重力式挡土墙课程设计计算书.pptx

重力式挡土墙课程设计计算书

2024-01-25

课程设计背景与目的

重力式挡土墙结构类型与特点

荷载分析与计算

稳定性分析与验算

结构设计与构造要求

课程设计实例分析

总结与展望

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课程设计背景与目的

重力式挡土墙是一种依靠自身重力来抵抗土体侧压力的挡土结构。

广泛应用于公路、铁路、水利、矿山等工程中，用于稳定土坡、防止土体滑坡和坍塌。

结构简单、施工方便、经济实用，在工程中具有重要的地位。

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重力式挡土墙结构类型与特点

墙面向后仰斜，适用于路堑墙及路肩墙，墙背所受的土压力较小。

仰斜式挡土墙

俯斜式挡土墙

衡重式挡土墙

悬臂式挡土墙

墙面向前俯斜，适用于路堤墙，墙背所受的土压力较大。

利用衡重台上填土的重量使全墙重心后移，增加了墙身的稳定。

由立壁、趾板和踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成，适用于石料缺乏、地基承载力较低的填方路段。

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适用条件广泛

适用于各种地形和地质条件，尤其适用于缺乏石料的地区。

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结构简单，施工方便

重力式挡土墙依靠自身重力来抵抗土压力，不需要复杂的模板和支架，施工简便。

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对地基承载力要求较高

由于重力式挡土墙自重大，对地基承载力要求较高，地基处理费用较高。

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稳定性好，抗滑能力强。

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优点

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结构简单，施工方便，就地取材，对技术方面要求不高。

对地基承载力要求不高，可适用于各种地形和地质条件。

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荷载分析与计算

应根据荷载组合原则，将不同荷载产生的效应进行叠加，得到挡土墙的总效应。

荷载效应组合

以某重力式挡土墙为例，计算其在永久荷载、可变荷载和偶然荷载作用下的总效应。首先，分别计算各荷载单独作用下的效应；然后，按照最不利原则进行荷载组合，得到挡土墙的总效应；最后，根据总效应进行挡土墙的稳定性验算和设计优化。

计算示例

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稳定性分析与验算

极限平衡法

通过假定挡土墙达到极限平衡状态，利用静力平衡条件求解挡土墙的稳定性。该方法适用于简单边界条件和均质土体，具有计算简便、结果直观的优点。

有限元法

通过建立挡土墙和土体的有限元模型，利用数值分析方法求解挡土墙的稳定性。该方法适用于复杂边界条件和非均质土体，能够考虑土体的非线性特性和挡土墙与土体之间的相互作用。

可靠度分析法

基于概率论和数理统计原理，通过建立挡土墙稳定性的功能函数，利用可靠度指标评价挡土墙的稳定性。该方法能够考虑不确定性因素对挡土墙稳定性的影响，提供更加科学和全面的评价结果。

抗滑稳定性验算的目的

确保挡土墙在自重和外荷载作用下，不会发生沿基底的滑动破坏。

抗滑稳定性验算的方法

根据挡土墙基底与地基土之间的摩擦系数和粘聚力，计算挡土墙基底的抗滑力；同时，根据挡土墙所受的外荷载和自重，计算挡土墙基底的滑动力；最后，比较抗滑力和滑动力的大小，判断挡土墙的抗滑稳定性。

提高抗滑稳定性的措施

增加挡土墙基底与地基土之间的摩擦系数和粘聚力；减小挡土墙所受的外荷载和自重；设置抗滑桩或抗滑键等抗滑构造措施。

抗倾覆稳定性验算的目的

确保挡土墙在自重和外荷载作用下，不会发生绕墙趾的倾覆破坏。

抗倾覆稳定性验算的方法

根据挡土墙的重心位置和墙趾的支撑条件，计算挡土墙的倾覆力矩；同时，根据挡土墙所受的外荷载和自重，计算挡土墙的抗倾覆力矩；最后，比较倾覆力矩和抗倾覆力矩的大小，判断挡土墙的抗倾覆稳定性。

提高抗倾覆稳定性的措施

增加挡土墙的重心高度和宽度；设置抗倾覆构造措施，如设置扶壁、锚杆或支撑等；优化挡土墙的截面形状和尺寸，提高其抗弯刚度。

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结构设计与构造要求

根据地形、地质条件和使用要求，选择合适的挡土墙结构类型，如重力式、悬臂式、扶壁式等。

挡土墙应沿等高线布置，避免高度突变，以减少土压力的不均匀分布。

在地质条件较差或地震烈度较高的地区，应采用加强型结构或采取其他抗震措施。

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根据土压力、水压力和其他荷载，计算挡土墙所需的抗倾覆、抗滑动和抗剪切稳定性。

根据稳定性要求，初步确定挡土墙的截面尺寸，包括墙高、墙厚、基底宽度等。

进行截面强度验算，包括抗压、抗拉和抗剪强度验算，确保挡土墙截面满足要求。

在挡土墙顶部设置排水设施，如排水沟或排水管，以防止地表水渗入墙体。

在挡土墙底部设置反滤层，以防止墙后土体中的细颗粒被水流带走，导致墙体失稳。

在施工过程中，应严格控制施工质量，确保墙体垂直度、平整度等满足规范要求。同时，应采取必要的临时支撑措施，确保施工安全。

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课程设计实例分析

某市一山区公路边坡防护工程，采用重力式挡土墙结构。

工程概况

边坡土体以黏性土为主，局部夹有碎石，地下水位较深。

地质条件

挡土墙高度为8m，墙顶宽度为1m，墙面坡度为1:0.25，地基承载力特征值为200kPa。

设计要求

根据挡土墙的尺寸和材料重度计算得出。

自重荷载

根据地下水位高度和