特种结构期末复习（完整版） - 图文

特种结构期末复习（完整版） §1 绪论

1.特种结构是指除普通的工业与民用建筑结构、交通土建工程、矿山、码头和水利水电工程结构研究对象以外的，在土木工程中有广泛用途的、功能比较特殊的、且结构的作用以及结构的形式比较复杂的工程结构。

2.特种结构的研究对象：挡土墙及护坡、深基坑支护结构、贮液池、水塔、筒仓和烟囱。

3.学习方法（简答）

学习特种结构时应注意：

（1） 要结合相关规范掌握荷载及其他作用的计算方法和组合方法，使荷载及各种作用计

算相对准确，为正确的结构分析打下良好的基础；

（2） 要正确选用结构计算模型。考虑主要因素，忽略次要因素，既要使计算结果能正确

反映结构的主要受力特点，又要使计算方法简单易掌握；

（3） 要采用简单可行的结构分析方法。既要使分析方法简单、省时、省力又要使结构分

析可靠准确；

（4） 要结合各相关规范掌握各种特种结构设计的基本方法。设计中既要把结构分析的结

果作为强度、刚度和稳定性设计的基本要求得到满足，又要使计算模型和计算方法中未考虑的因素和不足能够通过构造措施得到满足；

（5） 须具备扎实的数学力学和结构设计等方面的知识、并能理解各种相关规范的规定和

要求。

§2 挡土墙

1.支当结构：为保持结构物两侧的土体、物料有一定高差的结构。

2.挡土墙：以刚性较大的墙体支承填土和物料并保证其稳定的结构。

3.墙体构造：

挡土墙回填土一侧称为墙背，墙的另一侧称为墙面，墙背与基底的相交处称为墙踵，墙面与基底的相交处称为墙趾。 墙面、墙背的倾斜度是指两者与垂直面的夹角，通常工程中采用单位竖直高度与斜面相应水平投影长度之比。

4.挡土墙的分类方法，可按结构形式、建筑材料、施工方法及所处环境条件等进行划分。

5.各种挡土墙的特点及适用范围：

依靠自重承受土压力，保持平衡；一般采用石块砌筑，缺乏石料地区可用混凝土；形式简单，取材容易，施工简便；地基承载力低时，可在墙底放钢筋混凝土板，减薄墙身，减少开挖量，适用于高度较低的挡土墙和地质较好的有石料地区

适用于混凝土浇注墙，在墙背设少量钢筋课减小墙厚；墙趾展宽，或基底设凸榫以减薄墙身，节省材料，适用于地基承载力低，缺乏石料地区 采用钢筋混凝土，由竖臂，墙趾板、墙踵板组成，断面尺寸较小；墙较高，竖臂根部弯矩大，钢筋用量大适用于石料缺乏地区，地基承载力低的地区，墙高4~6m

由墙面板、墙踵板、墙趾板组成，断面尺寸较小；墙可作很高，下部婉拒大，采用钢筋混凝土，适用于石料缺乏地区，高度可大于6m，较悬臂式经济

由墙面板、拉条及填土组成，结构简单，施工方便；对地基承载力要求低，使用去大型填方工程

6.挡土墙设计基本原则（简答）

（1）挡土墙必须保证结构安全、正常使用，因此①不能滑移 ②不能倾覆 ③墙身要有足够强度 ④基础要满足承载力要求；

（2）根据工程要求以及地形地质条件，确定挡土墙结构的平面布置和高度，选择挡土墙的类型及截面尺寸；

（3）在满足规范要求的前提下使挡土墙结构与环境协调； （4）对挡土墙的施工提出指导性意见。

7.重力式挡土墙是指以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力的作用下的平衡和稳定。可用石砌或混凝土浇筑，一般截面做成梯形，优点：就地取材，施工方便，经济效益好。

8.重力式挡土墙可根据墙背的坡度分为：仰斜、垂直、俯斜。按照土压力理论仰斜墙背的主动土压力最小，俯斜墙背的主动土压力最大，垂直墙背介于两者之间。

9.重力式挡土墙设计： 设计时，应验算挡土墙在土压力和其他外荷载作用下沿基底的滑移稳定性；验算墙身抗倾覆稳定；验算墙身强度及地基承载力。

10.作用于挡土墙上的荷载：

（1）按作用性质分为：永久载荷、可变载荷 （2）荷载效应组合

11. 计算题P25 例2.1

12.悬臂式挡土墙是钢筋混凝土挡土墙的主要形式之一，是一种轻型支挡结构物，依靠墙身的重量及底板以上的填土的重量来维持平衡。

13.悬臂式挡土墙是由墙身、墙趾板和墙踵板构成的，由于这种挡土墙抗弯能力强，稳定性好，可用在挡土高度较高的土坡边上。

14.悬臂式挡土墙设计，分为墙身截面尺寸选定及钢筋混凝土结构设计两部分。墙身截面尺寸是通过假定—验算—修改的方法确定的。

15.扶壁式挡土墙是由立板、底板和扶壁三部分组成。扶壁两端立板外伸长度，根据外伸悬臂固定段弯矩与中间夸固端弯矩相等的原则确定。

16.扶壁式挡土墙设计

（1）扶壁式挡土墙土压力计算与悬臂式挡土墙相同； （2）内力计算： ①立板内力计算： 将立板看成三边固定、一边自由的双向板，作用于立板上的荷载为土压力和水压力。计算时，可将立板化为上下两部分，在离底板顶面1.5Li（Li为两扶壁之间的距离）高度一下的立板，可视为三边固定、一边自由的双向板；而以上部分可视为眼高度将其划分为单位高度的水平板带，以扶壁为支座，按水平单向连续板计算。

②扶壁内力计算：

扶壁与立板形成共同工作的整体结构，扶壁课按T行界面悬臂梁计算其内力。

17.地震区挡土墙根据其重要性及地基土的性质，应验算抗震强度和稳定性。

18.挡土墙抗震稳定性验算：

（1）用地震角加大墙背和填土表面的坡角公式

（2）按照我国《公路工程抗震设计规范》的挡土墙抗震验算

19.护坡设计原则：

（1）凡容易风化的或易受雨水冲刷的演示和土质边坡及严重破碎的岩石边坡，均应防护 （2）软硬岩层相间的路堑边坡，应根据岩层情况采用全部和局部护坡

（3）在多雨地区，用砂类土填筑的路堤，其路肩和边坡坡面易受雨水冲刷流失，应根据具体情况将坡面防护。 20.加筋土挡土墙是由墙面板、拉筋和填料三部分组成。其工作原理是依靠填料与拉筋之间的摩擦力，来平衡墙面所承受的水平土压力，并以拉筋，填料的复合结构抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力，从而保证挡土墙的稳定。 21.加筋土挡土墙的优点是墙可做很高。他对地基土的承载力要求低，适用于在软弱地基上建造。施工简便，可保证质量，施工速度快，造价低，占地少，外形美观。但地震区的高烈度区和强烈腐蚀环境不宜使用。

22.加筋土挡土墙构造：

面板的主要作用是防止拉筋间填土从侧面挤出，并保护拉筋、填料。

面板与拉筋之间除了有必要的坚固可靠连接，还应有与拉筋相同的耐腐蚀性能。

填料为加筋土挡土墙的主体材料，必须易于填充和压实，使拉筋之间有可靠的摩擦力，且不应对拉筋有腐蚀性。

23.加筋土挡土墙设计基本假定：

（1）墙面板受填料产生的主动土压力，每块面板承受其相应范围内的土压力，这些土压力由面板上的拉筋拉力来平衡；

（2）挡土墙内部加筋体分为滑动区和稳定区，这两区的分界面为土体的破裂面。此破裂面与竖直面的夹角小于非加筋土的主动破裂角。靠近面板的滑动区内的拉筋长度Lf为无效长度，在稳定区内的拉筋长度La为有效长度。

（3）拉筋与填料之间的摩擦系数在拉筋全长范围内相同。

（4）压在拉筋有效长度上的填料自重及荷载对拉筋均产生有效摩擦力。

24.加筋土挡土墙的全墙稳定验算：

把拉筋的末端连线与墙面板之间的填料视为一整体墙，按一般重力式挡土墙的设计方法，验算全墙的抗倾覆稳定和地基承载力，按照滑移面稳定理论验算加筋土挡土墙的抗滑移稳定性。

§3 深基坑支护结构

1.常见的支护结构有钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩、土钉墙和水泥土深层搅拌桩挡墙等形式。

2.钻孔灌注桩又分为：

①悬臂式：悬臂式支护结构的挡土深度视地质条件和桩径而异。特点是场地开阔、挖土效率高、比较经济。

②内支撑式：在基坑内加钢支撑或钢筋混凝土支撑等。内支撑有斜支撑和水平支撑两类。斜支撑用于支护结构高度不大，所需支撑力较小的情况，一般为单层；水平支撑可单层设置，也可分层设置。

③锚固式：钻孔灌注桩与土层锚杆技术联合使用，可用于较深的基坑。特点是开挖效率高，施工方便。

3.深基坑支护结构可分为非重力式支护结构和重力式支护结构。重力式支护结构包括钢板桩、钢筋混凝土板桩和钻孔灌注桩，地下连续墙。重力式支护结构包括深层搅拌水泥土挡墙。

4.非重力式支护结构的破坏形式有：

（1）强度破坏：

①支护结构倾覆破坏 ②支护结构底部向外隆起破坏 ③支护结构受弯破坏 （2）稳定性破坏：

①墙后土体整体滑移失稳 ②坑底隆起破坏 ③管涌或流砂

5.深基坑支护结构的设计原则：

（1）承载力极限状态：①抗倾覆破坏 ②桩身强度要求 ③抗滑移破坏

（2）正常使用极限状态：要求支护结构产生的顶点侧移必须满足侧向位移的限值，以保证支护结构产生位移时不致使基坑周围地面产生沉陷而影响相邻建筑物的正常使用或导致这些建筑物的破坏。

6.深基坑支护结构设计原理与计算方法：

根据受力特点可将支护结构分为悬臂式支护结构和支撑式支护结构：

（1）悬臂式支护结构的计算：①支护结构上土的侧压力分布 ②最小插入深度的确定方法 （2）单支点支护结构计算： ①单支点浅桩

②单支点深桩——当支护结构下端固定时，土压力零点位置K与弯矩零点位置很相近，可近似地以K点作为弯矩零点。这样单支点深桩就可简化为两个简支梁，这种计算方法成为等值梁法。

7.深基坑支护结构稳定性验算：

支护结构的稳定性包括墙后土体滑移失稳、坑底隆起和管涌。

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