【正文】 % 重度 ? = 3/kNm 紅層 軟巖風(fēng)化物：呈碎礫狀，其中夾雜沙礫約 35% 松散，含水率估計(jì) 5%8%，重度 ? = 3/kNm ，粘聚力 C=0。 土釘墻面層為噴射混凝土中間夾鋼筋網(wǎng)，土釘要和面板有效連接，外端設(shè)鋼墊板或加強(qiáng)鋼筋通過(guò)螺絲端桿錨具或焊接進(jìn)行連接。 1． 3． 6 土釘墻 3 土釘墻是有面板、土釘與邊坡相互作用形成 的支擋結(jié)構(gòu)。施工簡(jiǎn)便、外形美觀、占地面積小、而且對(duì)地基的適應(yīng)性強(qiáng)。 1． 3． 5 加筋土擋土墻 由墻面板、拉筋和填土三部分組成，借助于拉筋于填土間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土體。設(shè)計(jì)時(shí)，為了維持錨定板擋土 墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力平衡，必須保證錨定板結(jié)構(gòu)周圍的整體穩(wěn)定和土的摩阻力大于由土自重和荷載產(chǎn)生的土壓力。 1． 3． 4 錨定板及錨桿式擋土墻 錨定板擋土墻是由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、墻面、鋼拉桿和埋置在填土中的錨定板在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成，依靠填土與結(jié)構(gòu)的相互作用力維持其自身穩(wěn)定。適用于缺乏石料的地區(qū)或地基承載力較差的地段。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋以承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小。重力式擋土墻 是靠墻身自重保證墻身穩(wěn)定的，因此，墻身截面較大，適用于小型工程，通常墻高小于 8 米，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，能就地取材，因此廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。各類擋土墻的適用范圍取決于墻址地形、工程地 質(zhì)、水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施工方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)等因素。例如，采用路堤或路肩擋土墻時(shí)，常與棧橋或填方等進(jìn)行方案比較；采用路塹或山坡?lián)跬翂r(shí)，常與隧道、明洞或刷緩邊坡等方案進(jìn)行比較，以求工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。 路基在遇到下列情況時(shí)可考慮修建擋土墻： （ 1） 陡坡地段； （ 2） 巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段； （ 3） 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段； （ 4） 可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)地段； （ 5） 高填方地段 ； （ 6） 水流沖刷嚴(yán)重或長(zhǎng)期受水浸泡的沿河路基地段； （ 7） 為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農(nóng)田的地段。在路基工程中，擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡，減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基，并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害。和以往的理論教學(xué)不同，畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們?cè)诮處熤笇?dǎo)下，獨(dú)立地、系統(tǒng)地完成一個(gè)工程設(shè)計(jì)，以及能掌握一個(gè)工程設(shè)計(jì)的全過(guò)程，學(xué)會(huì)考慮問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，并可以繼續(xù)學(xué)習(xí)到一些新的專業(yè)知識(shí)，有所創(chuàng)新。1 目錄 第一章 緒論 1． 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是教學(xué)計(jì)劃最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用前面各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和拓展，是培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的重要階段。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完培養(yǎng)計(jì)劃所規(guī)定的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及各類必修和選修專業(yè)課程之后，較為集中和專一地培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本理論和基本技能，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 1． 2 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。在山區(qū)公路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。 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． 3 擋土墻的類型及適用條件 2 擋土墻類型的劃分方法較多，一般以擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分類為主，常見(jiàn)的擋土墻形式有：重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。 1． 3． 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． 3． 2 懸臂式擋土墻 當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差或缺少石料而墻又較高時(shí)，通常采用懸臂式擋土墻，一般設(shè)計(jì)成 L型，由鋼筋混凝土建造，墻的穩(wěn)定性主要依靠墻踵懸臂以上土重來(lái)維持。 1． 3． 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)。當(dāng)墻高較高時(shí)，比懸臂式擋土墻更為經(jīng)濟(jì)。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)。錨桿式擋土墻是利用嵌入堅(jiān)實(shí)巖層的灌漿錨桿作為拉桿的一種擋土結(jié)構(gòu)。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。適用于缺乏石料的地區(qū)和大型填方工程。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土以保證邊坡穩(wěn)定。 1． 4 設(shè)計(jì)給定的工程地質(zhì)條件 25176。內(nèi)摩擦角? =31 度。擋土墻使用材料漿砌塊石的容重24 3/kNm ，鋼筋混凝土的容重為 25 3/kNm 。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． 6 墻后回填土的選擇 根據(jù)土壓力理論分析可知，不同的土質(zhì)對(duì)應(yīng)的土壓力是不同的。 （ 1）理想的回填土。因此上述粗顆粒土為擋土墻后理想的回填土。 （ 2）可用的回填土。 （ 3）不宜采用的回填土。 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。 無(wú)粘性土形成的土坡，產(chǎn)生滑坡時(shí)其滑動(dòng)面近似于平面，常用直線滑動(dòng)面分析土坡的穩(wěn)定性。 5 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?? ? ? ? ??? 其中 ? 為土坡的安全穩(wěn)定坡角。 2． 2 重力式擋土墻的設(shè)計(jì) 重力式擋土墻是以墻身自重來(lái)維持擋土墻在土壓 力作用下的穩(wěn)定，它是我國(guó)目前最常用的一種擋土墻形式。 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。 所以 2211 / 2 1 4 . 2 9 0 . 4 6 2 6 4 . 5 /2aaE H K k N m?? ? ? ? ? ? 土壓力的豎向分力： si n( ) 90 .5 /ay aE E k N m??? ? ? ? 土壓力的水平分力： c os( ) 248 .5 /ax aE E k N m??? ? ? ? 2． 2． 2 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算 () ( 6 4 8 9 0 . 5 ) 0 . 5 1 . 4 9 1 . 3 ( )2 4 8 . 5ays axWEKE?? ??? ? ? ? 安 全 2． 2． 3 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 求出作用 在擋土墻上諸力對(duì)墻趾 O點(diǎn)的力臂： 自重 W的力臂： 將擋墻的截面分為一個(gè)矩形和一個(gè)三角形分別計(jì)算自重： 7 1 1 4 9 2 4 4 3 2 /2G kN m? ? ? ? ? 2 1 9 24 216 /G kN m? ? ? ? 如圖所示，得各自力臂：1 2 4 ? ? ? 2 14 1 4 .52xm? ? ? ? Eay的力臂： b= Eax的力臂： h= 應(yīng)用公式可得抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)： 1 1 2 2432 216 248 .5 ( )ayaxG x G x E bKtEh? ? ? ? ???? ? ? ? ????? 安 全 2． 2． 4 地基承載力驗(yàn)算 ①作用在基礎(chǔ)底面上總的豎向力： N=W+Eay=648+=②合力作用點(diǎn)與墻前趾 O點(diǎn)的距離： 1 1 2 2 2 .4 8a y a xG x G x E b E hxmN? ? ? ? ??? ③偏心距： 0 .0 2 0 .8 326BBe x m? ? ? ? ? ④基底邊緣力： m a x 2 1 8 . 5 6m in 2 0 8 . 3 26( 1 ) { k P ak P aNeK t Bp ? ? ? ⑤要求滿足下列公式： m a x m in1 ( ) 2 1 3 .4 42 p p k P a?? 由于基底為碎石土，密實(shí)狀態(tài)下，基底的承載力 f=800kPa. 8 所以m a x m in1 ( ) 2 1 3 .4 42 p p k P a??〈 f=800kPa m a x 218 .56 960p k Pa f k Pa? ? ? 基底平均應(yīng)力及最大壓力均滿足要求。 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。采用隨高度逐漸向后加厚的變截面，也可以采用等厚式，以便于施工。墻踵板寬一般為墻高的 1/4— 1/2，且不小于 。 如圖 21所示。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。 如圖 2所示，扶壁式擋土墻墻背垂直， BC 為開(kāi)挖后的土坡坡面，作為第一破裂面，BC與垂直方向的夾角為 25度， ADBC 即為 破裂棱體。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。由于棱體處于平衡狀態(tài)，因此力的三角形閉合。 , b AC m?? 所以，算得 BCS ? 。 2． 3． 4 墻面板設(shè)計(jì)計(jì)算 墻面板計(jì)算通常取扶肋中到扶肋中或跨中到跨中的一段為計(jì)算單元，視為固支于扶肋及墻踵板上的三向固支板，屬于超靜定結(jié)構(gòu)，一般作簡(jiǎn)化近似計(jì)算。 11 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。 各內(nèi)力分別為： 支點(diǎn)負(fù)彎矩： 221 1 / 1 2 1 / 1 2 3 1 .1 3 4 .0 5 5piM l k Nm?? ? ? ? ? ? ? ? 支點(diǎn)剪力： / 2 l kN??? 跨中 正彎矩： 222 1 / 20 1 / 20 31 .1 3 4. 0 33piM l k Nm?? ? ? ? ? 邊跨自由端彎矩： 30M ? 其中， l 為扶肋間凈距。 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。例如，對(duì)于固端梁而言，當(dāng)它承受均布荷載時(shí)，其跨中彎矩應(yīng)為 2/24pil? ，但是，考慮到墻面板雖然按連續(xù)梁計(jì)算，然而它們的固支程度并不充分，為安全起見(jiàn)，故設(shè)計(jì)值按式 212 20piMl??確定。其扶肋跨中的豎直彎矩沿墻高的分布如圖 5 所示。設(shè)計(jì)時(shí)，可采用中部 2l/3 范圍內(nèi)的豎直彎矩不變，兩端各 l/6 范圍內(nèi)的豎直彎矩較跨中減少一半的階梯形分布。 21 / 12 1 / 2p i p iM l l???? 39。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，可將墻踵板順墻長(zhǎng)方向劃分為若干單位寬度的水平板條，根據(jù)作用于墻踵板上的荷載，對(duì)每一個(gè)連續(xù)板條進(jìn)行彎矩，剪力計(jì)算，并假定豎向荷載在每一連續(xù)板條上的最大值均勻作用在板條上。 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)力呈虛線表示二次拋物線分布，簡(jiǎn)化為實(shí)線表示的三角形分布； 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? ? 。由于 墻面板對(duì)墻踵板的支撐約束作用，在墻踵板與墻面板的銜接處，墻 踵板沿墻長(zhǎng)方向板條的彎矩為零，并向墻踵方向變形逐漸增大。如圖 27所示。 22c os c os c osc os 7c os c os c osaK? ? ??? ? ??????? 所以， 223 11 1 4 . 2 1 0 . 3 0 . 4 8 7 3 6 6 . 8 3 /22BaE H K k N m?? ? ? ? ? ? 所以， 33 sin3BW E B ?? ? 3 6 6 .8 3 s in 2 5 5 1 .6 83 .0 kN??? 4 32 sintW E B ?? ?， 其中 tE 是作用在 CD 表面上的土壓力，所以 10 3 25 tg m? ? ? ? 同樣的 ? 所以， 2211 1 4 . 2 1 1 . 4 0 . 4 8 7 4 4 9 . 3 6 /22taE H K k N m?? ? ? ? ? ? 所以，4 32 sintW E B ?? ?2 4 4 9 . 3 6 s in 2 5 1 2 6 . 63 . 0 kN???? 墻踵板固端處的計(jì)算彎矩 M1： 2111 1 1 2[ 3 ( ) ( 2 ) ( ) ]6 i h p jBBM t t B? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?，其中 ma