抗滑稳定和抗倾覆稳定验算
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挡土墙稳定性计算(二)引言概述:挡土墙是土木工程领域常见的结构之一,用于防止土方挤压和坡面滑动。
为了确保挡土墙的稳定性,在设计和施工过程中需要进行一系列计算。
本文是挡土墙稳定性计算的第二部分,主要介绍挡土墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性计算。
正文:1. 抗滑稳定性计算:- 确定挡土墙的滑动面,通常选择滑动面穿过筑面和土体的接触面。
- 确定挡土墙下方土体的摩擦力和抗滑力,计算挡土墙的抗滑安全系数。
- 考虑水平荷载和地震荷载对抗滑稳定性的影响,并进行计算和分析。
2. 抗倾覆稳定性计算:- 确定挡土墙的倾覆面,一般为土体和挡土墙的接触面。
- 确定挡土墙下方土体的阻力力矩和倾覆力矩,计算挡土墙的抗倾覆安全系数。
- 考虑倾覆力的来源,如土体自重、水平荷载和地震荷载,并进行计算和分析。
3. 土体的稳定性计算:- 确定土体的力学性质,例如土的内摩擦角和土的重度。
- 根据土体的力学参数,计算土体的抗倾覆和抗滑稳定性。
- 考虑土体的水分含量和荷载的变化对稳定性的影响,并进行计算和分析。
4. 挡土墙的形状和尺寸计算:- 根据挡土墙的设计要求和土体的稳定性计算结果,确定挡土墙的形状和尺寸。
- 考虑挡土墙的自重和外部荷载,计算挡土墙的底部宽度和前坡度的要求。
- 通过反复计算和验证,得出满足稳定性要求的最优挡土墙形状和尺寸。
5. 挡土墙施工过程的监控和管理:- 在挡土墙的施工过程中,定期检查施工质量,确保挡土墙的稳定性。
- 建立监控体系,通过测量和监测挡土墙的位移和变形,及时发现潜在的问题。
- 根据实测数据进行分析和计算,评估挡土墙的稳定性,并提出相应的处理措施。
总结:挡土墙稳定性计算是确保挡土墙在使用过程中能够安全稳定工作的重要环节。
通过抗滑稳定性和抗倾覆稳定性的计算,可以确定挡土墙的安全系数,并根据土体的力学性质和形状尺寸计算结果,设计出满足稳定性要求的最优挡土墙。
在施工过程中,监控和管理挡土墙的施工质量和变形情况,及时发现问题并进行处理,确保挡土墙的长期稳定性。
挡土墙验算安全系数取值问题标准化文件发布号:(9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-各规范中关于挡墙稳定验算安全系数的规定1、建筑支挡:《GB 50330-2002 建筑边坡工程技术规范》规定:边坡工程稳定性验算时,其稳定性系数应不小于下表规定的稳定安全系数的要求,否则应对边坡进行处理。
适当提高。
重力式挡土墙抗滑稳定性安全系数不得小于。
重力式挡土墙抗倾覆稳定性安全系数不得小于。
重力式挡土墙的土质地基稳定性可采用圆滑滑动法验算,岩质地基稳定性可采用平面滑动法验算。
2、水利支挡:《CJJ 50-1992 城市防洪工程设计规范》规定:堤(岸)坡抗滑稳定安全系数,应符合下表的规定。
建于非岩基上的混凝土或圬工砌体防洪建筑物与非岩基接触面的水平抗滑时稳定安全系数,应符合下表的规定。
建于岩基上的混凝土或圬工砌体防洪建筑物与岩基接触的抗滑稳定安全系数,应符合下表的规定。
防洪建筑物抗倾覆稳定安全系数应符合下表的规定。
《GB 50286-1998 堤防工程设计规范》规范:土堤的抗滑稳定安全系数不应小于下表的规定。
滨海软弱堤基上的土堤的抗滑稳定安全系数,当难以达到规定数值时,经过论证,并报行业主管部门批准后,可以适当降低。
防洪墙抗滑稳定安全系数,不应小于下表的规定。
防洪墙抗倾覆稳定安全系数不应小于下表的规定。
《SL 379-2007 水工挡土墙设计规范》规定:沿挡墙基底面的抗滑稳定安全系数不应小于下表规定的允许值。
况。
当土质地基上的挡土墙沿软弱土体整体滑动时,按瑞典圆弧法或折线滑动法计算的抗滑稳定安全系数不应小于上表规定的允许值。
岩石地基上挡土墙沿软弱结构面整体滑动,当按公式计算的稳定安全系数允许值,可根据工程实践经验按上表中相应规定的允许值降低采用。
对于加筋式挡土墙,不论其基本,基本荷载组合条件下的抗滑稳定安全系数不应小于,特殊荷载组合条件下的抗滑稳定安全系数不应小于。
土质地基上挡土墙的抗倾覆稳定安全系数不应小于下表规定的允许值。
2、农田护墙(挡土墙)稳定性计算书(1):墙身尺寸:墙身高: 1.500(m)墙顶宽: 0.500(m)面坡倾斜坡度: 1:0.250背坡倾斜坡度: 1:0.200采用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1: 0.300(m)墙趾台阶h1: 0.400(m)墙趾台阶与墙面坡坡度相同墙底倾斜坡率: 0.200:1(2):物理参数:圬工砌体容重: 23.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数: 0.400地基土摩擦系数: 0.500墙身砌体容许压应力: 2100.000(kPa)墙身砌体容许剪应力: 110.000(kPa)墙身砌体容许拉应力: 150.000(kPa)墙身砌体容许弯曲拉应力: 280.000(kPa) (3):挡土墙类型: 一般挡土墙墙后填土内摩擦角: 35.000(度)墙后填土粘聚力: 0.000(kPa)墙后填土容重: 19.000(kN/m3)墙背与墙后填土摩擦角: 17.500(度)地基土容重: 18.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力: 500.000(kPa) 地基土容许承载力提高系数:墙趾值提高系数: 1.200墙踵值提高系数: 1.300平均值提高系数: 1.000墙底摩擦系数: 0.500地基土类型: 土质地基地基土内摩擦角: 30.000(度)土压力计算方法: 库仑(4):坡线土柱:坡面线段数: 2折线序号水平投影长(m) 竖向投影长(m) 换算土柱数1 3.000 2.000 02 5.000 0.000 0坡面起始距离: 0.000(m)地面横坡角度: 20.000(度)墙顶标高: 0.000(m)(5):稳定性计算书:第1 种情况: 一般情况[土压力计算] 计算高度为1.807(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角:38.300(度)Ea=21.071 Ex=18.463 Ey=10.154(kN) 作用点高度Zy=0.615(m) 因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:第2破裂角=10.021(度) 第1破裂角=39.550(度)Ea=23.256 Ex=16.438 Ey=16.450(kN) 作用点高度Zy=0.632(m) 墙身截面积= 1.603(m2) 重量= 36.866 kN墙背与第二破裂面之间土楔重= 0.733(kN) 重心坐标(0.633,-0.594)(相对于墙面坡上角点)(一) 滑动稳定性验算基底摩擦系数= 0.500采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度= 11.310 (度)Wn = 36.869(kN) En = 19.355(kN) Wt = 7.374(kN) Et = 12.893(kN) 滑移力= 5.519(kN) 抗滑力= 28.112(kN)滑移验算满足: Kc = 5.093 > 1.300地基土摩擦系数= 0.500地基土层水平向: 滑移力= 16.438(kN) 抗滑力= 29.149(kN)地基土层水平向: 滑移验算满足: Kc2 = 1.773 > 1.300(二) 倾覆稳定性验算相对于墙趾点,墙身重力的力臂Zw = 0.865 (m)相对于墙趾点,Ey的力臂Zx = 1.425 (m)相对于墙趾点,Ex的力臂Zy = 0.325 (m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩= 5.334(kN-m) 抗倾覆力矩= 56.294(kN-m)倾覆验算满足: K0 = 10.553 > 1.500(三) 地基应力及偏心距验算基础为天然地基,验算墙底偏心距及压应力取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距作用于基础底的总竖向力= 56.224(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=50.960(kN-m)基础底面宽度 B = 1.567 (m) 偏心距e = -0.123(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn = 0.906(m)基底压应力: 趾部=18.992 踵部=52.774(kPa)最大应力与最小应力之比= 52.774 / 18.992 = 2.779作用于基底的合力偏心距验算满足: e=-0.123 <= 0.250*1.567 = 0.392(m)墙趾处地基承载力验算满足: 压应力=18.992 <= 600.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足: 压应力=52.774 <= 650.000(kPa)地基平均承载力验算满足: 压应力=35.883 <= 500.000(kPa) (四) 基础强度验算基础为天然地基,不作强度验算(五) 墙底截面强度验算验算截面以上,墙身截面积= 1.376(m2) 重量= 31.654 kN相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw = 0.842 (m)相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx = 1.410 (m)相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy = 0.325 (m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力= 48.837(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=44.716(kN-m)相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn = 0.916(m)截面宽度 B = 1.475 (m) 偏心距e1 = -0.178(m)截面上偏心距验算满足: e1= -0.178 <= 0.300*1.475 = 0.443(m)截面上压应力: 面坡=9.120 背坡=57.100(kPa)压应力验算满足: 计算值= 57.100 <= 2100.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足: 计算值= -2.099 <= 110.000(kPa)(六) 台顶截面强度验算[土压力计算] 计算高度为1.100(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角:43.000(度)Ea=8.426 Ex=7.383 Ey=4.060(kN) 作用点高度Zy=0.368(m) 因为俯斜墙背,需判断第二破裂面是否存在,计算后发现第二破裂面存在:第2破裂角=7.885(度) 第1破裂角=43.640(度)Ea=9.240 Ex=6.770 Ey=6.288(kN) 作用点高度Zy=0.385(m) 墙身截面积= 0.822(m2) 重量= 18.912 kN墙背与第二破裂面之间土楔重= 0.733(kN) 重心坐标(0.594,-0.353)(相对于墙面坡上角点)[强度验算]验算截面以上,墙身截面积= 0.822(m2) 重量= 18.912 kN相对于验算截面外边缘,墙身重力的力臂Zw = 0.510 (m)相对于验算截面外边缘,Ey的力臂Zx = 0.918 (m)相对于验算截面外边缘,Ex的力臂Zy = 0.385 (m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力= 25.933(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=13.593(kN-m)相对于验算截面外边缘,合力作用力臂Zn = 0.524(m)截面宽度 B = 0.995 (m) 偏心距e1 = -0.027(m)截面上偏心距验算满足: e1= -0.027 <= 0.300*0.995 = 0.299(m)截面上压应力: 面坡=21.873 背坡=30.254(kPa)压应力验算满足: 计算值= 30.254 <= 2100.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足: 计算值= -3.621 <= 110.000(kPa)============================================== ===各组合最不利结果============================================== ===(一) 滑移验算安全系数最不利为:组合1(一般情况)抗滑力= 28.112(kN),滑移力= 5.519(kN)。
挡土墙稳定分析根据工程的需要假设墙的高度H为4.8m,墙顶的宽度b为0.8m,确定墙底的宽度B为4.72m,基础埋深2m,前趾延长1m,后趾延长1m,坡比为1:0.4。
选用墙身材料为浆砌石的重力式挡土墙,此类型的挡土墙具有构造简单、施工方便、就地取材等优点,是工程中常被广泛采用的一种挡土墙形式。
为防止挡土墙堤防冻融变化,挡土墙后填筑1m宽砂砾料,坡比为1:0.5;挡土墙设两排排水孔,孔径φ110mm,孔距为3m,上下排间距为2m,错开布置,排水管外填筑粗细碎石,防止换填体渗出堵塞排水管。
为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂,需按墙高和地基性质的变异,设置沉降缝,同时,为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝,需设置伸缩缝。
挡土墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起,每隔10m设置一道,缝宽3cm,自墙顶做至基底,缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青木板等具有弹性的材料。
以2+000桩号挡土墙水流最不利断面进行计算,取2+000底高程186.3m作为设计挡土墙底高程;挡土墙顶高程为191.10m,从安全计,挡土设计计算高度为4.8m。
其余尺寸见计算简图,分别对挡土墙断面结构的抗滑、抗倾覆、基底压力和结构内力进行复核计算,根据计算结果逐渐调整确定其余断面尺寸。
挡土墙断面简图a) 第一种情况:墙前无水,墙后填土稳定计算1、主动土压力按《SL379—2007水工挡土墙设计规范》中按郎肯土压力公式:Ka h K qh P 211121a γ+= Ka h h P 212γ=Ka h P 22321ωγ= 式中:P 1、P 2、P 3—主动土压力,KN/m;q — 作用在墙后填土面上的换算后的均部荷载,KN/m 2;γ—土的重度, KN/m 3 , 取19.00 KN/m 3 ;γω—水的浮重度,KN/m 3;取10KN/m 3;K a —主动土压力系数, K a =0.36;h 1—墙后地下水位以上土压力计算高度,m ;h 2—墙后地下水位以下土压力计算高度,m ;经计算得P=85.28 KN/m 其中:1) )φ。
挡土墙稳定性验算在土木工程领域,挡土墙作为一种常见的支挡结构,被广泛应用于道路、桥梁、水利等工程中,用于保持土体或岩体的稳定性,防止其坍塌或滑移。
然而,为了确保挡土墙在使用过程中的安全性和可靠性,必须对其进行稳定性验算。
挡土墙的稳定性主要包括抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性。
抗滑移稳定性是指挡土墙在水平推力作用下,抵抗沿基底滑移的能力;抗倾覆稳定性则是指挡土墙抵抗绕墙趾转动而倾覆的能力。
影响挡土墙稳定性的因素众多。
首先是挡土墙自身的几何形状和尺寸,包括墙高、墙顶宽度、墙底宽度等。
较大的墙高和较陡的墙面会增加倾覆和滑移的风险。
其次是墙后填土的性质,填土的重度、内摩擦角和黏聚力等参数直接影响着土压力的大小和分布,从而对挡土墙的稳定性产生重要影响。
此外,基底的地质条件,如地基土的承载力、摩擦系数等,也在很大程度上决定了挡土墙的稳定性。
在进行抗滑移稳定性验算时,通常需要计算挡土墙所受到的水平推力和抗滑力。
水平推力主要由墙后填土产生的土压力构成,常见的土压力计算理论有朗肯土压力理论和库仑土压力理论。
朗肯土压力理论基于半无限弹性体中的应力状态,计算结果较为精确,但适用条件较为严格;库仑土压力理论则考虑了墙背与填土之间的摩擦作用,更适用于实际工程中的挡土墙。
抗滑力则主要由基底与地基之间的摩擦力和墙前被动土压力组成。
假设某挡土墙,墙高为 H,墙背垂直光滑,填土表面水平,填土的重度为γ,内摩擦角为φ,黏聚力为 c。
根据朗肯土压力理论,主动土压力系数为 Ka =tan²(45° φ/2),则主动土压力的大小为 Ea =05γH²Ka。
基底的摩擦系数为μ,墙底宽度为B,则抗滑力为Fs =μ(∑G +Ean),其中∑G 为挡土墙的自重和墙顶荷载之和,Ean 为主动土压力的水平分力。
当Fs ≥ Ea 时,挡土墙满足抗滑移稳定性要求。
抗倾覆稳定性验算则需要计算挡土墙的倾覆力矩和抗倾覆力矩。
倾覆力矩主要由主动土压力对墙趾的力矩构成,抗倾覆力矩则由挡土墙的自重、墙顶荷载以及墙前被动土压力对墙趾的力矩组成。
挡土墙设计设计条件:双向四车道设计车速为80km/h的一级公路某横断面,设计荷载公路-I级,拟设一段路肩挡土墙(重力式挡土墙墙身材料采用号砂浆,25号片石;衡重式挡土墙墙身材料采用10号砂浆,50号片石;悬臂式挡土墙墙身材料采用C30钢筋混凝土)。
路基填土(砂性土)高度为4m,基底为饱和的砂性土地基,基底摩擦系f=,地基承载力130 KPa,墙身分段长度为10m。
回填土为砂类土,内摩擦角φ=35°,墙背与填土间的摩擦角°,容重为γ=18kN/m3。
广州市抗震设防烈度为7度(),只采取抗震构造措施,计算不考虑地震作用。
Q:1.墙底摩擦系数取值及其影响2.地基土内摩擦系数取值及其影响3.墙后填土内摩擦角取值及其影响4.主动土压力受什么影响5.地基承载力特征值提高系数(含墙趾值提高系数、墙踵值提高系数、平均提高系数)如何选定6.不均匀沉降是什么原因导致参数如何体现7.不同类型挡土墙的适用性如何挡土墙的设计与验算(以极限状态设计的分项系数法进行设计):(1) 进行车辆荷载换算;(2) 利用有关设计手册中的相应公式,计算主动土压力,求出土压力的大小、方向及作用点;(3) 设计挡土墙截面:先拟定墙身尺寸,然后进行:a) 抗滑稳定性计算;b) 抗倾覆稳定性验算;c) 基底应力验算;d) 截面应力验算;e) 挡土墙截面尺寸的调整与选取。
(4) 画出选用的挡土墙横断面图,整理计算书等有关设计文件。
一、挡土墙形式的选择:选择原则:(1)用途、高度与重要性;(2)地形、地质条件;(3)就地取材、经济、安全。
1.重力式挡土墙(gravity bulkhead)靠自重保持稳定,适用于H<5m的低墙。
材料:块石、砖、素砼(plain concret)。
优点:结构简单、施工方便、可就地取材,应用较广。
缺点:工程量大,沉降大。
2.悬臂式挡土墙(cantilever retaining wall):靠墙踵悬臂以上的土重维持稳定,墙内钢筋受拉力。
挡土墙受力验算重度(γ)/粘聚力(c)/内摩擦角(ψ)/主动土压力增大系数(Ψc) 18.100 /10.000 /30.000 /1.2参数摩擦角(δ)/内摩擦角(Ψk)=0.330土对挡土墙基底的摩擦系数(μ)=0.500抗滑移稳定性限值Ksm = 1.300抗倾覆稳定性限值Ktm = 1.600基地合力偏心距/ 基础宽度限值= 0.250荷载q =10.000挡土墙材料容重:25.000按顶宽0.5m计算:计算过程一.参数计算::挡土墙截面S=16.839 m2挡土墙形心x0=2.065 mr`(加权平均重度)=10.725水的压力值:rw=9.8 kN/m3η=2*c/r/h=0.100α=90.000度β=33.700度Kq(被动土压力系数)=1.100δ=0.330*ψ=0.330*40.000=13.200 度Ka(主动土压力系数)=0.211Ea=246.980 kN/m挡土墙重G1=420.999 kN/m二.抗倾覆稳定性计算:Eax=Ea*sin(α-δ)=240.416 kN/mEaz=Ea*cos(α-δ)=56.561 kN/mG*x0=G1*x0+G2(覆土)*B1/2=870.418 kN/mz=3689.351 mmxf=b-z*cotα=3080.062 mmzf=z-b*tanα=3689.351 mmKt(抗倾覆稳定性系数)=(G*x0+Eaz*xf)/Eax/zf=1.177Kt<1.600,抗倾覆稳定性不满足.三.抗滑移稳定性计算:Eat=Ea*sin(α-α0-δ)=240.416 kN/mEan=Ea*cos(α-α0-δ)=56.561 kN/mGn=G*c os(α0)=420.999 kN/mGt=G*sin(α0)=0.000 kN/mKs(抗滑移稳定性系数)=0.993Ks<1.300,抗滑移稳定性不满足.四.偏心距计算:基底合力G=G1(挡土墙)+Eaz+G2(填土)合力偏心距e=(G1*x0+Eaz*xf+G2*B1/2)/(G1+G2+Eaz)-x0 =117.897 mm基底合力偏心距/基础宽度=117.897/3083.000=0.038<=0.250,满足偏心要求。
各规范中关于挡墙稳定验算安全系数的规定1、建筑支挡:1.1《GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范》规定:5.3.1边坡工程稳定性验算时,其稳定性系数应不小于下表规定的稳定安全系数的要求,否则应对边坡进行处理。
10.2.3重力式挡土墙抗滑稳定性安全系数不得小于 1.3。
10.2.4重力式挡土墙抗倾覆稳定性安全系数不得小于 1.6。
10.2.5重力式挡土墙的土质地基稳定性可采用圆滑滑动法验算,岩质地基稳定性可采用平面滑动法验算。
2、水利支挡:2.1《CJJ 50-1992城市防洪工程设计规范》规定:2.4.1堤(岸)坡抗滑稳定安全系数,应符合下表的规定。
2.4.2建于非岩基上的混凝土或圬工砌体防洪建筑物与非岩基接触面的水平抗滑时稳定安全系数,应符合下表的规定。
2.4.3建于岩基上的混凝土或圬工砌体防洪建筑物与岩基接触的抗滑稳定安全系数,应符合下表的规定。
2.4.4防洪建筑物抗倾覆稳定安全系数应符合下表的规定2.2《GB 50286-1998堤防工程设计规范》规范:2.2.3 土堤的抗滑稳定安全系数不应小于下表的规定2.2.4滨海软弱堤基上的土堤的抗滑稳定安全系数,当难以达到规定数值时,经过论证,并报行业主管部门批准后,可以适当降低。
2.2.5防洪墙抗滑稳定安全系数,不应小于下表的规定2.2.6防洪墙抗倾覆稳定安全系数不应小于下表的规定2.3 《SL 379-2007水工挡土墙设计规范》规定:3.2.7沿挡墙基底面的抗滑稳定安全系数不应小于下表规定的允许值。
注:特殊组合适用于施工情况及校核洪水位情况,特殊组合适用于地震情况。
3.2.8当土质地基上的挡土墙沿软弱土体整体滑动时,按瑞典圆弧法或折线滑动法计算的抗滑稳定安全系数不应小于上表规定的允许值。
3.2.9岩石地基上挡土墙沿软弱结构面整体滑动,当按公式6.3.6计算的稳定安全系数允许值,可根据工程实践经验按上表中相应规定的允许值降低采用。
3.2.11对于加筋式挡土墙,不论其基本,基本荷载组合条件下的抗滑稳定安全系数不应小于 1.40,特殊荷载组合条件下的抗滑稳定安全系数不应小于 1.30。
【关键字】稳定各规范中关于挡墙稳定验算安全系数的规定1、建筑支挡:1.1 《GB 50330-2002 建筑边坡工程技术规范》规定:5.3.1 边坡工程稳定性验算时,其稳定性系数应不小于下表规定的稳定安全系数的要求,否则应对边坡进行处理。
10.2.3 重力式挡土墙抗滑稳定性安全系数不得小于1.3。
10.2.4 重力式挡土墙抗倾覆稳定性安全系数不得小于1.6。
10.2.5 重力式挡土墙的土质地基稳定性可采用圆滑滑动法验算,岩质地基稳定性可采用平面滑动法验算。
2、水利支挡:2.1 《CJJ 50-1992 城市防洪工程设计规范》规定:2.4.1 堤(岸)坡抗滑稳定安全系数,应符合下表的规定。
2.4.2 建于非岩基上的混凝土或圬工砌体防洪建筑物与非岩基接触面的水平抗滑时稳定安全系数,应符合下表的规定。
2.4.3 建于岩基上的混凝土或圬工砌体防洪建筑物与岩基接触的抗滑稳定安全系数,应符合下表的规定。
2.4.4 防洪建筑物抗倾覆稳定安全系数应符合下表的规定。
2.2 《GB 50286-1998 堤防工程设计规范》规范:2.2.3 土堤的抗滑稳定安全系数不应小于下表的规定。
2.2.4 滨海软弱堤基上的土堤的抗滑稳定安全系数,当难以达到规定数值时,经过论证,并报行业主管部门批准后,可以适当降低。
2.2.5 防洪墙抗滑稳定安全系数,不应小于下表的规定。
2.2.6 防洪墙抗倾覆稳定安全系数不应小于下表的规定。
2.3 《SL 379-2007 水工挡土墙设计规范》规定:3.2.7沿挡墙基底面的抗滑稳定安全系数不应小于下表规定的允许值。
注:特殊组合Ⅰ适用于施工情况及校核洪水位情况,特殊组合Ⅱ适用于地震情况。
3.2.8 当土质地基上的挡土墙沿软弱土体整体滑动时,按瑞典圆弧法或折线滑动法计算的抗滑稳定安全系数不应小于上表规定的允许值。
3.2.9 岩石地基上挡土墙沿软弱结构面整体滑动,当按公式,可根据工程实践经验按上表中相应规定的允许值降低采用。
中铁五局沪昆铁路客运专线云南段(TJ1标)项目经理部临建挡土墙类型的确定及稳定性验算一、挡土墙类型选择从经济使用的角度出发,结合当地的实际情况,初步确定用于本施工管段内的临建及便道挡土墙类型为石砌重力式挡土墙。
其特点是○1依靠墙身自重抵抗土压力的作用;○2形式简单,取材容易,施工简易。
挡墙根据墙背的倾斜方向,墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式几种。
在其他条件相同时,仰斜墙背所承受的土压力比俯斜式小,故其墙身断面亦较俯斜墙背经济。
同时,由于仰斜式墙背的倾斜方向与开挖面边坡方向一致,故开挖量和回填量均比俯斜式墙背小。
综合考虑,在此确定挡墙类型为重力式(仰斜式)挡土墙。
其墙身断面形式如下图所示:重力式挡土墙断面图(扩大基础)重力式挡土墙断面图图中,m=n,且m值宜为0.05~0.30,H=2.0~6.0m,B≥0.5m当地基承载力不足且墙趾处地形平坦时,为减小地基应力和增加抗倾覆稳定性,常采用扩基础。
扩大基础是将墙趾或墙蹱部分加宽成台阶,也可以同时将两侧加宽,以在、增大承压面积,减小基底压力。
台阶宽度一般不小于0.2m。
台阶高度按加宽部分的抗剪、抗弯和基础材料的扩散角要求确定,高宽比可采用3:2或2:1。
挡墙基础埋置深度:为保证挡土墙的稳定性,必须根据地基的条件,将挡土墙基础埋入地面以下适当深度。
基础埋置深度需满足:○1设置在土质地基上的挡墙,基底埋置深度一般应在天然地面以下1.0m ;受水冲刷时,应在冲刷线以下1.0m 。
○2 设置在石质地基上的挡土墙,应清除表面风化层,当风化层厚难于清除时,可根据风化程度及允许地基承载力,将基础埋置在风化层中,并保证有一定的襟边宽度。
二、 挡土墙稳定性验算挡土墙的设计方法有容许应力法和极限状态法两种。
容许应力法是把结 构材料视为理想的弹性体,在荷载的作用下产生的应力和应变不超过规定的容许值。
极限状态法是根据结构在荷载作用下的工作特征,在容许应力法基础上发展形成的一种方法。
)抗滑动稳定系数计算方程:;)倾覆稳定方程:;)抗倾覆稳定系数:;2、基底应力及合力偏心距验算(1)基底合力的偏心距可按下式计算:;(2)计算挡土墙地基时,各类作用(或荷载)组合下,作用效应组合设计值计算式中的作用分项系数,除被动土压力分享系数为0.3外,其余的分项系数均为1.(3)基底压应力应按下式计算:;位于岩石地基上的挡土墙:;(4)基础的容许承载力岩石地基的承载力较高,一般不会产生不均匀沉陷。
土质地基较为复杂,其承载力与地基的物理力学性质、地面形态、基础埋置深度、基底倾斜度等有关,可根据地质调查、钻探试验及既有建筑物的调查对比分析确定。
3、墙身截面强度验算为了保证墙身具有足够的强度,应根据经验选择1~2个控制断面进行验算,如墙身底部、二分之一墙高处、上下墙(凸形及衡重式墙)交界处。
根据《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》的规定,当构件采用分项安全系数的极限状态设计时,荷载效应不利组合的设计值,应小于或等于结构抗力效应的设计值。
4、增加挡土墙稳定性的措施(1)增加抗滑稳定性的方法:①设置倾斜基底②采用凸榫形基础(2)增加抗倾覆稳定性的方法①展宽墙趾②改变墙面及墙背坡度③改变墙身断面类型5、衡重式挡土墙设计(1)衡重式挡墙属重力式挡墙;衡重台上填土使得墙身重心后移,增加了墙身的稳定性;墙胸很陡,下墙背仰斜,可以减小墙的高度和土方开挖;但基底面积较小,对地基要求较高。
(2)衡重式挡土墙设计与一般重力式挡土墙相同。
但因为墙背为带有衡重台的折线形,所以土压力计算及墙身构造都有其特殊性。
(3)衡重式挡土墙稳定性验算的内容和要求同一般重力式挡土墙。
当上墙出现第二破裂面时,第二破裂面与上墙墙背之间的填土与墙身一起移动,其重量应计入墙身自重。
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抗滑稳定和抗倾覆稳定验算
抗滑稳定验算公式:
Ks=抗滑力/滑动力=(W+Pay)μ/Pa x≥1.3
Ks---抗滑稳定安全系数
Pax---主动土压力的水平分力,KN/m;
Pay---主动土压力的竖向分力,KN/m;
μ---基地摩擦系数,有试验测定或参考下表
土的类别摩擦系数μ
可塑 0.25~0.30
粘性土硬塑 0.30~0.35
坚塑 0.35~0.45
粉土 Sr≤0.5 0.30~0.40
中砂、粗砂、砾砂 0.40~0.50
碎石土 0.40~0.60
软质岩石 0.40~0.60
表面粗糙的硬质岩石 0.65~0.75
对于易风化的软质岩石,Ip>22的粘性土,μ值应通过试验确定。
抗倾覆稳定验算公式
Kt=抗倾覆力矩/倾覆力矩=(W*a+Pay*b)/Pax*h≥1.5
Kt---抗倾覆稳定安全系数;
a、b、h---分别为W、Pax、Pay对O点的力臂,单位m.
简单土坡稳定计算
1、无粘性土简单土坡
稳定安全系数
K=抗滑力/滑动力=tgф/tgθ
ф—为内摩擦角;θ—土坡坡角。
说明无粘性土简单土坡稳定安全系数K,只与内摩擦角ф和土坡坡角θ有关,与坡高H无关。
同一种土,坡高H大时,坡度允许值要小,即坡度平缓,坡度允许值中已包含安全系数在内。
2、粘性土简单土坡
粘性土简单土坡较复杂,其稳定坡角θ,是粘性土的性质指标c、γ、ф与土坡高度H的函数,通常根据计算结果制成图表,便于应用。
通常以土坡坡角θ为横坐标,以稳定数N=c/(γ*H)为纵坐标,并以常用内摩擦角ф值系列曲线,组合成粘性土简单土坡计算图。