擋土牆設計
目的要求:掌握擋土牆的用途、型別與特點，重力式擋土牆的構造與布置，擋土牆的基礎要求與型別；土壓力計算，熟悉重力式擋土牆的設計與穩定性驗算；了解浸水地區擋土牆設計、輕型擋土牆、錨桿擋土牆、其它型別擋土牆等
教學重點:重力式擋土牆的構造與布置，擋土牆的基礎要求與型別；土壓力計算，重力式擋土牆的設計與穩定性驗算教學難點:土壓力計算，重力式擋土牆的設計與穩定性驗算
教學課時:6h
教學方法:理論教學
教學內容和步驟
§8.1 擋土牆的分類及特點
一、擋土牆的型別
1、擋土牆：是用來支援天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩定的建築物。
2、按照擋土牆的設定位置，擋土牆可分為路肩牆，路堤牆、路塹牆和山坡牆。
a：路肩牆使用場合：
①陡山坡上，為保證路堤穩定，收縮坡腳；
②為避免與其它建築物干擾或防止多佔農田；
③為防止沿河路堤受水流沖刷和淘刷。
b：路堤牆使用場合：
①受地形限制或因與其它建築物相干擾，必須約束坡腳時；
②防止陡坡路堤下滑;
c：路塹牆使用場合：
①山坡陡峻，用以降低邊坡高度，減少山坡開挖，避免破壞山體平衡；
②地質條件不良，用以支擋可能滑塌的山坡土體;
d:山坡擋土牆使用場合：
用以支擋山坡上有可能坍滑的覆蓋層土體或破碎岩層(需要時可分設為數道)
擋土牆的設定與否，應與其它工程方案比較後確定：
①與移改路線位置進行比較；
②與填築或開挖邊坡相比較
③與拆移有關干擾路基的構造物(房屋、河道、水渠、等)相比較
④與設定其它型別的構造物(如橋、導流結構等)比較；
⑤與刷坡清方或其它防治坍滑的措施相比較。
3、按其結構特點，擋土牆可分為石砌重力式、錨定式、薄壁式、加筋土輕型式等擋土牆。
a．石砌重力式
特點：①依靠牆身自重抵禦土壓力；
②型式簡單，取材容易，施工簡便。
適用範圍：產石料地區；地基良好，非**和沿河受水沖刷地區，牆高6m以下可採用幹砌，其它情況宜採用漿砌。
b．石砌衡重式：
特點：①利用衡重台上部填土的下壓作用和全牆重心的後移，增加牆身穩定，節約斷面尺寸；
②牆面陡直，下牆牆背仰斜，可降低牆高，減少基礎開挖。
適用範圍：山區，地面橫坡陡峻的路肩牆；也可用於路塹牆（兼有攔擋墜石作用）或路堤牆。
c．錨桿式
特點：①由鉿牆面（總體板壁或肋柱及檔板和錨桿組成，依靠錨固在岩層（或土層）內的錨桿的水平拉力承受土壓力，維持全牆平衡；
②屬輕型結構，材料節省；
③基底受力甚小，基礎要求不高。
適用範圍；
高路塹牆，高路肩牆，抗滑擋土牆；備有鑽機，壓漿幫浦等裝置。
d、錨定板式
特點：①由鉿牆面（立柱及擋板）鋼拉桿和錨定板組成，借埋置在破裂面後穩定土層內的錨定板和拉桿拉住牆面，保持牆身穩定；
②拼裝簡易，施工快；
③結構輕便，柔性大；
適用範圍：
高路肩牆或路堤牆，特別是地基不良時，當擋土牆較高（大於
6m），地質較差時，應將擋土牆分兩級或兩級以上布置，兩級之間可
留1－2m的平台，以施工操作和安全。
錨桿一般沿水平方向向下傾斜10°－45°。錨桿在岩層中的有效錨固長度，一般不小於4m；錨入穩定土層內時，錨固長度不應小於9－10m，錨孔內灌以膨脹水泥砂漿。
e．薄壁式擋土牆
特點：①由立壁、牆趾板、牆踵板三個懸臂梁組成。
②牆高時，立壁下部的彎矩大、耗鋼筋多，不經濟。
適用範圍：
缺乏石料地區；一般高度的路肩牆，地基情況可較差。
立壁的面坡可採用1：0.02－1：0.05，背坡則可直立，趾板和踵板的端部高度不小於30cm
當牆高超過6m時，宜採用扶壁式擋土牆
f．加筋土擋土牆
特點：①由面板，拉筋和填料三部分組成，借拉筋與填料之間的摩擦力保持牆身穩定；
②施工簡便，造價較低，外型美觀；
③對地基的適應性強，占地少；
適用範圍：
缺乏石料地區；適於石質土，砂性土，黃土地基修築較高的路肩牆；不宜用於受水流沖淹地段。
g．柱板式擋土牆。
特點：①由鉿立柱，擋板底梁、底板。基座和鋼拉桿組成。借底板一部土體的自重作用平衡全牆；
②因底板位置公升高，基礎開挖量較懸臂式和扶臂式少。
③構件輕便，可預製拼裝，快速施工。
適用範圍：
高牆；適用於支擋土質路塹高邊坡或處治邊坡滑坍；也可用於路堤牆。
h 垛式(fg6-10)
①由鉿預製桿件縱橫交錯拼張成框架，內填土或石，借其自重抵禦土體的推力；
②允許地基產生一定的變形。
③施工簡便，迅速。
④損壞後，修復較易。
適於高路堤牆，路肩牆，抗滑擋土牆，缺乏石料地區
8.2擋土牆土壓力計算
一、作用在擋土牆上的力系
按力的作用性質分為：
1．主要力系：
擋土牆自重g，牆上的衡載；牆後土體的主動土壓力ea(破稜體內的荷載)；基底的法向反力n；摩擦力t；牆前土體epj常水位時的靜水壓力和浮力）
2．附加力：
季節性作用於擋土牆的各種力（洪水時的靜水壓力，浮力，凍脹壓力等）
3．特殊力
偶然出現的力（**力，施工荷載等）
二．一般條件下庫倫主主動壓力計算
1．庫倫理論要點
①假想牆背填料為均質散粒體，僅有內摩擦力，而無粘聚力
②當牆身向外移動或繞牆趾外傾時，牆背填料內會出現一通過牆踵的破裂面；假設此破裂面為一平面。
③破裂面上的土楔、視作剛性體，根據靜力平衡條件，確定此土楔處於極限平衡狀態時給予牆背的主動土壓力
④通過牆踵，假擬若干破裂面，其中使主動土壓力值達的那個破裂麵即為最危險的破裂面。
求得破裂面的位置和主動土壓力值
⑤假設土壓力沿牆高呈直線分布，土壓力作用在牆高的下三分點外，與牆背的法線夾角為
2．庫倫理論的適用範圍
①適用範圍較廣，可以解算各種牆背情況（必須為平面或近似平面）
不同填料表面形狀和荷載作用情況下的主動土壓力。
②較適用於砂性土，應用於砂粘性土時，難以確定恰當的抗剪強度計算指標；目前缺乏計算粘性土壓力的實踐經驗。
③僅適用於剛性擋土牆。（重力式擋土牆）
3．各處邊界條件下主動土壓力計算
以路堤擋土牆為例，按破裂面交於路基面的位置不同。可分為：破裂面交於內邊坡，破裂面交於荷載的內側，中部和外側，以及破裂面交於外邊坡。
① 破裂面交於內邊坡
② 破裂面交於（荷載（外側，內側，中部）路基頂面。設破裂稜體的斷面面積為s，
s＝ao-bo 通式
為邊界條件係數，將不同邊界條件下的代入式中
即可求得與之相應的破裂角和最大主動土壓力
三、土壓應力分布圖計算主動土壓力
1．土壓應力分布圖的繪製（假定）
①牆頂以上的填土及均布荷載向牆背擴散壓應力的方向平行破裂面；
②各點壓應力的大小與其所承受的垂直應力成已比，即（k為主動土壓不數）
③主動土壓力ea＝相當於壓應力圖的面積。
④ea的方向與水平線成角，其作用點由壓應力圖的重心定出。
2．路肩擋土牆的土壓應力分布圖：
路塹牆，路堤牆
k1為土壓力改正係數，
3．破裂面交於路基頂面
4．計算ea的步驟：
① 先假定破裂面交於路基的位置（一般先假定交於荷載的中部）
按此圖式及相應的計算公式算出角
② 與原假定的破裂面位置相比較，看是否相符
③ 如不符，應根據計算的重新假定破裂面，按相應的公式重複上述計算，直到相符為止。
④ 根據破裂角計算最大主動土壓力
四、大俯角牆背的主動土壓力——第二破裂面法
1．出現第二破裂面的條件是：
①牆背或假想牆背的傾角必須大於第二破裂面的傾角
②在牆背或假想牆背上產生的抗滑力必須大於其下滑力（作用於牆背或假想牆背的土壓力對牆背法線的傾角應小於或等於牆背摩擦角）
2．朗金理論的要點：
①假設填料表面為一平面，而沿深度和側向均是無限的。
②當填料向兩側方向伸張而達塑性平衡狀態時，填料內出現兩簇剪下面（或破裂面）
③剪下面所夾的楔體內，出現朗金狀態
④計算作用在通過b點的某傾斜面或折線形牆背上的主動土壓力，可將垂直面的土壓力與此面和傾斜面或牆背間的土重合而成。
3．朗金理論的適用範圍
①只適用於填料內存在朗金主動應力狀態的情況；
②牆後填料表面上無荷載作用或作用有連續均布荷載的情況，填料表面的橫坡
五．折線形牆背的土壓力計算
凸形牆背或衡重式擋土牆
1．延長牆背法，
上、下牆兩部分應力圖疊加，即為全牆土壓力
2．力多邊形法
算得上牆土壓力e1後，就可繪出下牆任一破裂面力多邊形
六.粘性土壓力計算
1有效內摩擦角法
將φ與c等效內摩擦角
2力多邊形法（數有法）
當牆身向外有足夠位移時粘性土土層頂部會出現拉應力，產生豎向裂縫，裂縫從地面向下延伸至拉應力趨於零處。
七．不同土層的土壓力計算
1．先求上一土層的土壓力ex及其作用點z1x
2．假定上，下兩土層層面平行，計算下一土層時，將上一土層視均布荷載
八．有限範圍填土的土壓力計算
擋牆修在陡坡的半路堤上，或山坡土體有傾向路基的層面，其傾角陡於由計算求得的破裂面的傾角時，牆後填料將沿陡坡下滑
九．車輛荷載的換算
h=8.3 擋土牆設計
一、擋土牆的布置：
1．擋土牆位置的選定
路塹牆：設在邊溝旁
山坡牆：設在基礎可靠處，牆的高度保持牆後頂以上的邊坡的穩定
路肩牆與路堤牆，牆高或圬工數量相近，基礎情況相似時，優先選用路肩牆。
路堤牆的高度或圬工數量比路肩牆顯著降低，而且基礎可靠時，宜選用路堤牆。
沿河路堤設定擋土牆時，應結合河流情況來布置。
2．擋土牆的縱向布置
第八章複習教案
第八章小結複習課 備課時間 08 1 20上課時間 主備 審核 備課組班級姓名 點拔 導學 學習目標 掌握同底數冪的乘法 除法 冪的乘方 積的乘方，知道它們的聯絡和區別，並能運用它們熟練進行有關計算。熟練掌握零指數冪 負整數指數冪的意義,能與冪的運算法則一起進行運算,並能解決有關問題。學法指導 回顧...
08 第八章圓錐曲線
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08第八章斷面CAD附贈程式
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