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理正岩土计算系列——挡土墙设计北京理正软件设计研究院有限公司技术支持陈莹挡土墙简介适用多种行业-公路、铁路、水利、市政、规划、地矿等；挡墙形式全-目前有13种；参数交互-墙身尺寸墙身样式灵活，面坡、背坡、墙底都可倾斜，可模拟仰斜式挡墙；可设墙趾台阶；可自动设计或校核防滑凸榫；挡土墙简介-坡线土柱坡面起点和坡面线可灵活设置，可模拟墙顶有土，或者坡面比墙顶低的情况；附加外力：可模拟墙前被动土压力、墙顶车辆撞击荷载、墙顶有建筑物等情况；换算土柱：即荷载，公路铁路行业常用的荷载软件已列出；-物理参数可考虑地震情况和浸水情况；墙后多层填土；土压力：库仑、朗肯、静止；材料参数——新增材料参数查询功能；-基础五种：天然基础、钢筋混凝土底板、台阶式、换填式、锚桩式；-荷载组合（公路行业）-整体稳定瑞典条分法；挡土墙建模工程模型计算模型注意：不影响结构计算的部分可忽略，如碎石倒滤层、排水孔、比较薄的垫层；灌砌块石主要起防冲刷的作用，限制墙体滑动的作用很小，可忽略不计；重力式挡土墙→墙身尺寸墙身高-不包括基础部分；坡度（面坡、背坡、墙底）-可正可负；-将背坡坡率交互负值，可模拟仰斜式挡墙；-滑移不满足时，可设成倾斜墙底；墙趾墙踵可设台阶-墙趾最多两阶-墙趾台阶与墙面坡的坡度可以相同-墙踵最多一阶重力式挡土墙→墙身尺寸凸榫设计-软件可自动设计凸榫的位置和尺寸，并直接带回软件中；凸榫构造要求-根据铁路路基手册的两个要求进行验算；凸榫设计凸榫验算重力式挡土墙→墙身尺寸《铁路工程设计技术手册-路基》p436要求-凸榫前被动土楔能完全形成；-墙背主动土压力不因设置凸榫而增大；凸榫容许应力-砌体可查公路路基手册-混凝土可查铁路路基支挡结构设计规范重力式挡土墙→坡线土柱换算土柱即荷载，在此交互每段坡线上的荷载个数。交互荷载值的大小；土柱序号3-1的含义：第三段坡线上的1号荷载；高度h=q/γ，γ为墙后第一层土的容重；公路或铁路行业，软件列出了常用的荷载，可直接选用；坡面线段即墙后填土的坡面形式；需交互每段坡面线的水平和竖直投影长度；重力式挡土墙→坡线土柱坡线起始点低于墙顶：压顶，即墙顶有土：局部放大重力式挡土墙→坡线土柱地面横坡角-土楔体计算时破裂面的起始角度，即只有横坡角以上土体才产生土压力的作用；-确定原则：一般取不产生土压力的硬土地面；当挡土墙后有岩石时，地面横坡角度一般为岩石的坡度；当挡土墙后都为土体时，可取0，即按土压力最大情况考虑；填土对横坡面的摩擦角-用于有限土体土压力计算，只有当地面横坡角较大，土沿地面横坡角破坏时起作用；重力式挡土墙→坡线土柱填土对横坡面的摩擦角-当破裂角位于桩背与地面横坡面之间时，计算土压力用墙后填土内摩擦角，当破裂角位于地面横坡面时，计算土压力用此值。-宜根据试验确定，当无试验资料时，粘性土与粉土可取0.33φ，砂性土与碎石土可取0.5φ。浸水挡墙参数-墙顶标高：决定地下水的相对距离；-选择水利行业时，水位可高过墙顶；挡墙分段长度-按挡土墙的设缝间距划分；-在公路行业影响车辆荷载的计算；选择浸水挡墙时需输入水位参数重力式挡土墙→坡线土柱附加集中力：用于模拟作用在挡土墙上的其他外力重力式挡土墙→坡线土柱附加外力-用于模拟作用在挡土墙上的其他外力；-可模拟的情况：墙前被动土压力墙顶车辆撞击荷载墙后下岩上土的模型墙顶上的构筑物等参数-加入等效墙前被动土压力；可根据交互的墙身高度和墙前土体的物理参数计算出被动土压力；-作用点的坐标输入以挡墙墙身左上角点为坐标原点；-荷载大小为作用在挡墙纵向一延米范围内的外力；是否为被动土压力选择“是”，取荷载的0.3倍带入公式中计算，此处的公式，指的是滑移和倾覆安全系数的计算公式。重力式挡土墙→物理参数挡墙类型墙后填土物理参数地震参数地基土的相关参数墙后填土为多层土时在此交互各层的物理参数；三种土压力模式：库仑、朗肯和静止；可将粘聚力等效成内摩擦角来计算土压力，软件提供三种计算方法；地震相关参数输入；选择公路行业才有此功能；可查询各种墙身材料对应的强度指标；重力式挡土墙→物理参数挡土墙类型-四种类型，可考虑地震和浸水；墙后填土类型-墙后填土可以单层或多层-土压力调整系数可根据工程经验进行调整，如不调整，交互1即可；土压力-选择主动土压力的计算理论；-三种模式：库仑、朗肯、静止；重力式挡土墙→物理参数墙后填土物理参数-填土容重此处的容重指天然容重；浮容重=饱和容重-10；饱和容重≥天然容重；-内摩擦角和粘聚力根据试验或经验取值；粘聚力对土压力影响较大，必须保证任何情况下粘聚力均不降低才能使用；等效内摩擦角（详见下页）；-墙背与墙后填土摩擦角取值由墙背粗糙程度和填料性质及排水条件决定，相关规范中有经验公式可参考；重力式挡土墙→物理参数一般可采用等效内摩擦角的方法，把粘聚力的影响考虑在内摩擦角这一参数内。软件提供三种计算方法：铁路路基手册按土体抗剪强度相等原则计算；铁路路基手册按土压力相等原则计算；堤防规范提供的换算内摩擦角公式；返回时可应用计算出来的等效内摩擦角重力式挡土墙→物理参数地震参数-选择抗震区或抗震浸水区挡墙时需交互地震参数；-地震烈度不考虑、7度、8度、9度；根据所在地区和工程重要性等选择抗震设防烈度；重力式挡土墙→物理参数地震参数-水上、水下地震角（度）根据地震烈度确定，可参考相关规范，详见说明书；-水平地震系数Kh根据地震烈度确定，可参考相关规范，详见说明书；-重要性修正系数Ci根据工程类别及等级确定，一般取0.6-1.7，详见说明书；-综合影响系数Cz一般取0.25，见公路工程抗震规范；-水平地震作用沿墙高的分布图形根据墙高和工程等级确定，见公路工程抗震规范表3.1.5iwiwhziihwGKCCE地震力计算公式：重力式挡土墙→物理参数地基土参数-地基土的容重和浮容重容重指天然容重；浮容重=饱和容重-水容重-修正后地基土承载力特征值用于“地基应力及偏心距验算”计算中地基承载力的验算；-地基承载力特征值提高系数如无特殊要求，墙趾墙踵提高系数可与平均提高系数相同；-基底摩擦系数挡土墙墙底与土之间的摩擦系数，用于滑移稳定验；重力式挡土墙→物理参数地基土参数-地基浮力系数基底浮力的调整系数；该参数在公路行业《公路路基手册》中有定义表格，其他行业可直接取1.0；-地基土类型-抗震基底容许偏心距参见《铁路工程抗震设计规范GB50111-2006》表6.1.7-1和《公路路基设计规范JTGD30-2004》表5.4.4-5；重力式挡土墙→物理参数地基土参数-墙身地震力调整系数α即为地震力调整系数可根据经验调整地震力作用，如不需要调整，输入1.0；-地基土内摩擦角和粘聚力-地基强度与偏心距验算斜面长度作为基础底水平投影长作为基础底iwiwhziihwGKCCE重力式挡土墙→墙身参数容许应力法：对于铁路行业，可参照《铁路路基支挡结构设计规范TB10025-2006》表3.1.3取值;对于公路行业，可参照《公路路基设计手册》(第二版)表3-3-21和3-3-22取值；极限状态法：仅限公路行业，可参照《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)的5.4.4节的表5.4.4-1和表5.4.4-3；补充：几个摩擦系数对比墙底摩擦系数-指墙底和地基土之间的摩擦系数，用于沿墙底滑移验算，取值与地基土的类别有关，如无试验资料，可参考《公路路基设计手册》（第二版）P592表3-3-2；圬工之间摩擦系数-圬工与圬工间的摩擦系数，用于强身截面强度验算中的剪应力验算，取值与圬工种类有关，一般取0.4~0.5，见《公路路基设计手册》（第二版）P603；地基土摩擦系数-地基土与地基土之间的摩擦系数，用于倾斜基地时的水平滑移验算，取值与地基土的类别有关，如无试验资料，可参考《公路路基设计手册》（第二版）P593表3-3-3；重力式挡土墙→基础参数基底倾斜+混凝土底板防滑凸榫+天然基础五种基础形式天然基础钢筋混凝土底板台阶式换填土式锚桩式《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)表5.2.1。重力式挡土墙→整体稳定计算方法瑞典条分法搜索方法自动搜索给定圆心范围给定圆心半径给定圆心土条且向分力与滑动方向反向时两种理论：当下滑力对待，当抗滑力对待影响搜索速度重力式挡土墙→荷载组合选择公路行业详见《公路路基设计规范》JTGD30-2004重力式挡土墙→计算结果图：包括计算简图、土压力计算结果和稳定计算结果；可存成dxf文件；计算书：包括原始条件和计算结果；可存成rtf文件，用word打开，或存成txt文本文件；重力式挡土墙→土压力计算结果土压力计算内容-破裂角和土压力-水压力可考虑静水压力；可考虑水浮力（破裂楔体重力G浸水部分取浮重度）；不考虑渗透水压力的作用；-软件计算方法搜索破裂角重力式挡土墙→挡墙验算结果1.滑移稳定验算-滑移验算Kc-滑移方程公路行业，极限状态法，考虑了分项系数；-倾斜墙底的水平滑移验算Kc2当墙底倾斜时，除验算墙底滑移外，还需验算地基土层水平向滑移稳定，即地基土抗剪稳定性验算；-如果滑移验算不满足倾斜墙底加防滑凸榫2.倾覆稳定验算-无基础时，绕墙趾点的抗倾覆稳定；-有基础时，同时考虑基础自重及锚杆等产生的抵抗力矩；重力式挡土墙→挡墙验算结果地基应力及偏心距验算-地基应力验算—防止地基出现过大下沉；-偏心距验算—防止因基底过度不均匀沉陷而引起墙身倾斜；基础强度验算-对于钢筋混凝土底板基础，验算悬挑部分剪应力，主拉应力、凸榫宽度，并计算配筋。墙底截面强度验算-对墙底截面和墙趾台阶顶面做强度验算；-容许应力法：正应力和剪应力；-极限状态法（公路行业）：按照《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)的5.4.4节计算；整体稳定验算-瑞典条分法；练习：挡土墙实例挡土墙软件专题讲解公路行业挡墙分项系数；加筋挡土墙的参数输入；挡土墙与抗滑桩的对比；专题：公路行业挡墙分项系数疑问：为什么修改分项系数，抗滑抗倾覆安全系数无变化?附加集中力里，如果选择是被动土压力，会有提示，如果此时荷载组合里面被动土压力分项系数也给0.3，是不是就乘了两次？公路路基设计规范JTGD30-2004滑移验算-滑移方程——极限状态法-安全系数-分项系数只对滑移方程有影响，对安全系数计算无影响。-提示中所说的取荷载0.3倍带入公式中计算，此处的公式，指的是安全系数的计算公式。安全系数：61.641滑移方程：61.641安全系数：61.641*0.3滑移方程：61.641该选项对滑移方程无影响，只对安全系数的计算结果有影响！专题：加筋挡土墙的参数输入专题：挡土墙与抗滑桩的对比抗滑桩→对比挡土墙抗滑挡墙荷载坡线土柱无墙后土体多层填土可直接输入多层填土只能自己加权平均作用力土压力（库仑、郎肯、静止）库仑土压力和滑坡推力（交互）整体稳定有无抗滑桩抗滑桩综合分析荷载无集中、分布力、可考虑恒载活载作用力库仑土压力和滑坡推力（交互）库仑土压力和滑坡推力（软件直接计算）弹性方法统一指定分层指定，模拟上土下岩支护形式桩+锚杆（锚索）桩+板+锚杆（锚索）、桩+墙+锚杆（锚索）工况无路堑式可考虑工况荷载组合无有施工图无有