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挡土墙计算方法

挡土墙的形式多种多样，按结构特点可分为：重力式、衡重式、轻型式、半重力式、钢悬臂式、扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型。当墙高V时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势。所以这里只介绍应用最为广泛的重力式挡土墙的设计计算方法。

一：基础资料

1.填料内摩擦角。当缺乏试验数据时，填料的内摩擦角可参照表一选用。表一：填料内摩擦角W

土的种类

块石

大卵石、碎石类土

小卵石、砾石、粗砂、石屑

中、细砂、砂质土

粉砂

粘土

内摩擦角(o)

45

40

35

30

26

14-21

2.填料标准容重Y

土的种类

砾石、碎石、砾质土

砂、砂质土

粉土、粘性土(3l＜50%)

石灰土(石灰

10%)

粉煤灰

容重(KN/m3)

20

19

18

18

15

3.墙背摩擦角5(外摩擦角)

填土与墙背间的摩擦角5应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。对于浆砌片石墙体、排水条件良好，均可采用5=^/2。

按DL5077-1997〈水工建筑物荷载设计规范〉及SL265-2001＜水闸设计规范〉

墙背平滑，排水不良时：5=(0-0.33)中

墙背粗糙，排水良好时：5=(0.33-0.5)中

5 _

墙背很粗糙，排水良好时：5=(0.5-0.67)中

、墙背与填土不可能滑动时：5=(0.67-1.0)中

从经济合理的角度考虑，对于浆砌石挡土墙，应要求施工时尽量保持墙后粗糙，可

采用5值等于或略小于甲值。

2)原苏联电站部水工挡土墙设计规范取用的外摩擦角5值如下表。

g

180-0

＜（90-甲）

（90-甲）~（90-里/2）

(90-中/2)?(90+中/2)

（90+里/2）?（90+甲）

＞（90+甲）

-甲~0

0

0

甲/4

甲/3

甲/2

0

0

甲/4

甲/2

2甲/3

3甲/4

0~甲

0

甲/2

2甲/3

3甲/4

甲

：填土表面倾斜角；0:挡土墙墙背倾斜角；中：填土的内摩擦角。

基底摩擦系数

基底摩擦系数u应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。

地基容许承载力

地基容许承载力可按照《公路设计手册?路基》及有关设计规范规定选取。

建筑材料的容重

根据有关设计规范规定选取。

砌体的容许应力和设计强度

根据有关设计规范规定选取。

砼的容许应力和设计强度

根据有关设计规范规定选取。

二：计算

挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多。由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算，且一般情况下计算结果均能满足工程要求，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。填土为砂性土并且填土表面水平时，采用朗肯公式计算土压力较简单。

土压力分为主动、被动、静止土压力，为安全计，应按主动土压力计算。

1）库伦主动土压力公式：

F=-yH2K

2a

Fh=Fcos（e+8）

Fv=Fsin（e+8）

C0S2（甲一￡）

K=

a r、L isin（甲+8）sin（甲一。）］2

C0S2￡cos（￡+8）1+I——t__—__

\cos（￡+8）cos（￡-p）

:墙背与铅直面的夹角，p:墙后回填土表面坡度。

2） 朗肯主动土压力公式：

F=-yH2K

2a

K=tg2（45o一中/2）a

注意：F为作用于墙背的水平主动土压力，垂直主动土压力按墙背及后趾以上的土重计算。

3） 回填土为粘性土时的土压力

按等值内摩擦角法计算主动土压力，可根据工程经验确定，也可用公式计算。

经验确定时：

挡土墙高度＜6m时，水上部分的等值内摩擦角可采用28。?300，地下水位以下部分的等值内摩擦角可采用25。?280。挡土墙高度＞6m时，等值内摩擦角随挡土墙高度的加大而相应降低，具体可参照SL265-2001＜水闸设计规范〉。

公式计算时：

yH2日H2tg2（450—堕）-4CHtg（450—曾）+4C-

tg（450—#）=［： 2

yH2

甲d:等值内摩擦角，H:墙高，C:土的粘聚力，KN/m2。

4）挡土墙的稳定验算及强度验算

4.1挡土墙沿基底的滑动稳定系数K应不小于1.3。

计算公式为：

K= ——

c乙H

f:基底与地基的摩擦系数；ZG：所有垂直荷载之和；SH:所有水平荷载之和。

ZG根据情况需要考虑挡土墙自重、墙背及后趾上的土重、扬压力等，SH根据情况需要考虑水平土压力、水压力等。

f值按SL26