【正文】 擋土墻的土壓力計算方法理論，很多專家學者在既有的經(jīng)典庫倫土壓力理論的基礎(chǔ)上做了很多更深一步的試驗工作，對粘性土的土壓力計算方法、形成的破裂面的形態(tài)、土壓力的非線性分布、土壓力分布規(guī)律及大小及影響土壓力變化的因素等問題進行了深入的研究。在這三類擋土墻形式中，衡重式擋土墻由于具有衡重臺的這一結(jié)構(gòu)的存在，改善了擋土墻墻體的承受力的性能，增強了擋土墻的抗傾覆能力和抗滑移能力，而使其在土工建筑物中的運用范圍更加廣泛。因此，本文首先對擋土墻背景資料進行了收集并整理，其中包括了擋土墻背景資料的了解、學習，外文文獻的翻譯與學習，有關(guān)專業(yè)資料的查找與整理。但這些還不能適應(yīng)現(xiàn)代社會對土木工程的要求。另外，從另一方面來講，也可以通過添加水泥或石灰等具有粘性的穩(wěn)定劑來改善土壤的含水性能，從而降低土壤的含水量，進一步提高墻后填料的強度和穩(wěn)定性。目前錨索在防護、加固工程中應(yīng)用非常廣泛。在現(xiàn)代，進行一些新型結(jié)構(gòu)的研究開發(fā)的同時，開發(fā)對擋土墻應(yīng)用新材料、新施工工藝也是擋土墻向前發(fā)展的一種新趨勢。在需要采取挖方的地段，需要我們將路基面鋪筑在地下水位之下時，很適合采用采用U形擋土墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。 圖11 豎向預應(yīng)力錨桿擋土墻 圖12 重力式錨桿擋土墻這些年以來，在熟悉掌握了傳統(tǒng)擋土墻結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)造技術(shù)的基礎(chǔ)上，同時也研究與開發(fā)了一些新的結(jié)構(gòu)形式的擋土墻，如常見的U形擋土墻和倒Y形擋土墻。原德意志聯(lián)邦共和國還進行了長達10年的工程觀測，獲得了許多有價值的數(shù)據(jù)。近年來，一些高等教育院校、建筑設(shè)計院和科研院等部門在土釘墻技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)用方面也進行了大量的試驗與研究工作。錨定板擋土墻是由我國鐵道部門在不斷實踐與總結(jié)中發(fā)明而出的，它在20世紀70年代的初期開始得到迅猛的發(fā)展，1974年首次運用于太焦鐵路上，目前由于其獨特的性能，在鐵路部門各類工程中的應(yīng)用非常廣泛，其在鐵路、公路、煤礦、水利等部門的立交橋臺的防護、邊坡的支撐、坡腳的防護等大量工程中也有非常廣泛的應(yīng)用。從20世紀四、五十年代開始，法國、英國、美國、德國等國家就漸漸的開始運用錨桿的特殊作用來對隧道及其洞口的邊坡、各種建筑物的邊坡進行加固工作。我國對于加筋土技術(shù)的研究與進行應(yīng)用20世紀70年代的中期才漸漸開始，1978年在云南的田壩貯煤場首次建成了我國第一座加筋土擋土墻進行試驗，1980年在山西晉城—陵川公路上修建了第一座公路加筋土擋土墻。扶臂式和懸臂式擋土墻在國外各個國家中應(yīng)用非常廣泛，但在我國尚未大范圍的進行普及，相信隨著高等級高要求的公路工程向中西部地區(qū)的大力推進，其在建筑工程中的應(yīng)用將越來越廣。擋土墻可以說是隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。但是由于結(jié)構(gòu)形式的選擇面較小所以有時候不會將其作為優(yōu)先考慮。拼裝式預制鋼筋混凝土塊擋土墻是最近一些年新興的一種擋土墻形式，其與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆擋土墻相比具有很多優(yōu)點：第一是其施工速度快，施工工期可提前；二是，由于其不產(chǎn)生大量的廢渣，故對環(huán)境影響很小，基本不污染環(huán)境；三是其外表美觀簡潔，容易進行美化設(shè)計；四是其工程造價并不昂貴，性價比很高。拼裝式重力式擋土墻畢業(yè)設(shè)計目錄摘要 4Abstract 5目錄 6第1章 緒論 1 引言 1 1 關(guān)于本課題 5第2章 擋土墻土壓力計算分析 7 各類擋土墻介紹 7 7 8 8 8 9（Coulomb）主動土壓力計算 10—第二破裂面法 18 22 22 23 25 26 28第3章 擋土墻設(shè)計 29 29 33 34 36 38第4章 擋土墻計算 39 39 39 40 41 42 42 43 45 47 49 54 54 55 56 56 57 58 61第5章 拼裝式擋土墻施工 63 63 64 64第6章 擋土墻綠化設(shè)計 66 擋土墻綠化必要性分析 66 66 68結(jié)論 1致謝 2參考文獻 3附錄一：附圖 1附錄二：實習報告 2第1章 緒論 引言擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構(gòu)造物[1]。同時，其施工工藝與結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)擋土墻也有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)在其無需現(xiàn)場澆筑，只需簡單的進行拼裝，其工程量較小。但是其優(yōu)點還是比較明顯的，設(shè)計計算也較方便。重力式擋土墻是從古至今歷史最悠久的一種擋土墻結(jié)構(gòu)形式，因為其材料資源豐富、結(jié)構(gòu)形式容易理解、取材方便無需大范圍搬運、施工簡便快捷，所以其仍然是目前各國應(yīng)用的最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。加筋土式擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計運用了先進的加筋土技術(shù)，這是在上個世紀60年代由法國的一個著名工程師亨利一維達爾(Hneri一Vidal)在實驗中進行多次試驗發(fā)現(xiàn)的，試驗結(jié)果表明當土中摻有纖維材料時，擋土墻的強度能夠提高到原來擋土墻強度的幾倍以上。加筋土擋土墻已在鐵路、建筑、水利、公路和各種礦產(chǎn)部門得到廣泛的應(yīng)用。到20世紀50年代開始，由于工程建筑的需要，我國開始從國外引進錨桿技術(shù)，最初是將其運用于煤炭系統(tǒng)中的加固與防護。從20世紀70年代開始，法國、美國、英國以及原德意志聯(lián)邦共和國這幾個國家均各自獨立的發(fā)明了一種用于邊坡穩(wěn)定和土坑開挖的的一種稱為土釘支護的新型擋土墻支護技術(shù)，并在法國、德國兩國中得到了迅猛的大范圍推廣運用。卸荷板擋土墻結(jié)構(gòu)在外國建筑工程中的應(yīng)用比較早，小的日本、前蘇聯(lián)等這些國家在港口一些工程建筑物中對這種新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究比較多。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，我國對新型結(jié)構(gòu)的研究也更加廣泛，誕生了大量復合式擋土墻結(jié)構(gòu)，如下圖所示的重力式錨桿復合擋土墻與豎向預應(yīng)力錨桿擋土墻等。倒Y形擋土墻這一新型結(jié)構(gòu)是由日本的神戶大學的田中博士通過實驗首次發(fā)現(xiàn)的，倒Y形擋土墻它首先是將混凝土通過預制做成1～4m的不同尺寸的砌體塊狀物，然后再將預制的砌形塊狀物通過組合鋪筑在碎石類基礎(chǔ)之上，最后回填碎石從而構(gòu)成完整的擋土墻。在進行U形擋土墻的設(shè)計時，其與傳統(tǒng)的擋土墻相比，主要不同之處在于應(yīng)該考慮地下水水壓力對于路基的影響，同時在進行檢算時必須考慮上浮穩(wěn)定性驗算。加筋土擋土墻當中最為常用的筋材形狀是條帶式，而通過網(wǎng)狀加筋和土工合成材料進行平面加筋能夠很大程度上增強填土和加筋材料之間的摩擦力，從而從另一方面提高擋土墻的抗傾覆與抗滑移穩(wěn)定性。為了能夠滿足擋土墻所受到的上部荷載的支承力，可以通過減輕墻后填料的重度，從而墻后的填料重度越輕就越能減少墻基所受支承力和墻背所受土壓力。通常來講，由于改善后的填料各方面性質(zhì)都普片得到了較大程度上的提高，對于減小墻后的土壓力作用效果是非常明顯的。研究預制鋼筋混凝土塊拼裝式擋土墻的目的就在于解決在擋土墻施工時混凝土必須現(xiàn)澆的問題，通過在工廠預制好混凝土塊之后，再將其運到現(xiàn)場進行拼裝。然后對各種土壓力方法進行了分析與學習，包括了庫倫與郎肯土壓力計算方法、第二破裂面法、以及建筑地基規(guī)范方法計算重力式擋土墻土壓力計算方法等的分析與比較。因此，清楚正確地了解衡重式擋土墻的受力及變形特性，同時進行精確的土壓力計算和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計便具有非常重要的價值與作用。衡重式擋土墻的由于具有衡重臺這一結(jié)構(gòu)存在，其墻背土壓力的分布及大小、土壓力的變化規(guī)律和一般的重力式擋土墻有一些不同。對擋土墻土壓力進行研究的方法，可以通過先進行理論推導與數(shù)值計算，然后進行現(xiàn)場監(jiān)測與室內(nèi)普通模型試驗、立新模型試驗一系列有效的途徑。錨定式擋土墻由墻面系、拉桿、錨定板和填土共同組成。當懸臂式擋土墻的墻身比較高時，可通過沿墻長方向一定距離安置肋板，使其將立壁板與踵板連接起來，從而形成另一種擋土墻形式，即扶壁式擋土墻。 分析與確定作用于擋土墻上的力系是擋土墻設(shè)計的關(guān)鍵，其中最主要的是確定所受土壓力情況。圖21 擋土墻力系：指在平常一般情況下不發(fā)生，而是偶然時候發(fā)生的或發(fā)生概率很小的力，包括：（1）季節(jié)性洪水位以下最不利計算水位對于擋土墻產(chǎn)生的靜水壓力和浮力；（2）水位退落時對擋墻的動水壓力；（3）波浪對擋墻的壓力；（4）凍脹壓力與凍壓力；（5）溫度變化引起的力。（Coulomb）主動土壓力計算進行擋土墻設(shè)計的關(guān)鍵之處在于確定擋土墻所受土壓力作用的情況。 圖22 三種不同性質(zhì)的土壓力路基擋土墻一般均有向外發(fā)生傾覆或者產(chǎn)生位移的可能，因此，在進行擋土墻的設(shè)計時，按照擋土墻墻背土體達到主動極限平衡狀態(tài)，且在擋土墻設(shè)計時取一定的安全系數(shù)，以保證墻背土體的穩(wěn)定。以路堤擋土墻為例，按破裂面交于路基面的位置不同，可分為五種圖式：破裂面交于荷載的外側(cè)、中部和內(nèi)側(cè)，破裂面交于路基面內(nèi)邊坡，以及破裂面交于路基面的外邊坡。R的方向與破裂面法線之間成角，且偏向于阻止棱體向下滑動的方向；Ea的方向與墻背法線之間成角，且偏于阻止棱體向下滑動的方向。最大主動土壓力Ea的另一種表示方法為： （26） （27） 2. 破裂角交于路基面，如圖24所示： 圖24 破裂面交于路基面1） 當破裂面相交于荷載的中部時，如圖24b所示： （28） 則 因此，破裂棱體的重量為， 將G代入（21）得 （29） 令， 即： 經(jīng)過整理簡化，得： 故 （210)將已經(jīng)求得的值代入式（29）中，即可求得主動土壓力Ea的值。2） 當破裂面交于荷載外側(cè)時，如圖24c所示：　　則，　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （211）3）當破裂面交于荷載內(nèi)側(cè)時，如圖24a所示： 在式（28）或者式（211）中，令 則 式中： （212）3. 破裂面交于外邊坡，如圖25所示： 圖25 破裂面交于外邊坡 圖中 三角形ABC的面積為： （213）令 經(jīng)簡化整理，得： （214） —第二破裂面法當我們進行擋土墻設(shè)計時，經(jīng)常會出現(xiàn)墻背俯斜比較緩慢，即墻背傾角很大的情況。也可以表述為：（1） 擋土墻墻背或者假想墻背的傾角必須大于擋墻土體內(nèi)部第二破裂面的傾角，即擋土墻墻背或假想墻背不能夠妨礙擋墻土體內(nèi)部第二破裂面的出現(xiàn)；（2） 在擋土墻墻背或者假想墻背作用的抗滑力必須大于其產(chǎn)生的下滑力，即NRNG，或，使棱體不會沿墻背或假想墻背下滑，而是與墻背一起移動；也可以表述為作用于墻背或假想墻背上的土壓力對墻背法線的傾角應(yīng)小于或等于墻背摩擦角[11]。 （222）朗肯土壓力理論是依據(jù)半空間體的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡理論推出土壓力強度的計算式[12]。（擋土墻為路塹墻時），邊坡主動土壓力按下面公式進行計算。，其巖石邊坡坡的坡腳時，應(yīng)根據(jù)有限范圍填土方法計算其土壓力，取巖石平坡面作為破裂面。當沒有試驗資料時，可取作為計算值，其中為填土的內(nèi)摩擦角標準值（176。因此，保證擋土墻的安全與穩(wěn)定就成為一個我們需要解決的非常重要的問題。其不足之處在于：（1）理論中假定擋土墻均勻的往前發(fā)生位移與實際情況不符合；（2）擋土墻墻后的土楔體是否真正處于極限平衡狀態(tài)沒有可靠的證明確定，還需進一步考察研究；（3）此理論假設(shè)土壓力是成線性分布還缺乏進一步的依據(jù)，而且只能計算出土壓力合力，對于土壓力作用形態(tài)的分析尚顯不足；（4）假設(shè)中平滑面與實際情況相比誤差較大，特別是在粘性土中的表現(xiàn)更加突出。第3章 擋土墻設(shè)計通過查閱文獻與規(guī)范，對擋土墻進行如下設(shè)計：某I級特重型雙線鐵路直線地段，其旅客列車行車速度為140km/h，根據(jù)實際情況需設(shè)置擋土墻。C20混凝土的容許應(yīng)力為表32 重力式擋土墻材料強度與適用范圍材料種類重度（kN/m3)混凝土強度等級適用范圍混凝土或片石混凝土23 C15地區(qū) C20浸水及地區(qū)注：表中t是最冷月平均氣溫表33 混凝土、片石混凝土的容許應(yīng)力值（MPa）應(yīng)力種類符號混凝土強度等級C30C25C20C15中心受壓彎曲受壓及偏心受壓彎曲壓應(yīng)力純剪應(yīng)力局部承壓應(yīng)力注：1 設(shè)計式片石混凝土的容許壓應(yīng)力值取成混凝土的容許壓應(yīng)力值，片石混凝土的摻用量不可以大于摻用量總體