籽坶g距一般為2～3m，對于浸水擋土墻孔眼間距一般1.0～1.5m，干旱地區(qū)可適當(dāng)加大，孔眼上下錯開布置。下排排水孔的出口應(yīng)高出墻前地面0.3m；若為路塹墻，應(yīng)高出邊溝水位0.3m；若為浸水擋土墻，應(yīng)高出常水位0.3m。為防止水分滲入地基，下排泄水孔進(jìn)水口的底部應(yīng)鋪設(shè)30cm厚的粘土隔水層。泄水孔的進(jìn)水口部分應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層，以免孔道阻塞。當(dāng)墻背填土透水性不良或可能發(fā)生凍脹時，應(yīng)在最低一排泄水孔至墻頂以下0.5m的范圍內(nèi)鋪設(shè)厚度不小于0.3m的砂卵石排水層(圖6-27c)。 干砌擋土墻因墻身透水，可不設(shè)泄水孔。 圖6-27 泄水孔及排水層 4．沉降縫與伸縮縫 為避免因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂，需根據(jù)地質(zhì)條件的變異和墻高、墻身斷面的變化情況設(shè)置沉降縫。為了防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化而產(chǎn)生裂縫，應(yīng)設(shè)置伸縮縫。設(shè)計(jì)時，一般將沉降縫與伸縮縫合并設(shè)置，沿路線方向每隔10～15m設(shè)置一道，兼起兩者的作用，縫寬2～3cm，縫內(nèi)一般可用膠泥填塞，但在滲水量大，填料容易流失或凍害嚴(yán)重地區(qū)，則宜用瀝青麻筋或涂以瀝青的木板等具有彈性的材料，沿內(nèi)、外、頂三方填塞，填深不宜小于0.15m，當(dāng)墻后為巖石路塹或填石路堤時，可設(shè)置空縫。 干砌擋土墻，縫的兩側(cè)應(yīng)選用平整石料砌筑，使成垂直通縫。 三、擋土墻的荷載的計(jì)算方法 1．擋土墻的荷載 施加于擋土墻的荷載按性質(zhì)劃分見表6-3。 表6-3 施加于擋土墻的作用或荷載 荷載分類 荷載名稱 恒載 擋土墻結(jié)構(gòu)自重 填土（包括基礎(chǔ)襟邊以上土）自重 填土側(cè)壓力 墻頂上的有效荷載 墻背與第二破裂面之間的有效荷載預(yù)加應(yīng)力 可變荷載 汽車引起的土側(cè)壓力 常水位時的浮力及靜水壓力 設(shè)計(jì)水位的靜水壓力及浮力 水位退落時的動水壓力 波浪壓力 凍脹壓力和冰壓力 溫度或施工荷載 溫度變化的影響 施工及臨時荷載 設(shè)計(jì)時應(yīng)按上述荷載的可能不利組合進(jìn)行計(jì)算。不同組合（表6-4）將相應(yīng)采用不同的荷載系數(shù)和抗力安全系數(shù)。 表6-4 常用荷載組合 組合 計(jì)算力 I 擋土墻結(jié)構(gòu)自重、土重、土側(cè)壓力相組合 II 擋土墻結(jié)構(gòu)自重、土重、土側(cè)壓力、汽車荷載引起的土側(cè)壓力相組合 III I與設(shè)計(jì)水位的靜水壓力及浮力相組合 IV II與設(shè)計(jì)水位的靜水壓力及浮力相組合 V I與地震力相組合 地震區(qū)修建擋土墻時，抗震驗(yàn)算應(yīng)按表6-5進(jìn)行。 表6-5 擋土墻抗震驗(yàn)算 公路等級 高速公路、一級公路、二級公路 三、四級公路 基本烈度 7 8 9 9 地 基 類 別 巖石、非液化土及軟土 非浸水 不驗(yàn)算 H＞5m驗(yàn)算 驗(yàn)算 驗(yàn)算 浸水 不驗(yàn)算 驗(yàn)算 驗(yàn)算 驗(yàn)算 液化土或軟土地基 驗(yàn)算 驗(yàn)算 驗(yàn)算 驗(yàn)算 注：H為擋土墻高度 2．擋土墻的設(shè)計(jì)原則 擋土墻設(shè)計(jì)按“分項(xiàng)安全系數(shù)極限狀態(tài)”法進(jìn)行。 擋土墻設(shè)計(jì)分承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)是當(dāng)擋土墻出現(xiàn)以下任何一種狀態(tài)，即認(rèn)為超過了承載力極限狀態(tài)：（1）整個擋土墻或擋土墻的一部分作為剛體失去平衡；（2）擋土墻構(gòu)件或連接部件因材料強(qiáng)度超過而破壞，或因過度塑性變形而不適于繼續(xù)承載；（3）擋土墻結(jié)構(gòu)變?yōu)闄C(jī)動體系或局部失去平衡。正常使用極限狀態(tài)是擋土墻出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：（1）影響正常使用或外觀變形；（2）影響正常使用或耐久性的局部破壞（包括裂縫）；（3）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。 擋土墻構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)采用下列表達(dá)式： （6-43） 式中： --結(jié)構(gòu)重要系數(shù)，對高速公路和一級公路：墻高?5m時， =1.0，墻高>5m時， =1.1。 --垂直恒載引起的效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)； --恒載及汽車活載的土壓力效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)； --抗力安全系數(shù)； --恒載效應(yīng)（包括擋土墻自重及后踵板上或基礎(chǔ)襟邊以上的土重） --恒載及汽車活載的土壓力效應(yīng)； --其它荷載效應(yīng)（i?2）； --構(gòu)件抗力標(biāo)準(zhǔn)值； --荷載效應(yīng)組合系數(shù)； --其它荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)（i?2）。 3．計(jì)算狀態(tài)及荷載系數(shù) （1）承載能力極限狀態(tài)分項(xiàng)荷載系數(shù) 表6-6 承載能力極限狀態(tài)分項(xiàng)荷載系數(shù)表 情況 增大起有利作用時 增大起不利作用時 組合 I、II III、IV V I、II III、IV V 垂直恒載 0.9 1.2 車輛垂直荷載 1.0 1.4 主動土壓力 1.3 1.2 1.1 1.4 1.3 1.15 被動土壓力 0.5 0.3 0.50 水浮力 0.95 1.10 靜水壓力 0.95 1.05 動水壓力 0.95 1.10 地震作用 0.90 1.10 （2）正常使用極限狀態(tài) 除被動土壓力用0.5外，其它全部荷載系數(shù)規(guī)定采用1.0。 （3）當(dāng)對擋土墻進(jìn)行基礎(chǔ)合力偏心距和圬工結(jié)構(gòu)合力偏心距計(jì)算時，除被動土壓力用0.5外，其它全部荷載系數(shù)規(guī)定采用1.0。 四、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算 (一)抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算 圖6-28 擋土墻的抗滑動穩(wěn)定 為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗(yàn)算在土壓力及其它外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力。 如圖6-28所示，在一般情況下 （6－44） 式中：G——擋土墻自重； Ex,Ey——墻背主動土壓力的水平與垂直分力； ——基底傾斜角，?； ——基底摩擦系數(shù)，可通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。無試驗(yàn)資料時，可參考表6-7的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)； ——主動土壓力分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)組合為I、II時， =1.4， 當(dāng)組合為IIII、IV時， =1.3。 (二)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 圖6-29 擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定 為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，須驗(yàn)算它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能力，如圖6-29所示。 （6－45） 式中： ——墻身、基礎(chǔ)及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離，m； ——土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離，m； ——土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離，m； 在驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性時，一般均未計(jì)趾前土層對墻面所產(chǎn)生的被動土壓力。驗(yàn)算結(jié)果如不滿足以上要求，則表明抗滑穩(wěn)定性或抗傾覆穩(wěn)定性不夠，應(yīng)改變墻身斷面尺寸重新核算。 表6-7 基底摩擦系數(shù)?參考值 地基土分類 ? 軟塑粘土 0.25 硬塑粘土 0.3 亞砂土、亞粘土、半干硬粘土 0.3~0.4 砂類土 0.4 碎石類土 0.5 軟質(zhì)巖石 0.4~0.6 硬質(zhì)巖石 0.6~0.7 五、基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算 為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算；同時，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。 （1）基礎(chǔ)地面的壓應(yīng)力 ①軸心荷載作用時 （6-46） 式中： ——基底平均壓應(yīng)力，kPa； ——基礎(chǔ)底面每延米的面積，即基礎(chǔ)寬度，B?1.0(m2) ——每延米作用于基底的總豎向力設(shè)計(jì)值，kN； 其中：Ey——墻背主動土壓力（含附加荷載引起的）的垂直分力，kN； Ex——墻背主動土壓力（含附加荷載引起的）的水平分力，kN； W——低水位浮力，kN（指常年淹沒水位） ②偏心荷載作用時 作用于基底的合力偏心距e為 （6-47） 式中： a．當(dāng) 時 （6-48） 式中： ——基底邊緣最大、最小壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值，kN； M——作用于基底形心的彎矩設(shè)計(jì)值，按表6-8采用； B——基礎(chǔ)寬度，m。 其中： ； 當(dāng)基底有傾斜時： 表6-8 基底彎矩值計(jì)算表 荷載組合 作用于基底形心的彎矩設(shè)計(jì)值 I II III IV V 表中： ——由填土恒載土壓力所引起的彎矩； ——由墻身及基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)上的土重引起的彎矩； ——由填土及汽車活荷載引起的彎矩； ——由靜水壓力引起的彎矩； ——由地震土壓力引起的彎矩； ——由地震慣性力引起的彎矩； ——由浮力引起的彎矩。 上述彎矩均為繞基底形心軸旋轉(zhuǎn)，正負(fù)號自己確定。 b．對巖石地基，當(dāng) 時 此情況可以不考慮地基拉應(yīng)力，而壓應(yīng)力重新分布如下： （6-49） 式中： （2）基底合力偏心距 基底合力偏心距應(yīng)滿足（表6-9）。 表6-9 基底合力偏心距 荷載情況 地基條件 合力偏心矩 荷載組合 I 非巖石地基 荷載組合 II、III、IV 非巖石地基 較差的巖石地基 堅(jiān)密的巖石地基 荷載組合V 地震情況 軟土、松砂、一般粘土 緊密細(xì)紗、粘土 中密碎、礫石，中砂 緊密巖石及碎、礫石 （3）地基承載力抗力值 地基應(yīng)力的設(shè)計(jì)值應(yīng)滿足地基承載力的抗力值，應(yīng)滿足以下各式。 ①當(dāng)軸向荷載作用時 （6-50） 式中：p——見式6-46 f——地基承載力抗力值，kPa。 ②當(dāng)偏心荷載作用時 （6-51） ③地基承載力抗力值的規(guī)定 當(dāng)擋土墻的基礎(chǔ)寬度大于3m活埋置深度大于0.5m時，除巖石地基外，地基承載應(yīng)力抗力值按下式計(jì)算： （6-52） 式中： ——地基承載應(yīng)力抗力值； ——地基承載應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值； ——承載力修正系數(shù)，見表6-10； ——基底下持力層上土的天然容重（KN/m3），如在水面以下且不透水者，應(yīng)采用浮重； ——基礎(chǔ)地面以下各土層的加權(quán)平均容重，水面以下用有效浮容重，Kn/m3； ——基礎(chǔ)底面寬度小于3m時取3 m，大于6m時取6 m； ——基礎(chǔ)底面的埋置深度，m。從天然地面算起；有水流沖刷時，從一般沖刷線算起。 表6-10 承載力修正系數(shù) 土的類別 淤泥和淤泥質(zhì)土 0 1.0 0 1.0 人工填土 或 的粘性土 或稍濕的粉土 0 1.1 紅粘土 含水比>0.8 0 1.2 含水比?0.8 0.15 1.4 或 均小于0.85的粘質(zhì)土 0.3 1.6 及 的粉質(zhì)土 0.5 2.2 粉砂、細(xì)紗（不包括很濕、稍密） 2.0 3.0 中砂、粗砂、礫砂和碎石土 3.0 4.4 注：1． 為土的飽和度， 稍濕， 很濕， 飽和； 2．強(qiáng)風(fēng)化巖石，可參照相應(yīng)土的承載力取值； 3．IL為含水比； 4．e為空隙比。 表6-11 提高系數(shù)K 荷載組合 提高系數(shù)K 主要組合 1.0 附加組合 1.3 組合 1.5 注：表中ρ為基底截面核心截面 ④當(dāng)不滿足式6-52的計(jì)算條件或計(jì)算出的結(jié)果 時，可按 直接確定地基承載應(yīng)力抗力值。 ⑤ 值可以根據(jù)不同荷載組合予以提高，提高系數(shù)K按表6-11的值。 ⑥當(dāng)偏心距 小于或等于0.333倍基礎(chǔ)基礎(chǔ)地面寬度時，可根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定地基承載應(yīng)力抗力值。 圖6-30 基底應(yīng)力重分布 六、墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算 為了保證墻身具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇1～2個控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算，如墻身底部、二分之一墻高處、上下墻(凸形及衡重式墻)交界處(圖6-31)。 根據(jù)《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ022-85)的規(guī)定，當(dāng)構(gòu)件采用分項(xiàng)安全系數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時，荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值，應(yīng)小于或等于結(jié)構(gòu)抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值。 （1）強(qiáng)度計(jì)算 （6-53） 按每延米墻長計(jì)算： （6-54） 圖6-31 驗(yàn)算斷面的選擇 式中： ——設(shè)計(jì)軸向力，kN； ——重要性系數(shù)； ——荷載組合系數(shù)； 荷載組合 I、II 1.0 III、IV 0.8 V 0.7 圖6-32 墻身截面法向應(yīng)力驗(yàn)算 ——恒載（自重及襟邊以上土重）引起的軸向力，kN； ——主動土壓力引起的軸向力，kN； （i=2～6）——被動土壓力、水浮力、靜水壓力、動水壓力、地震力引起的軸向力，kN； ——抗力安全系數(shù)，按表6-12選用； ——材料極限抗壓強(qiáng)度，kPa； ——擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面積，m2； ——軸向力偏心影響系數(shù)， ； 表6-12 抗力安全系數(shù) 圬工種類 受力情況 受壓 受彎、剪、拉 石料 1.85 2.31 片石砌體 片石混凝土砌體 2.31 2.31 塊石砌體 粗料石砌體 混凝土預(yù)制塊砌體 1.92 2.31 混凝土 1.54 2.31 表6-13圬工結(jié)構(gòu)容許偏心距 荷載組合 容許偏心距 I、II 0.25B III、IV 0.30B V 0.33B 擋土墻墻身或基礎(chǔ)為純圬工截面時，其偏心距應(yīng)小于表6-13的要求。 （2）穩(wěn)定計(jì)算 （6-55） 式中：Nj、aK、A、RK、rK意義同式（6-54）； K—彎曲平面內(nèi)的縱向翹曲系數(shù)，按下式計(jì)算： （6-56） H為墻有效高度（視下端固定，上端自由，m）；B為墻的寬度（m）； s—系數(shù)，查表6-14。 s系數(shù)表 表6-14 砌體沙漿標(biāo)號 ?M5 M2.5 M1 混凝土 s值 0．002 0.0025 0.004 0.002 一般情況下?lián)跬翂Τ叽绮皇芊€(wěn)定控制，但應(yīng)判斷是細(xì)高墻或是矮墻。 當(dāng)H/B小于10時為矮墻，其余則為細(xì)高墻。但當(dāng)墻頂為自由時H/B應(yīng)小于30。 對于矮墻可取?K =1，即不考慮縱向穩(wěn)定。 （3）當(dāng) 超過表6-13的規(guī)定時，還可以利用彎曲抗拉極限強(qiáng)度 進(jìn)行驗(yàn)算或確定截面尺寸。 （6-57） 式中：W——截面系數(shù)，m3； 當(dāng)擋土墻長度取1延米為計(jì)算單元時：A=1*B，則式6-57為： （6-58） （4）正截面直接受剪時驗(yàn)算 （6-59） 式中： ——正截面剪力，kN； ——受剪極為面面積，m2； ——砌體截面的抗剪極限強(qiáng)度，kPa； ——摩擦系數(shù)， 七、增加擋土墻穩(wěn)定性的措施 圖6-33 傾斜基底增加擋土墻抗滑穩(wěn)定性 (一)增加抗滑穩(wěn)定性的方法 1設(shè)置傾斜基底(圖6-33) 設(shè)置向內(nèi)傾斜的基底，可以增加抗滑力和減少滑動力，從而增加了抗滑穩(wěn)定性。 基底傾角α0越大，越有利于抗滑穩(wěn)定性，但應(yīng)考慮擋土墻連同地基土體一起滑走的可能性，因此對地基傾斜度應(yīng)加以控制。通常，對土質(zhì)地基，不陡于1:5(α0≤11?10′）；對巖石地基，不陡于1:3(α0≤16?42′）。 此外，在驗(yàn)算沿基底的抗滑穩(wěn)定性的同時，還應(yīng)驗(yàn)算通過墻踵的地基水平面(圖6-33中1-1水平面)的滑動穩(wěn)定性。 2．采用凸榫基礎(chǔ)(圖6-34) 在擋土墻基礎(chǔ)底面設(shè)置混凝土凸榫，與基礎(chǔ)連成整體，利用榫前土體產(chǎn)生的被動土壓力以增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。 為了增加榫前被動阻力，應(yīng)使榫前被動土楔不超過墻趾。同時，為了防止因設(shè)凸榫而增加墻背的主動土壓力，應(yīng)使凸榫后緣與墻踵的連線同水平線的夾角不超過?角。因此應(yīng)將整個凸榫置于通過墻趾并與水平線成45?-?/2角線和通過墻踵并與水平線成?角線所形成的三角形范圍內(nèi)。 圖6-34 凸榫基礎(chǔ) 當(dāng)β＝0(填土表面水平)，α＝0(墻背垂直)，δ＝0(墻光滑)時，榫前的單位被動土壓力σp，按朗金(Rankine)理論計(jì)算 考慮到產(chǎn)生全部被動土壓力所需要的墻身位移量大于墻身設(shè)計(jì)所允許的位移量，為工程安全所不允許，因此鐵路規(guī)范規(guī)定，凸榫前的被動土壓力按朗金被動土壓力的1／3采用，即 （6－60） 在榫前BT前寬度內(nèi)，因已考慮了部分被動土壓力，故未計(jì)其基底摩擦阻力。 按照抗滑穩(wěn)定性的要求，令Kc=[Kc]，代入（6-60），即可得出凸榫高度hT的計(jì)算式 (6-61) 凸榫寬度BT根據(jù)以下兩方面的要求進(jìn)行計(jì)算，取其大者。 (二)增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法 為增加抗傾覆穩(wěn)定性，應(yīng)采取加大穩(wěn)定力矩和減小傾覆力矩的辦法。 1．展寬墻趾 在墻趾處展寬基礎(chǔ)以增加穩(wěn)定力臂，是增加抗傾覆穩(wěn)定性的常用方法。但在地面橫坡較陡處，會由此引起墻高增加。 2．改變墻面及墻背坡度 改緩墻面坡度可增加穩(wěn)定力臂(圖6-35a)，改陡俯斜墻背或改緩仰斜墻背可減少土壓力(圖6-35b,c)。在地面縱坡較陡處，均須注意對墻高的影響。 圖6-35 改變胸坡及背坡 a)改變胸坡b)改陡俯斜墻背c)改為仰斜墻背 3．改變墻身斷面類型 當(dāng)?shù)孛鏅M坡較陡時，應(yīng)使墻胸盡量陡立。這時可改變墻身斷面類型，如改用衡重式墻或者墻后加設(shè)卸荷平臺、卸荷板(圖6-36)，以減少土壓力并增加穩(wěn)定力矩。 圖6-36 改變墻身類型措施 八、衡重式擋土墻設(shè)計(jì) 衡重式擋土墻設(shè)計(jì)與一般重力式擋土墻相同。但是，因?yàn)閴Ρ碁閹в泻庵嘏_的折線形，所以土壓力計(jì)算及墻身構(gòu)造都有其特殊性。 衡重式擋土墻的構(gòu)造，通常墻胸多采用1：0.05的陡坡，上墻墻背坡率采用1：0.25～1：0.45之間，下墻墻背坡率采用1：0.25，上下墻高比采用2：3。其它構(gòu)造要求與一般重力式擋土墻相同。 作用于衡重式擋土墻的主動土壓力，按上下墻分別計(jì)算，取其矢量和作為全墻的主動土壓力。 衡重式擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算的內(nèi)容和要求同一般重力式擋土墻。當(dāng)上墻出現(xiàn)第二破裂面時，第二破裂面與上墻墻背之間的填土與墻身一起移動，其重量應(yīng)計(jì)入墻身自重。 驗(yàn)算墻身截面強(qiáng)度時，應(yīng)按上墻實(shí)際墻背所承受的土壓力計(jì)算，驗(yàn)算內(nèi)容同重力式（如圖6-31所示）。最危險的截面是上下墻分界面2-2，以及與土墻土壓力大致平行的3-3斜截面。對于斜截面驗(yàn)算，應(yīng)將諸力投影到斜截面上，驗(yàn)算的重點(diǎn)是抗剪強(qiáng)度能否滿足要求。 下面介紹上墻實(shí)際墻背上的土壓力及斜截面上的剪應(yīng)力的計(jì)算方法。 (一)上墻實(shí)際墻背的土壓力 上墻實(shí)際墻背的土壓力E1’由第二破裂面上的土壓力E1傳遞而來。一般假定衡重臺及墻背上均無摩擦力產(chǎn)生，采用力多邊形法來推求，如圖6-37所示。 圖6-37 上墻實(shí)際墻背的土壓力計(jì)算 從力多邊形可知 (6-62) 假定此土壓力沿墻背呈直線分布，作用于上墻的下三分點(diǎn)處。 (二)斜截面剪應(yīng)力驗(yàn)算 如圖6-38所示，設(shè)衡重式擋土墻沿與水平方向成i角的傾斜面被剪切。剪切面上的作用力是主動土壓力的水平分力E1x’和豎直力ΣN（＝E1’＋G1＋G2）在該面上的切向分力PE和PG。PG和PE隨i角的變化而變化，因此該剪切面上的剪應(yīng)力τ是i角的函數(shù)。欲求最大剪應(yīng)力τ值， 可按 ＝0導(dǎo)出。 在ΔO1LM中，由正弦定律得 圖6-38 斜截面剪應(yīng)力驗(yàn)算 剪切面寬度 式中： ，γk為墻身砌體容重。 對式(6-63)微分，令 ＝0，經(jīng)整理簡化得 （6-64） 由式(6-64)解出i角，代入式(6-63)，即可求得最大計(jì)算剪應(yīng)力τmax。其驗(yàn)算方法同前。 |
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