导图社区 第八章 路基支挡结构设计
北京交通大学路基工程课程 第八章 路基支挡结构设计思维导图，希望这份脑图会对你有所帮助。
北京交通大学路基工程 第七章 路基边坡稳定性分析，介绍了 影响边坡稳定的因素、路基边坡破坏形式、直线滑面边坡稳定性分析、圆弧滑面的边坡稳定性分析、任意形状滑面的边坡稳定性分析。
北京交通大学路基工程课程 第六章 路基排水与防护，排水能够提高土体的有效应力和抗剪强度，增进边坡稳定，减少冻害，避免翻浆冒泥，对保证路基的坚固和行车安全都有很大作用。
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路基支挡结构设计
概述
路基支挡结构也称挡土墙
挡土墙结构分类
根据所用材料分类
石砌体
片石混凝土
素混凝土
钢筋混凝土
根据挡土墙位置分类

路堑墙
路肩墙
路堤墙
根据所处环境分类
一般地区
浸水地区
地震地区
根据结构形式分类
重力式挡土墙
依靠墙身重力来抵御土压力
轻型挡土墙
挡土墙各部位名称
墙面
墙背
墙趾
墙踵
墙底
墙顶
重力式挡土墙的主要形式
仰斜墙背式
俯斜墙背式
衡重式
折线墙背式
几种常见的轻型挡土墙
锚杆挡土墙
锚定板挡土墙
填土内埋入锚固件或插入锚杆，利用其抗拔力，将挡土板拉紧，抵抗土压力
桩板挡土墙
把柱（桩）部分埋入地基内，以地基抗力保持柱或板压力
加筋挡土墙
摩擦力抵抗土压力
薄壁挡土墙
挡土墙的主要作用
挡土墙的设置
挡土墙土压力计算
土压力是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力
明确土压力的性质、大小、方向和作用点
土压力分类（随挡土墙可能位移的方向分）
主动土压力
挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡（顺着土压力方向移动）
被动土压力
挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态
静止土压力
挡土墙静止不动
同样条件下，主动土压力<静止土压力<被动土压力； 主动位移<<被动位移
朗肯土压力理论（不考）
基本假设
墙背垂直
墙背光滑
填土表面水平
主动土压力计算
被动土压力计算
填土面倾斜情况运用朗肯土压力理论
墙背倾斜情况运用朗肯土压力理论
例题
库伦土压力理论
挡土墙是刚性的，墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）
滑动破坏面为一通过墙踵的平面
滑动楔体为刚体
在墙背和破裂面上抗剪强度均已充分发挥
计算原理
以破坏楔体为分析对象，其上作用三个力：破裂楔体自重G，主动土压力反力Ea，破裂面反力R（其方向与挡土墙内摩擦角和填土内摩擦角有关）
计算的是主动土压力
Ea的计算公式
牢记每个符号代表的物理意义，尤其是角度；仰斜和俯斜所用的公式需要将式子中出现的所有a变为相反数
破裂面荷载交于换算土柱荷载中
破裂面交于荷载内侧
破裂面交于荷载外侧
可以通过假设法，先假设破裂面相交位置，然后根据对应公式计算出来破裂面的q角，最后再去验证这个位置是否满足之前的假设；若不满足则重新假设
计算Ea的作用点；绘制土应力分布图形
分为路肩墙和路堤墙的应力分布图形
   
第二破裂面的土压力计算（建立在库伦土压力理论）
出现情况：俯斜式墙背倾比较大，如折线形或衡重式；土体达到极限状态时，楔形体不沿墙背或假定墙背滑移，而沿着另一破裂面滑动（第二破裂面）
出现第二破裂面条件
墙背或假想墙背倾角必须大于第二破裂面倾角（倾角是指与垂直方向的夹角）
墙背或假想墙背上产生的抗滑力必须大于下滑力
计算
明确各符号的意义，根据规范计算，会计算第二破裂面上主动土压力的大小、作用点、应力分布图绘制；注意仰斜和俯斜公式中a变号
先计算第一和第二破裂面的位置，即与竖直方向的夹角
求解破裂楔体（第一和第二破裂面间的土体）重量G
根据三角形静力平衡求解Ea，水平和竖直分力
求解作用点位置以及绘制应力分布图
折线墙背主动土压力
延长墙背法
优缺点：忽略了延长墙背与实际墙背之间的土楔及荷载重，但考虑了上下墙土压力方向不同；绘制土压应力图形时，假定上墙破裂面和下墙破裂面平行
误差偏于安全，计算简便，至今仍被广泛应用
力多边形法
地震条件下的土压力
之前都是一般地区下的土压力计算
地震时建筑物的破坏主要来自地震水平惯性力，故在分析土压力时只需考虑地震水平加速度的影响，对竖向分量和转动分量不予考虑
使用惯性力法将地震水平加速度转换成惯性力Px
地震力与土体重力合力G1会偏离原来方向，所以需要对之前的夹角进行修正， 然后将修正后的夹角代入一般库伦土压力公式计算即可得到地震主动土压力
引入有关地震角h的概念和修正
经修正替代后所得的地震主动土压力的方向仍为实际墙背的内摩擦角
浸水条件下的土压力
填土为砂性土；受到浮力作用，其重度减少，而认为内摩擦角不变
填土为黏性土，抗剪强度降低，内摩擦角减小
墙前水位骤降或暴雨入渗时，墙体还可能受到动水压力的作用
重力式挡土墙设计
挡土墙的构造
墙身
墙背坡度一般为1:0.25~1:0.4（俯斜式）；仰斜不得缓于1:0.35；衡重式上墙同上，下墙为1:0.25（坡度为垂直高度与水平距离的比值）
墙面要求
墙顶要求
基础
一般采用明挖基础
无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1m
有冲刷时，应在冲刷线下不小于1m
受冻胀影响时，应在冻结线以下0.25m（冻结线小于1m）；不小于1.25m（冻结线大于1m）
排水设施
地面排水
墙身排水
沉降缝和伸缩缝
宽度一般为2~3cm；每隔10~15m设置一道伸缩缝
沉降缝：为了防止因地基不均匀沉降而引起墙身开裂
伸缩缝：为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝
挡土墙的布置
重力式挡土墙设计及计算
稳定性检算
抗滑稳定检算
计算：最大抗滑力与下滑力的比值K；一般大于1.3即抗滑稳定性合格
 
若抗滑稳定性不够的处治措施
做成向内倾斜的基底
做成凸榫基础
增进基底摩擦系数
抗倾覆稳定性检算
抗倾覆稳定性指墙体抵抗墙趾向外转动倾覆的能力，用K0表示
计算：对墙趾向内转动的力矩与向外转动力矩的比值；一般大于1.6即为合格
计算重力G到墙趾的力臂ZG
处治措施
增加抗倾覆力臂：改变墙身胸坡，放缓胸坡使墙体重心后移，增大力臂
减小土压力的水平分力：变竖直墙背为仰斜墙背
改变墙身截面类型：采用衡重台等
展宽墙趾
挡土墙的强度检算
基底合力偏心距检算
计算：求解路基基底承载力应力分布，主要是两侧应力最大值；偏心距|e|>B/6时，出现拉应力，进行应力重分布
墙身截面强度检算
法向应力检算
剪应力检算
挡土墙按结构形式分类
特点：材料采用混凝土或片石混凝土；墙体断面尺寸较大，圬工量大，自身重量大
适用范围：缺乏石料地区；一般适用于低墙
悬臂式挡土墙
特点：由立壁、墙趾板和墙踵板三个悬臂梁组成，断面尺寸较小；墙高时，立臂下部弯矩较大，消耗钢筋多，不经济
适用范围：缺乏石料地区；普通高度（<=6m）路肩墙；地基情况可以差些
扶壁式挡土墙
特点：沿悬臂式墙的墙长，隔一定距离加一道扶臂，使立臂与墙踵板连接起来，更好受力
适用范围：在高挡土墙时更经济，其余同悬臂式挡土墙
特点：由加筋条、墙面板和填土三部分组成，靠筋带与填料之间摩擦力保持墙身稳定；施工简便，造型美观；对地基适应性强，占地少
适用范围：缺乏石料地区；适用于石质土、砂性土和黄土地区修建较高的路肩墙或路堤墙
锚固式挡土墙
锚杆式
特点：由立柱、挡板和锚杆三部分组成，靠锚杆锚固在山体内拉住立柱；断面尺寸小；立柱、挡板可预判
适用范围：高挡墙（高度超12m）；备有铅岩机、压浆机等设备；较宜用于路堑墙、可用于路肩墙
锚定板
特点：由钢筋混凝土墙面（肋柱及挡板）、钢拉杆和锚定板组成，靠埋置在破裂面后稳定土层内的锚定板和锚杆拉住墙面，保持墙身稳定；拼装简易，施工快；结构轻便，柔性大
适用范围：缺乏石料地区；高路肩墙或路堤墙，特别是地基不良时
悬臂式挡土墙土压力计算方法
扶壁式挡土墙土压力计算方法
