null§5 挡土墙计算§5 挡土墙计算一.计算要求
1. 不产生墙体沿基底的滑移破坏
滑动稳定系数kc≥1.3
2. 不产生墙身绕墙趾倾覆
倾覆稳定系数k0≥1.5
3. 不出现因基底过度的不均匀沉陷而引起墙身倾斜
基底应力合力偏心距e≤B/6(土质地基)
e≤B/4(岩石地基)
4. 地基不出现过大下沉
基底最大压应力σmax≤[σ]
5. 墙身截面不产生开裂、破坏
σmax≤[σ] τmax≤[τ]二.验算二.验算(一)滑动稳定验算:
§5 挡土墙计算增加抗滑稳定性的措施增加抗滑稳定性的措施倾斜基底:把基底做成向内倾斜,此时Kc 可增大
凸榫基底:
其它方法:改善地基,增大f,改变墙身断面型式 §5 挡土墙计算(二)倾覆稳定验算(二)倾覆稳定验算§5 挡土墙计算 增加倾覆稳定性的措施 增加倾覆稳定性的措施 1. 展宽墙趾,即在墙趾处加宽基础以增大稳定力臂;
2. 改变墙面或墙背的坡度,以减小土压力或增大力臂;
3. 改变墙身型式,如用衡重式。§5 挡土墙计算null(三)基底应力及偏心检算
作用于基底的合力的偏心距
最大(小)应力为 §5 挡土墙计算eZN(四)墙身截面强度验算(四)墙身截面强度验算§5 挡土墙计算null法向应力验算
墙趾或墙踵处的最大(小)应力
2. 剪应力验算
计算截面上的剪应力为 §5 挡土墙计算null 例题:已知重力式挡石砌土墙,如图所示,砌体容重γ=20kN/m3,基底与地基摩擦系数f=0.4,土压力Ex=45kN,Ey=5kN,容许滑动稳定系数[KC]=1.3,容许倾覆稳定系数[Kδ]=1.5,试验算该挡土墙的抗滑及抗倾覆稳定性。null解:
1)滑动稳定性验算
2)倾覆稳定性验算满足要求满足要求 null 例题:某路段在土质地基上设置仰斜式路肩挡墙,顶宽B=1.2m,墙面与墙背平行,基底水平,已知G=158.4KN,ZG=1.35m, Ex=62.56KN, Ey=9.34KN, Zx=2.17m, Zy=1.74m, 基底容许承载力[σ]=196KN/m3,试验算基底偏心距及基底应力。null解:故基底偏心距及基底应力均符合要求 路基边坡稳定性 路基边坡稳定性§1 边坡的稳定性
§2 边坡稳定性的力学验算法
§3 浸水路堤稳定性验算
§4 陡坡路堤稳定性验算§1 边坡的稳定性
§1 边坡的稳定性
一.边坡的滑坍破坏
由于边坡土体的剪应力超过其抗剪强度所产生的剪切破坏
产生滑坍破坏的因素主要有
1. 边坡土质
2. 水的活动
3. 边坡的几何形状
4. 活载增加
5. 地震及其它震动荷载(爆破等)§1 边坡的稳定性二.边坡稳定设计方法二.边坡稳定设计方法 力学分析法
数解法:
力学平衡原理进行计算
直线法:砂土、砂性土。φ大,c较小。
圆弧法:粘性土,φ小,c较大。§1 边坡的稳定性null(2) 图解或表解法:
根据不同数解法
公式
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制成图表,以减省计算时间。此法简单,但不如数解法精确。
2. 工程地质法
根据不同土类的大量调查资料数据,拟出路基边坡稳定值参考表,供设计时使用。如第三章中边坡值的相关表格。§1 边坡的稳定性三.边坡稳定性分析的计算参数三.边坡稳定性分析的计算参数稳定分析所需要土的试验资料:
路堑或天然土坡:
原状土的容重γ (kN/m3)、内摩擦角φ、粘聚力c(kPa)
填土路堤:
压实后的容重γ(kN/m3)、内摩擦角φ、粘聚力c(kPa)。但压实情况与现场压实同
§1 边坡的稳定性null边坡由多层土体所构成
加权平均法
2. 验算边坡的取值
对于折线形或阶梯形边坡,一般可取平均值或取坡角点和坡顶点的连线 §1 边坡的稳定性null3. 荷载当量高度
按车辆最不利情况排列,并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高(即以相等压力的土层厚度来代替荷载),又称当量高度或换算高度,以 h0来表示:
当量高度的计算式为:
§1 边坡的稳定性§2 边坡稳定性的力学验算法§2 边坡稳定性的力学验算法一.基本假设
破裂面以上的不稳定土体沿破裂面作整体滑动,不考虑其内部的应力不均匀分布和局部移动。
土的极限平衡状态,只在破裂面上达到。
最危险滑动面位置通过试算来确定。二.直线法二.直线法填方边坡土楔体沿破裂面AD滑动
下滑力: T=Gsinω
抗滑力:CL 粘聚力
F=Ntgφ=Gcosωtgφ 摩擦力§2边坡稳定性的力学验算法1.填方边坡null破裂面上的安全系数
求稳定系数的最小值, 相应的最危险滑动面的倾角为ω0
kmin= [Kmin],极限平衡态
kmin > [Kmin],稳定态
kmin < [Kmin],不稳定态
§2边坡稳定性的力学验算法2. 不纯净的均质砂类土路堑边坡2. 不纯净的均质砂类土路堑边坡坡顶无车载
通过求临界角ω来确定最危险破裂面
§2边坡稳定性的力学验算法null其稳定系数k为:
要求k最小时,此时破裂面倾角为ω0值
化简后
将(2)式代入式(1),得最小稳定系数 12§2边坡稳定性的力学验算法例题例题2.如图为一路堤横断面图。已知填料为砂性土,容重18.62kN/m3,粘结力c=0.98kPa,内摩擦角φ=35o。试问该路堤边坡会不会沿滑动面AB产生滑动?null解. ABF的面积SABF=8×18/2=72m2
BEGF的面积SBEGF=8×0.7=5.6 m2
∴ 滑动面以上的土体及车辆载荷总重:
Q=(SABF+ SBEGF)hγ=(72+5.6) ×1×18.62=1444.9 KN
滑动面与水平线的夹角:
α=arctg[18/(18×1.5+8)]=27.22
滑动面长度:
L=[182+(18×1.5+8)2]1/2=39.36m
∴下滑力T=QSinα=1444.9Sin27.22=660.9KN
抗滑力R=QCosαtgΦ+CL=1444.9×Cos27.22×tg35
+0.98×39.36=938. 0KN
∴稳定系数K=R/T=1.42>1.25
∴该路堤边坡不会沿滑动面AB滑动。三.假定破裂面为圆柱面的验算法 (圆弧法)三.假定破裂面为圆柱面的验算法 (圆弧法)任意选定一个可能的圆弧滑动面AD
计算每一个土条的重量Gi
计算圆弧面上各力对O点的滑动力矩
计算圆弧面上各力对O点的抗滑力矩
计算稳定安全系数k
§2边坡稳定性的力学验算法四.表解法(工程计算法)四.表解法(工程计算法)滑动面通过坡脚的均质、直线形路堤边坡,顶为水平
令其中一土条的宽为b、高为a,a、b及整个滑弧之长L均以边坡高H表示 §2边坡稳定性的力学验算法null每块土体的重 :式中:A、B-取决于几何尺寸的系数,可查表§2边坡稳定性的力学验算法§3 浸水路堤稳定性验算§3 浸水路堤稳定性验算一.浸水路堤的特点
(一). 水位降落的影响
水位上涨
水位降落
渗透浸润曲线
动水压力
对路堤的稳定性的影响
null(二).路堤填料对边坡稳定的影响
浸水路堤的稳定性还与路堤填料的透水性质有关
透水性很弱
透水性强
中等透水性
§ 3 浸水路堤稳定性验算二.渗透动水压力的计算
二.渗透动水压力的计算
凡用粘性土填筑的浸水路堤(不包括渗透性极小的纯粘土),必须进行渗透动水压力的计算。其
计算公式
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如下:
D=IΩBγ0
I-渗流水力坡降
ΩB-浸润曲线与滑动面之间的土体面积,m2
γ0-水的容重,为计算方便,γ0取10kN/m3§ 3 浸水路堤稳定性验算三.浸水路堤边坡稳定性验算
三.浸水路堤边坡稳定性验算
其破坏一般发生在最高洪水位骤然降落的时候
验算方法:通常采用圆弧法,其验算公式为:§ 3 浸水路堤稳定性验算§4.陡坡路堤稳定性验算§4.陡坡路堤稳定性验算一.陡坡路堤可能的滑动形式
1. 路堤可能沿基底接触面产生滑动
2. 路堤可能随同基底复盖层沿倾斜基岩滑动
null3. 路堤连同其下的软弱土层沿软弱层中某一最弱 的圆弧滑动面滑动
4. 路堤连同其下的岩层沿某一最弱的层面滑动
5. 纵向滑动情况 § 4 陡坡路堤稳定性验算二.验算方法
二.验算方法
路堤沿直线或折线破裂面滑动的情况
破裂面为圆弧状时,可根据具体情况参照圆弧滑动面的条分法进行计算§ 4 陡坡路堤稳定性验算单坡滑动面的稳定性验算 多坡滑动面的稳定性验算三.稳定措施三.稳定措施改善基底状况,增加滑动面的摩擦力或减少滑动力
清除松软表层覆盖土
夯实基底
开挖台阶
放缓横坡,以减少下滑力
改变填料及断面形式
采用大颗粒填料,嵌入地面(增大φ)
放缓坡脚处边坡,以增大抗滑力
坡脚处设支挡结构物
设置护脚 干砌或浆砌挡土墙§ 4 陡坡路堤稳定性验算