挡土墙计算
- 格式：pdf
- 大小：116.95 KB
- 文档页数：6
挡土墙计算方法
筑龙网
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＜5 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。
0
0
0
0
ϕ /4
0~ ϕ
0
ϕ /2
ϕ /4 ϕ /2 2ϕ /3
ϕ /3 2ϕ /3 3ϕ /4
ϕ /2 3ϕ /4
ϕ
ξ :填土表面倾斜角；θ ：挡土墙墙背倾斜角；ϕ ：填土的内摩擦角。
筑龙网
` 4. 基底摩擦系数
基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。
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
5. 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。
6. 建筑材料的容重
根据有关设计规范规定选取。
7. 砌体的容许应力和设计强度
根据有关设计规范规定选取。
8. 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
f 值按 SL265-2001〈水闸设计规范〉，根据岩土地基类别由下表查
得。
4.2 挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数 K0 应不小于 1.5。 计算公式为：
K0 =（WZw+EyZx）/（ExZy） 式中：Zx——Ey 对墙趾 O 点的力臂 (m)，Zy——Ex 对墙趾 O 点的
力臂 (m)，Zw——W 对墙趾 O 点的力臂 (m)。
一：基础资料
筑龙网
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ψ
土的种类
块石 大卵石、碎
石类土
内摩擦角(0)
45
40
小卵石、砾 石、粗砂、
石屑 35
中、细砂、砂 质土
30
粉砂 26
粘土 14-21
2. 填料标准容重γ
土的种类 砾石、碎石、
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
筑龙网
力计算。
1）库伦主动土压力公式：
F
=
1 γH 2
2Ka
FH = F cos(ε + δ )
FV = F sin(ε + δ )
砾质土
容重（KN/m3）
20
砂、砂质土 19
粉土、粘性土 （ωl<50%）
18
石灰土（石灰 10%） 18
粉煤灰 15
3. 墙背摩擦角δ （外摩擦角）
填土与墙背间的摩擦角δ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δ=ψ/2。
1）按 DL5077-1997〈水工建筑物荷载设计规范〉及 SL265-2001
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：
筑龙网
tg(450 − ϕd ) = 2
γH 2tg 2 (450 − ϕ ) − 4CHtg(450 − ϕ ) + 4C 2
2
2γ
γH 2
ϕd ：等值内摩擦角， H ：墙高， C ：土的粘聚力，KN/m2。
4.3 基底应力按下式计算：
∑ ∑ P max min
=
G 6× M
±
B
B2
∑ M ：所有作用力矩之和， KN • M 。
筑龙网
按照规范，应满足，平均基底应力小于地基允许承载力，最大基
底应力小于地基允许承载力的 1.2 倍。
土基上最大基底应力与最小基底应力之比要满足下表要求。
量保持墙后粗糙，可采用δ 值等于或略小于ϕ 值。
2）原苏联电站部水工挡土墙设计规范取用的外摩擦角δ 值如下
表。
180-θ ξ <(90-ϕ ) (90-ϕ )~(90-ϕ / 2 ) (90-ϕ / 2 )~(90+ϕ / 2 ) (90+ϕ / 2 )~(90+ϕ ) >(90+ϕ )
-ϕ ~0
〈水闸设计规范〉
⎧墙背平滑，排水不良时：δ =（0 − 0.33）ϕ ⎪⎪墙背粗糙，排水良好时：δ =（0.33 − 0.5）ϕ ⎪⎨墙背很粗糙，排水良好时：δ =（0.5 − 0.67）ϕ ⎪⎩墙背与填土不可能滑动时：δ =（0.67 −1.0）ϕ
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
地基土质
松软
允许值
1.5
表格来源于：SL265-2001〈水闸设计规范〉
中等坚硬 2.0
坚实 2.5
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 Kc 应不小于 1.3。 计算公式为：
Kc
=
f ∑G ∑H
f ：基底与地基的摩擦系数； ∑G ：所有垂直荷载之和； ∑ H ：
所有水平荷载之和。
∑G 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， ∑ H 根据情况需要考虑水平土压力、水压力等。
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 280~300，地 下水位以下部分的等值内摩擦角可采用 250~280。挡土墙高度>6m 时，
Ka
=
cos2 ε cos
(ε
cos2 (ϕ − ε )
⎡ + δ )⎢1 +
⎣
sin(ϕ + δ ) sin(ϕ − β ) ⎤ 2
cos(ε
+
δ
)
cos(ε
−
β
)
⎥ ⎦
ε ：墙背与铅直面的夹角， β ：墙后回填土表面坡度。
2）朗肯主动土压力公式：
F
=
1 2
γH
2Ka
K a = tg 2 (45o − ϕ / 2)
筑龙网
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＜5 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。
0
0
0
0
ϕ /4
0~ ϕ
0
ϕ /2
ϕ /4 ϕ /2 2ϕ /3
ϕ /3 2ϕ /3 3ϕ /4
ϕ /2 3ϕ /4
ϕ
ξ :填土表面倾斜角；θ ：挡土墙墙背倾斜角；ϕ ：填土的内摩擦角。
筑龙网
` 4. 基底摩擦系数
基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。
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
5. 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。
6. 建筑材料的容重
根据有关设计规范规定选取。
7. 砌体的容许应力和设计强度
根据有关设计规范规定选取。
8. 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
f 值按 SL265-2001〈水闸设计规范〉，根据岩土地基类别由下表查
得。
4.2 挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数 K0 应不小于 1.5。 计算公式为：
K0 =（WZw+EyZx）/（ExZy） 式中：Zx——Ey 对墙趾 O 点的力臂 (m)，Zy——Ex 对墙趾 O 点的
力臂 (m)，Zw——W 对墙趾 O 点的力臂 (m)。
一：基础资料
筑龙网
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ψ
土的种类
块石 大卵石、碎
石类土
内摩擦角(0)
45
40
小卵石、砾 石、粗砂、
石屑 35
中、细砂、砂 质土
30
粉砂 26
粘土 14-21
2. 填料标准容重γ
土的种类 砾石、碎石、
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
筑龙网
力计算。
1）库伦主动土压力公式：
F
=
1 γH 2
2Ka
FH = F cos(ε + δ )
FV = F sin(ε + δ )
砾质土
容重（KN/m3）
20
砂、砂质土 19
粉土、粘性土 （ωl<50%）
18
石灰土（石灰 10%） 18
粉煤灰 15
3. 墙背摩擦角δ （外摩擦角）
填土与墙背间的摩擦角δ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δ=ψ/2。
1）按 DL5077-1997〈水工建筑物荷载设计规范〉及 SL265-2001
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：
筑龙网
tg(450 − ϕd ) = 2
γH 2tg 2 (450 − ϕ ) − 4CHtg(450 − ϕ ) + 4C 2
2
2γ
γH 2
ϕd ：等值内摩擦角， H ：墙高， C ：土的粘聚力，KN/m2。
4.3 基底应力按下式计算：
∑ ∑ P max min
=
G 6× M
±
B
B2
∑ M ：所有作用力矩之和， KN • M 。
筑龙网
按照规范，应满足，平均基底应力小于地基允许承载力，最大基
底应力小于地基允许承载力的 1.2 倍。
土基上最大基底应力与最小基底应力之比要满足下表要求。
量保持墙后粗糙，可采用δ 值等于或略小于ϕ 值。
2）原苏联电站部水工挡土墙设计规范取用的外摩擦角δ 值如下
表。
180-θ ξ <(90-ϕ ) (90-ϕ )~(90-ϕ / 2 ) (90-ϕ / 2 )~(90+ϕ / 2 ) (90+ϕ / 2 )~(90+ϕ ) >(90+ϕ )
-ϕ ~0
〈水闸设计规范〉
⎧墙背平滑，排水不良时：δ =（0 − 0.33）ϕ ⎪⎪墙背粗糙，排水良好时：δ =（0.33 − 0.5）ϕ ⎪⎨墙背很粗糙，排水良好时：δ =（0.5 − 0.67）ϕ ⎪⎩墙背与填土不可能滑动时：δ =（0.67 −1.0）ϕ
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
地基土质
松软
允许值
1.5
表格来源于：SL265-2001〈水闸设计规范〉
中等坚硬 2.0
坚实 2.5
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 Kc 应不小于 1.3。 计算公式为：
Kc
=
f ∑G ∑H
f ：基底与地基的摩擦系数； ∑G ：所有垂直荷载之和； ∑ H ：
所有水平荷载之和。
∑G 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， ∑ H 根据情况需要考虑水平土压力、水压力等。
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 280~300，地 下水位以下部分的等值内摩擦角可采用 250~280。挡土墙高度>6m 时，
Ka
=
cos2 ε cos
(ε
cos2 (ϕ − ε )
⎡ + δ )⎢1 +
⎣
sin(ϕ + δ ) sin(ϕ − β ) ⎤ 2
cos(ε
+
δ
)
cos(ε
−
β
)
⎥ ⎦
ε ：墙背与铅直面的夹角， β ：墙后回填土表面坡度。
2）朗肯主动土压力公式：
F
=
1 2
γH
2Ka
K a = tg 2 (45o − ϕ / 2)
