理正岩土计算系列理正岩土计算系列北京理正软件设计研究院有限公司北京理正软件设计研究院有限公司技术支持技术支持陈莹陈莹挡土墙设计2024/7/273/26挡土墙简介l适用多种行业适用多种行业-公路、铁路、水利、市政、规划、地矿等；公路、铁路、水利、市政、规划、地矿等；l挡墙形式全挡墙形式全-目前有目前有13种；种；l参数交互参数交互-墙身尺寸墙身尺寸l墙身样式灵活，面坡、背坡、墙底都可倾斜，可模拟仰斜式挡墙；墙身样式灵活，面坡、背坡、墙底都可倾斜，可模拟仰斜式挡墙；l可设墙趾台阶；可设墙趾台阶；l可自动设计或校核防滑凸榫；可自动设计或校核防滑凸榫；2024/7/274/26挡土墙简介-坡线土柱坡线土柱l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；的情况；l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；物等情况；l换算土柱：即荷载，公路铁路行业常用的荷载软件已列出；换算土柱：即荷载，公路铁路行业常用的荷载软件已列出；-物理参数物理参数l可考虑地震情况和浸水情况；可考虑地震情况和浸水情况；l墙后多层填土；墙后多层填土；l土压力：库仑、郎肯、静止；土压力：库仑、郎肯、静止；l材料参数材料参数新增材料参数查询功能；新增材料参数查询功能；-基础基础l五种：天然基础、钢筋混凝土底板、台阶式、换填式、锚桩式；五种：天然基础、钢筋混凝土底板、台阶式、换填式、锚桩式；-荷载组合荷载组合l公路行业公路行业-整体稳定整体稳定 l瑞典条分法；瑞典条分法；2024/7/275/26挡土墙实例建模工程模型工程模型计算模型计算模型注意：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；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；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； 土压力起算点：可从基础底开始算，也可从结构底开始算。土压力起算点：可从基础底开始算，也可从结构底开始算。 从基础底开始算起，可考虑前面土产生的被动土压力，以附加外力的方式；从基础底开始算起，可考虑前面土产生的被动土压力，以附加外力的方式； 从结构底开始考虑，不考虑墙前被动土压力。从结构底开始考虑，不考虑墙前被动土压力。2024/7/276/26挡土墙实例墙身尺寸墙高不包括基础部分；墙高不包括基础部分；坡率可正可负；坡率可正可负；u如将背坡坡率交互负值，可模如将背坡坡率交互负值，可模拟仰斜式挡墙；拟仰斜式挡墙；凸榫设计校核是根据凸榫设计校核是根据铁路工程设计铁路工程设计技术手册技术手册- -路基路基p436p436要求要求u凸榫前被动土楔能完全形成；凸榫前被动土楔能完全形成；u墙背主动土压力不因设置凸榫墙背主动土压力不因设置凸榫而增大而增大凸榫容许应力凸榫容许应力u砌体可查公路路基手册砌体可查公路路基手册u混凝土可查铁路路基支挡结构混凝土可查铁路路基支挡结构设计规范设计规范2024/7/278/26挡土墙实例坡线土柱l地面横坡角地面横坡角-土楔体计算时破裂面的起始角度；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；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，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。即按土压力最大情况考虑。l填土对横坡面的摩擦角填土对横坡面的摩擦角l挡墙分段长度挡墙分段长度-按挡土墙的设缝间距划分；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；在公路行业影响车辆荷载的计算；l换算土柱换算土柱-坡线上的荷载采用换算土柱的高度加在每段坡线上；坡线上的荷载采用换算土柱的高度加在每段坡线上；-h=q/，为墙后第一后第一层土的容重；土的容重；-当当选择公路行公路行业时，可根据公路等，可根据公路等级自自动计算土柱高；算土柱高；l附加外力附加外力2024/7/279/26挡土墙实例物理参数挡土墙类型挡土墙类型u四种，可考虑地震情况、浸水情四种，可考虑地震情况、浸水情况况土压力土压力u库仑、朗肯、静止库仑、朗肯、静止墙后填土物理参数墙后填土物理参数u单层和多层单层和多层u土压力系数土压力系数u等效内摩擦角等效内摩擦角u墙背与墙后填土摩擦角墙背与墙后填土摩擦角l取值由墙背粗糙程度和填料性取值由墙背粗糙程度和填料性质及排水条件决定，可参考公质及排水条件决定，可参考公路路基手册表格路路基手册表格地基土物理参数地基土物理参数u修正后修正后地基土承载力特征值地基土承载力特征值u基底摩擦系数基底摩擦系数u地基浮力系数地基浮力系数u地基土类型地基土类型l对应不同的基底合力偏心距允对应不同的基底合力偏心距允许值许值2024/7/2710/26挡土墙实例墙身参数对于铁路行业，可参照对于铁路行业，可参照铁路路铁路路基支挡结构设计规范基支挡结构设计规范TB10025-TB10025-20062006表表3.1.33.1.3取值取值; ;对于公路行业，可参照对于公路行业，可参照公路路公路路基设计手册基设计手册( (第二版第二版) )表表3-3-21 3-3-21 和和3-3-22 3-3-22 取值；取值；公路行业公路行业公路路基设计规范公路路基设计规范(JTGD30-2004)(JTGD30-2004)的的5.4.45.4.4节的表节的表5.4.4-15.4.4-1和表和表5.4.4-35.4.4-3；圬工之间摩擦系数圬工之间摩擦系数u用于挡墙截面验算，反映圬用于挡墙截面验算，反映圬工间的摩阻力大小。取值与圬工间的摩阻力大小。取值与圬工种类有关，可参照工种类有关，可参照公路设公路设计手册计手册- -路基路基取值；取值；地基土摩擦系数地基土摩擦系数u用于倾斜基底时土的抗滑移用于倾斜基底时土的抗滑移计算。可参照计算。可参照公路设计手册公路设计手册- -路基路基取值；取值；2024/7/2711/26挡土墙实例几个摩擦系数对比l墙底摩擦系数墙底摩擦系数-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，可参考值与地基土的类别有关，如无试验资料，可参考公路路基公路路基设计手册设计手册（第二版）（第二版）P592表表3-3-2；l圬工之间摩擦系数圬工之间摩擦系数-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，一般取力验算，取值与圬工种类有关，一般取0.40.5，见，见公路公路路基设计手册路基设计手册（第二版）（第二版）P603；l地基土摩擦系数地基土摩擦系数-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公路路基设计手册（第二版）（第二版）P593表表3-3-3；2024/7/2712/26挡土墙实例基础参数基底倾斜基底倾斜+ +混凝土底板混凝土底板防滑凸榫防滑凸榫+ +天然基础天然基础五种基础形式五种基础形式u天然基础天然基础u钢筋混凝土底板钢筋混凝土底板u台阶式台阶式u换填土式换填土式u锚桩式锚桩式铁路桥涵钢筋混凝土和预铁路桥涵钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土结构设计规应力钢筋混凝土结构设计规范范(TB10002.3-2005)(TB10002.3-2005)表表5.2.15.2.1。2024/7/2713/26挡土墙实例整体稳定计算方法计算方法u瑞典条分法瑞典条分法搜索方法搜索方法u自动搜索自动搜索u给定圆心范围给定圆心范围u给定圆心半径给定圆心半径u给定圆心给定圆心土条且向分力与滑动方向反向时土条且向分力与滑动方向反向时u两种理论：当下滑力对待，当抗滑力对待两种理论：当下滑力对待，当抗滑力对待影响搜索速度影响搜索速度2024/7/2714/26挡土墙实例计算结果图：图：包括计算简图、土压力计算结包括计算简图、土压力计算结果和稳定计算结果；果和稳定计算结果；可存成可存成dxfdxf文件；文件；计算书：计算书：包括原始条件和计算结果；包括原始条件和计算结果；可存成可存成rtfrtf文件，用文件，用wordword打开，打开，或存成或存成txttxt文本文件；文本文件；2024/7/2715/26挡土墙实例土压力计算结果l土压力计算内容土压力计算内容-破裂角和土压力破裂角和土压力-水压力水压力l可考虑静水压力；可考虑静水压力；l可考虑水浮力（破裂楔体重力可考虑水浮力（破裂楔体重力G浸水部分取浮重度）；浸水部分取浮重度）；l不考虑渗透水压力的作用；不考虑渗透水压力的作用；-软件计算方法软件计算方法l搜索破裂角搜索破裂角2024/7/2716/26挡土墙实例挡墙验算结果1.滑移稳定验算滑移稳定验算-滑移验算滑移验算Kc-滑移方程滑移方程l公路行业，极限状态法，考虑了分项系数；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倾斜墙底的水平滑移验算Kc2l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；滑移稳定，即地基土抗剪稳定性验算；-如果滑移验算不满足如果滑移验算不满足l倾斜墙底倾斜墙底l加防滑凸榫加防滑凸榫2.倾覆稳定验算倾覆稳定验算-无基础时，绕无基础时，绕墙趾点墙趾点的抗倾覆稳定；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；有基础时，同时考虑基础自重及锚杆等产生的抵抗力矩；2024/7/2717/26挡土墙实例挡墙验算结果l地基应力及偏心距验算地基应力及偏心距验算-地基应力验算地基应力验算防止地基出现过大下沉；防止地基出现过大下沉；-偏心距验算偏心距验算防止因基底过度不均匀沉陷而引起墙身倾斜防止因基底过度不均匀沉陷而引起墙身倾斜 ；l基础强度验算基础强度验算-对于钢筋混凝土底板基础，验算悬挑部分剪应力，主拉应力、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。凸榫宽度，并计算配筋。l墙底截面强度验算墙底截面强度验算-对对墙底截面墙底截面和和墙趾台阶顶面墙趾台阶顶面做强度验算；做强度验算；-容许应力法：正应力和剪应力；容许应力法：正应力和剪应力；-极限状态法（公路行业）：按照极限状态法（公路行业）：按照公路路基设计规范公路路基设计规范(JTGD30-2004)的的5.4.4节计算；节计算；l整体稳定验算整体稳定验算-瑞典条分法；瑞典条分法； 专题：公路行业挡墙分项系数疑问：疑问：(为什么修改分项系数，抗滑抗倾覆安全系数无变化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，是不是就乘了两次？就乘了两次？l公路路基设计规范公路路基设计规范JTGD30-2004l滑移验算滑移验算-滑移方程滑移方程极限状态法极限状态法-安全系数安全系数-分项系数只对滑移方程有影响分项系数只对滑移方程有影响，对安全系数计算无影响。，对安全系数计算无影响。-提示中所说的取荷载提示中所说的取荷载0.3倍带入公式中计算，此处的公式，指倍带入公式中计算，此处的公式，指的是的是安全系数的计算公式安全系数的计算公式。安全系数：安全系数：61.64161.641滑移方程：滑移方程：61.64161.641安全系数：安全系数：61.641*0.361.641*0.3滑移方程：滑移方程：61.64161.641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！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！抗滑桩设计2024/7/2723/26抗滑桩简介滑坡推力计算滑坡推力计算滑动面、水位线、坡面线；滑动面、水位线、坡面线；计算滑坡推力；计算滑坡推力；抗滑桩设计抗滑桩设计抗滑桩抗滑桩+锚杆锚杆抗滑挡墙设计抗滑挡墙设计滑坡滑坡 推推力力重力式抗滑挡墙重力式抗滑挡墙垂直预应力锚杆式抗滑挡墙垂直预应力锚杆式抗滑挡墙桩板式抗滑挡墙，桩桩板式抗滑挡墙，桩+板板库仑土压力和滑坡推力库仑土压力和滑坡推力抗滑桩综合分析抗滑桩综合分析2024/7/2724/26抗滑桩滑坡推力计算模型l计算目标计算目标-指定滑面计算推力指定滑面计算推力-自动搜索最危险滑面自动搜索最危险滑面-已知安全系数计算已知安全系数计算cl滑体上作用力滑体上作用力-基本力系基本力系-特殊作用力特殊作用力l外部荷载外部荷载l动水压力动水压力l滑床上产生的浮托力滑床上产生的浮托力l裂隙充水的静水压力裂隙充水的静水压力l承压水的浮托力承压水的浮托力l地震力地震力l坡面线、滑动面和水位面坡面线、滑动面和水位面-起始点标高起始点标高相对标高相对标高2024/7/2725/26抗滑桩抗滑桩设计l墙身尺寸墙身尺寸-桩底支撑条件桩底支撑条件l自由：锚固地层为土体、松软破裂岩自由：锚固地层为土体、松软破裂岩石；石；l铰接：桩底岩层完整、较上不土体坚铰接：桩底岩层完整、较上不土体坚硬、但嵌入不深；硬、但嵌入不深；l固定：嵌入完整岩层较深，不常用；固定：嵌入完整岩层较深，不常用；-计算方法计算方法lM法、法、C法、法、K法法-初始弹性系数初始弹性系数lA = hm1、A1= h1m1-桩前嵌入面以上土层厚桩前嵌入面以上土层厚l桩前不稳定土体的高度，可考虑这部桩前不稳定土体的高度，可考虑这部分土体的被动土压力分土体的被动土压力l土层数据土层数据-土层弹性计算方法统一指定土层弹性计算方法统一指定2024/7/2726/26抗滑桩抗滑桩设计l锚杆锚杆-可设锚杆和锚索可设锚杆和锚索-锚杆设计锚杆设计l坡线与滑坡推力坡线与滑坡推力-库仑土压力和滑坡推力库仑土压力和滑坡推力-坡线参数用于土压力计算坡线参数用于土压力计算2024/7/2727/26抗滑桩抗滑桩设计l滑坡推力参数滑坡推力参数-推力分布类型推力分布类型l矩形：液性指数较小，刚度较大和较密实矩形：液性指数较小，刚度较大和较密实的滑体；的滑体；l三角形：液性指数较大、刚度较小和密实三角形：液性指数较大、刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体；度不均匀的塑性滑体；l梯形：介于上述二者之间的情况；梯形：介于上述二者之间的情况；-桩后剩余下滑力水平分力桩后剩余下滑力水平分力l交互交互“滑坡推力滑坡推力”模块计算出的剩余下滑模块计算出的剩余下滑力水平分力；力水平分力；-桩前剩余下滑力水平分力桩前剩余下滑力水平分力l当桩前滑坡体可能滑动时，不计其抗力；当桩前滑坡体可能滑动时，不计其抗力；-桩前覆土桩前覆土l可考虑其被动土压力可考虑其被动土压力1378.510cos26.5652024/7/2728/26抗滑桩抗滑桩设计l物理参数物理参数-用于土压力计算；用于土压力计算；l配筋参数配筋参数-方桩方桩-圆桩圆桩l是否均匀配筋是否均匀配筋2024/7/2729/26抗滑桩抗滑桩设计l计算结果计算结果-内力位移计算内力位移计算-配筋计算配筋计算-锚杆锚索设计锚杆锚索设计l抗滑桩模块抗滑桩模块-红线是按照红线是按照被动土压力被动土压力计算，一般要求计算出来的土反力计算，一般要求计算出来的土反力不能超过被动土压力，如果超过，需不能超过被动土压力，如果超过，需自己调整自己调整；l综合分析模块综合分析模块-红线是按照红线是按照地基横向容许承载力地基横向容许承载力（铁路路基支挡结构设计（铁路路基支挡结构设计规范）计算，土反力不应超过地基横向容许承载力，超过规范）计算，土反力不应超过地基横向容许承载力，超过时折减（时折减（软件自动折减软件自动折减）该土层的）该土层的m m、c c、K K值，根据新的土值，根据新的土层弹性抗力系数，重新计算桩内力，直至土反力在地基横层弹性抗力系数，重新计算桩内力，直至土反力在地基横向承载力范围之内。见说明书第四部分向承载力范围之内。见说明书第四部分2.3.22.3.2节节补充：抗滑桩土反力红线的意义抗滑桩模块抗滑桩模块综合分析模块综合分析模块2024/7/2731/26抗滑桩对比挡土墙挡土墙抗滑挡墙抗滑挡墙荷载荷载坡线土柱坡线土柱无无墙后土体墙后土体多层填土可直接输入多层填土可直接输入多层填土只能自己加权平均多层填土只能自己加权平均作用力作用力土压力（库仑、郎肯、静止）土压力（库仑、郎肯、静止）库仑土压力和滑坡推力（交互）库仑土压力和滑坡推力（交互）整体稳定整体稳定有有无无抗滑桩抗滑桩抗滑桩综合分析抗滑桩综合分析荷载荷载无无集中、分布力、可考虑恒载活载集中、分布力、可考虑恒载活载作用力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（交互）库仑土压力和滑坡推力（软件直库仑土压力和滑坡推力（软件直接计算）接计算）弹性方法弹性方法统一指定统一指定分层指定，模拟上土下岩分层指定，模拟上土下岩支护形式支护形式桩桩+ +锚杆（锚索）锚杆（锚索）桩桩+ +板板+ +锚杆（锚索）、桩锚杆（锚索）、桩+ +墙墙+ +锚锚杆（锚索）杆（锚索）工况工况无无路堑式可考虑工况路堑式可考虑工况荷载组合荷载组合无无有有施工图施工图无无有有