【正文】 ....................................................................................... 37 致謝 .......................................................................................................... 38 設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn) ............................................................................................ 39 附件一 孔隙水壓力作用下土坡的極限分析 ............................................... 40 成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 1 前言 擋土墻是一種能夠抵抗側(cè)向土壓力，防止墻后土體坍塌的建筑物。 本設(shè)計(jì)剖析了擋土墻的作用原理；分析了擋土墻的應(yīng)用現(xiàn)狀、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；并完成了該扶壁式擋土墻的總體設(shè)計(jì)（主要尺寸的擬 定）、荷載及土壓力的計(jì)算， 內(nèi)力計(jì)算，滑移穩(wěn)定計(jì)算，傾覆穩(wěn)定計(jì)算，地基承載力計(jì)算，結(jié)構(gòu)計(jì)算 ；并進(jìn)一步根據(jù)地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)要求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。相對(duì)懸臂式擋土墻受力更好，適用 6～ 12m 高的填方邊坡，可有效地防止填方邊坡的滑動(dòng)。 Analyzes the present situation of the application of retaining wall, research status and development trend。 擋土墻可分很多類(lèi)別，按作用分可分為：路肩墻、路堤墻、路塹墻、山坡墻、隧道及明洞口擋土墻、橋梁兩端擋墻等；按結(jié)構(gòu)分可分為：重力式擋土墻、錨定式擋土墻、薄壁式擋土墻、加筋土擋土墻、其它擋土墻（柱板式擋土墻、樁板式擋土墻、垛式擋土墻）等。 攀枝花市主干道沿線(xiàn)工程擋土墻設(shè)計(jì) 2 第一章 擋土墻概述 1． 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 —— 擋土墻的概述 公路擋土墻是用來(lái)支承路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。 在考慮擋土墻的設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)與其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 1． 2． 1 重力式擋土墻 重力式擋土墻一般由塊石或混凝土材料砌筑。 1． 2． 3 扶壁式擋土墻 由墻面板、墻趾板、墻踵板和扶肋組成，即沿懸臂式擋土墻的墻攀枝花市主干道沿線(xiàn)工程擋土墻設(shè)計(jì) 4 長(zhǎng)方向，每隔一定距離增設(shè)一道扶肋，把墻面板和墻踵板連接起來(lái)。與重力式擋土墻相比，具有結(jié)構(gòu)輕、柔性大、工程量少、造價(jià)低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于地基承載力不大的地區(qū)。即是柔性結(jié)構(gòu)，可承受地基較大的變形；又是重力式結(jié)構(gòu)，可承受荷載的沖擊、振動(dòng)作用。它適用于一般地區(qū)土質(zhì)及破碎軟巖質(zhì)地段，也可置于樁板擋土墻之間支擋巖攀枝花市主干道沿線(xiàn)工程擋土墻設(shè)計(jì) 5 土以保證邊坡穩(wěn)定。 內(nèi)摩擦角 ? =31 度。綜合分析考慮建筑場(chǎng)地的地理地質(zhì)條件及工程特性，確定最為經(jīng)濟(jì)合理的擋土墻形式有重力式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種。 （ 1）理想的回填土。 （ 2）可用的回填土。 攀枝花市主干道沿線(xiàn)工程擋土墻設(shè)計(jì) 7 第二章 公路擋土墻設(shè)計(jì) 2． 1 邊坡穩(wěn)定性分析 為了準(zhǔn)確把握擬建擋土墻后土體的穩(wěn)定性及土壓力情況，首先要對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。 土坡的穩(wěn)定性用土坡穩(wěn)定安全系數(shù)來(lái)表示，抗剪力與抗切拉之比即為土坡穩(wěn)定安全系數(shù)： K= c o ss inT W tg tgT W tg? ? ?????’抗 剪 力抗 切 力 根據(jù)規(guī)范，邊坡工程等級(jí)為二級(jí)的土坡，采用直線(xiàn)式滑動(dòng)法分析的土坡，安全穩(wěn)定系數(shù) K取 ，故該土坡的穩(wěn)定坡角可以求出： 31 0 .4 6 21 .3 0tg tgtg K?? ? ? ? ??? 攀枝花市主干道沿線(xiàn)工程擋土墻設(shè)計(jì) 8 其中 ? 為土坡的安全穩(wěn)定坡角。 由已知設(shè)計(jì)資料和工程地質(zhì)條件，所設(shè)的重力式擋土墻墻高 9米，頂寬 1米，底寬 5米，選擇漿砌塊石砌筑，墻背垂直，如圖 21所示。 2． 3 扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì) 扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括墻身構(gòu)造設(shè)計(jì)、墻身截面尺寸的擬定，墻身穩(wěn)定性和基底應(yīng)力及合力偏心距驗(yàn)算、墻身配筋設(shè)計(jì)和裂縫開(kāi)展寬度等。墻踵板寬一般為墻高的 1/4—1/2，且不小于 。墻面板頂寬 b=300m,為了利于施工，采用等厚垂直面板，墻底板板端厚度 ,墻踵板寬度 B1=1m。其中 Ea 的方向與墻背成 ? 角，由工程地質(zhì)條件所給得 ? =08 ，且偏于阻止棱體下滑的方向。 , b AC m?? 所以，算得 BCS ? 。 墻面板的荷載僅考慮墻后主動(dòng)土壓力的水平分力，而墻自重、土 壓力豎向分力及被動(dòng)土壓力等均不考慮。 墻面板承受的最大水平正彎矩及最大水平負(fù)彎矩在豎直方向上分別發(fā)生在扶肋跨中的 1/2H1 處和扶肋固支處的第三個(gè) H1/4 處，如圖 25所示。其扶肋跨中的豎直彎矩沿墻高的分布如圖 5所示。 21 / 12 1 / 2p i p iM l l???? 39。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè) W3 為中心荷載， W4 是懸臂端荷載 Ety 所引起的，實(shí)際應(yīng)力呈虛 線(xiàn)表示二次拋物線(xiàn)分布，簡(jiǎn)化為實(shí)線(xiàn)表示的三角形分布； M1 引起的等代荷載的豎向應(yīng)力近似地假設(shè)成圖 7 所示的拋物線(xiàn)形，其重心位于距固支端 5/8B3 處，以其對(duì)固支端的力矩與M1 相平衡，可得墻踵處的應(yīng)力 1 /w MB? ? 。如圖 27所示。B3BH 圖 27 墻踵板計(jì)算荷載圖式 a) 墻踵板受力圖； b) 3ByE 對(duì)墻踵板的作用； c)tyE 對(duì)墻踵板的作用； d)M1 對(duì)墻踵板的作用； e)墻踵板法向應(yīng)力總和 上述中： 3BE —— 作用在 BC 面上的土壓力（ kN）； tE —— 作用在 CD面上的土壓力（ kN）； M1—— 墻趾板固端處的計(jì)算彎矩（ kNm） 。由于墻踵板的寬度通常只有墻高的 1/3 左右，其值一般較小，對(duì)墻踵板橫向配筋不起控制作用，故不必計(jì)算此橫向彎矩。 懸臂梁承受兩相鄰的跨中至跨中長(zhǎng)度 lw與墻面板高 H1范圍內(nèi)的土壓力。其驗(yàn)算方法與重力式擋土墻相同。 (2)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力，用抗傾覆系數(shù) Ko表示，即對(duì)墻趾的穩(wěn)定力矩之和與 傾覆力矩之和的比值。 a. 底面上的總豎向力 53 15 6 68 6ayN W E k N? ? ? ? ? b. 合力作用點(diǎn)與墻前趾的距離 2 0 0 2 .8 1 7 5 7 .1 7 1 .8 16 8 8 .0 6xm??? c. 偏心距 4 .3 0 .3 4 0 .7 226Bex? ? ? ? ? d. 基底邊緣應(yīng)力 1 2 3 5 . 8 62 8 4 . 1 66 6 8 8 . 0 6 6 0 . 3 4( 1 ) ( 1 )4 . 3 4 . 3Ne k P aBB?? ?? ? ? ? ? e. 要求滿(mǎn)足下列公式 121 ( ) 1 6 0 8 0 02 kk P a f k P a??? ? ? ? 查得在密實(shí)狀態(tài)下，碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值為 700900kPa,此處取 kf =800kPa。 墻面板的水平受拉鋼筋分為內(nèi)外側(cè)鋼筋兩種。 鋼筋保護(hù)層厚度 C=30mm,估計(jì)選用鋼 筋直徑為 20mm。 H1/8 處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí) M=代入基本公式得： 1 9 .6 1 0 0 0 3 0 0 sxA? ? ? ? 62 7 . 5 1 0 1 9 . 6 1 0 0 0 ( 2 6 0 )2xx? ? ? ? ? ? 求得： mm? 2360sA mm? 同樣查得，選用 4 14250? ， 2615sA mm? 。為方便施工，可在扶肋中心切斷，沿墻高可分為幾個(gè) 區(qū)段進(jìn)行配筋，但區(qū)段不宜分得太多。 H1/8處作為控制面進(jìn)行計(jì)算，此時(shí) M=16。 以上配筋計(jì)算可知，墻面板外側(cè)水平受拉鋼筋 N2 的分布為：全墻采用 ? 14的鋼筋，間距為 250mm。 b. 靠近扶肋兩側(cè) L/6 部分的彎矩 M=MD/2=。 外側(cè)豎向受力鋼筋 N5 布置在墻面板的臨空一側(cè)，承受墻面板的豎向正彎矩，該鋼筋通長(zhǎng)布置，兼作墻面板的分布鋼筋用。 2. 墻踵板 墻踵板頂面橫向水平鋼筋 N7,是為了墻面板承受豎直負(fù)彎矩的鋼筋 N4得以發(fā)揮作用而設(shè)置的 .該鋼筋位于墻踵板頂面 ,垂直于墻面板方向 ,其布置與鋼筋 N4 相同 ,該鋼筋一端插入墻面板一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度 ,另一端伸至墻踵端 ,作為墻踵板縱向鋼筋 N8 的定位鋼筋 ,如鋼筋 N7 的間距很小 ,可以 將其中一半在距墻踵端 3/2B 減一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度處切斷。由于該擋墻的尺寸較大，施工架設(shè)模板難度較大。一般情況下，坡高大于 8米時(shí)不選擇采用重力式擋土墻作為支擋結(jié)構(gòu)。 2． 5． 1 基底拓展 為減少基底壓應(yīng)力，增加抗傾覆的穩(wěn)定性，在墻趾處伸出一臺(tái)階，以拓寬基底，墻趾臺(tái)階寬度為 25mm,臺(tái)階高寬比為 3： 2。 截水溝又稱(chēng)天溝，設(shè)置在挖方路基邊坡?lián)跬翂ζ马斠酝?，用以攔截并排除在山坡上流淌的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡不受流水沖刷，截水溝采用梯形截面，內(nèi)邊坡的坡度為 1： 1，采用 25cm 厚的 5 號(hào)漿砌片石加固，并設(shè)置 15cm 厚的砂礫墊層。此外，在泄水孔入口附近應(yīng)用易滲的粗顆粒材料做反濾層，并在泄水孔入口下方鋪設(shè)粘土夯實(shí)層，防止積水滲入地基不利于墻的穩(wěn)定性。采用梯形截面，25cm 厚 5 號(hào)漿砌片石加固，并設(shè) 15cm 厚砂礫墊層。擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn) 行詳細(xì)地調(diào)查、勘測(cè)，確定構(gòu)造物的形式與尺寸，運(yùn)用合適的理論計(jì)算土壓力，并進(jìn)行穩(wěn)定性和截面強(qiáng)度方面的驗(yàn)算，采取合理、可行的措施，以保證擋土墻的安全性。經(jīng)過(guò)幾 個(gè)月 的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。 攀枝花市主干道沿線(xiàn)工程擋土墻設(shè)計(jì) 39 設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn) [1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（ GB50330— 2020），人民交通出版社，北京， 2020； [2] 陳忠達(dá)，《 公路擋土墻設(shè)計(jì) 》， 人民交通出版社 ，北京， 1999； [3] 趙樹(shù)德， 《土力學(xué)》 ， 高等教育出版社 ，北京， 2020； [4] 池淑蘭， 《路基及支擋結(jié)構(gòu)》 ， 中國(guó)鐵道出版社 ，北京， 2020； [5] 鄧學(xué)均， 《路基路面工程》 ， 人民交通出版社 ，北京， 2020； [6] 馮忠居， 《基礎(chǔ)工程 》， 人民交通出版社 ，北京， 2020； [7] 《基礎(chǔ)工程分析與設(shè)計(jì) 》， 中國(guó) 建筑工業(yè)出版社； [8] 朱彥鵬，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》， 重慶大學(xué)出版社 ，重慶，2020； [9] 張雨化，朱照宏，《道路勘測(cè)設(shè)計(jì)》，人民交通出版社，北京，1997； [10] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG B012020）人民交通出版社，北京， 2020； 攀枝花市主干道沿線(xiàn)工程擋土墻設(shè)計(jì) 40 附件一 孔隙水壓力作用下土坡的極限分析 極限平衡法一般用于土坡的穩(wěn)定性分析。通過(guò)假設(shè)三角形頂點(diǎn)的線(xiàn)變量和元素變量，真實(shí)解應(yīng)該是一個(gè)線(xiàn)形的約束問(wèn)題。 穩(wěn)定性和變形問(wèn)題在全球技術(shù)工程領(lǐng)域是一個(gè)邊界值問(wèn)題。為了獲得這個(gè)解，荷載由小到大變化，直到足夠大引起部分土體的滑坡。因此，真實(shí)解應(yīng)該是通過(guò)關(guān)注即將發(fā) 生的破壞條件的一個(gè)簡(jiǎn)單的方法中得來(lái)。極限平衡法大部分建立在分塊理論的基礎(chǔ)上，在這種理論中，假設(shè)有一個(gè)破壞的滑動(dòng)面，而且在此之上的土體被劃分為若干垂直土條，整個(gè)靜態(tài)平衡條件下假設(shè)的失穩(wěn) 表面是被確定的，一個(gè)臨界的滑動(dòng)破裂面必須要找到，因?yàn)樗陌踩驍?shù) 最小。另外，在典型的假定滑動(dòng)面方法中，流動(dòng)法則是不滿(mǎn)足的，同樣，協(xié)調(diào)性條件和破壞前的本構(gòu)關(guān)系也是不滿(mǎn)足的。同樣，在上邊界作用外加荷載，滑坡也會(huì)立即發(fā)生。大多數(shù)先前的工作都基于總應(yīng)力之上。 在大量的實(shí)踐中，孔隙水壓力的影響被看作集中考慮在土坡穩(wěn)定性問(wèn)題的上邊界解上?？紫端畨毫σ部梢钥醋魇且环N外力。在另一項(xiàng)研究中，除了用不同形狀的破裂面結(jié)合分塊分析法時(shí)， Michalowski 秉承了相同的方法。在這篇文章中，在平面應(yīng)變條件下，上下邊界的極限分析是要考慮孔隙水壓力影響的。就分點(diǎn)的應(yīng)力和孔隙水壓力或者速度而言，用平衡方程、協(xié)調(diào)條件、流動(dòng)法則、屈服準(zhǔn)則、邊界條件的線(xiàn)性代數(shù)等式來(lái)表達(dá)，那么，求解最佳上下邊界是在幾個(gè)簡(jiǎn)單土坡的構(gòu)造和地下水形式下被考慮的，解是以諾莫圖的形 式給出。ij? 是有效應(yīng)力張量