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这样，R16杆在压缩面上位于130毫米中心（1546 mm2），R12位于140中心（798 mm2）
对于拉应力
11.5 挡土墙
通常需要这样的墙来抵抗抵抗土荷载和静水荷载的荷载组合。最基本的要求是墙能够将保留的材料固定在适当的位置，而不会因为偏转、翻转或滑动而产生不稳定的移动。
11.5.1挡土墙的类型
混凝土挡土墙可以从以下三个基本方面来考虑：（一）重力。（2）反作用力，和（3）悬臂。在这些组中，存在许多常见的变体。例如，悬臂壁可能在保留的材料中具有附加的支撑系带。
每种类型的结构作用在根本上是不同的，但是分析中使用的技术,设计和细部设计通常用于混凝土结构。
（i）重力式挡土墙
这些通常由大体积混凝土构造而成，其表面包括钢筋以限制热裂纹和收缩裂纹。如图11.9所示，依靠自重来满足稳定性要求，包括倾覆和滑动两个方面。
通常认为，在工作条件下，自重和倾覆力的结果必须位于基础和土壤界面的中间分之一之内。这确保了在该界面处不会产生隆起如10.1节所述。从而在整个基座上都保持了抗滑动的摩擦效果。
考虑到影响剖面深度较大，墙体的弯曲，剪切和变形经常被认为是无关紧要的。分配钢筋去控制热裂纹必不可少。然而，同时必须特别注意通过混合设计，施工程序和固化技术来降低水合作用温度。
总土压力
摩擦力
自重
合力
图 11.9 重力式挡土墙
(ii)扶壁式挡土墙
如果墙的总高度太大而无法以大体积混凝土或悬臂形式经济地进行建造，则可能会使用这种类型的结构。
扶壁式挡土墙设计的基础是，土压力作用在水平跨过巨大反堡垒之间的薄壁上（图11.10）。这些必须足够大以提供满足稳定性要求的必要静载荷。可能是通过增加底座上的回填重量来实现的。反作用力必须设计成具有加强功能，以充当悬臂，以抵抗集中在这些点的相当大的弯矩。
反作用力的间距将由上述因素决定，同时还需要在墙板上保持令人满意的跨比，而墙板必须设计成可弯曲为连续板。这种结构形式的优点是所涉及的混凝土体积大大减少，从而消除了许多大浇筑的问题，并减少了开挖体积。与此同时必须考虑到通常增加的模板复杂化和可能需要增加的加强力。
（iii）悬臂式挡土墙
这些设计成垂直悬臂，横跨较大的刚性底座，通常依赖于底座上回填的重量来提供稳定性。图I1.11展示了这种构造的两种形式。在两种情况下，稳定性计算都遵循与重力墙相似的程序，以确保合力位于基座的中间三分之一之内，并满足倾覆和滑动要求。
11.5.2 分析与设计
挡土墙的设计可以分为三个基本阶段：（1）稳定性分析-极限极限状态，（2）轴承压力分析-使用能力极限状态。（3）成员设计和详细说明-极限和可使用性极限状态。
（i）稳定性分析
在与极限状态相对应的载荷作用下，挡土墙在抵抗倾覆和滑动方面必须是稳定的。如图11.12所示，这是由重力墙的简单情况所证实的。
稳定性的关键条件是最大水平力作用于最小垂直载荷时。为了防止出现稳定性故障，通常会将保守的安全系数应用于力和负载。表2.2中给出的值适用于强度计算，但= 1.6或更高应该被用于稳定性计算。
如果此力主要是静水力且定义明确，则系数可能为1.4使用。安全系数= =1.0通常应用于恒载为了抵抗倾覆，通常会在基座的脚趾处，即图11.12上的点A处施加力矩，因此要求是
底部的底面与地面之间的摩擦力提供了滑动阻力，因此也与总自重有关。基座正面的被动土压力所提供的阻力可能会有所贡献，但是由于这种材料通常会回填在端面上，因此无法保证这种阻力，通常会忽略不计。从而。如果基础与土壤之间的摩擦系数为micro;，则壁重的总摩擦力将由micro;给出；要求是
其中是在此长度的壁上的水平力。
如果不满足此标准，则可以使用脚跟梁，并且在抵抗脚跟时，由于脚跟表面区域上的被动土压力而产生的力可能会把抵抗滑动力包括在内。在脚跟梁力上的部分载荷系数应取为1.0给出最坏的条件。为了确保后跟梁的正确作用，必须将正面直接铸造在不受干扰的材料上。重要的是在施工过程中不要忽视这一点。
在考虑悬臂墙时，通常在基座顶部放置大量的回填。并在稳定性分析中考虑了这一点。这种情况下的作用力如图11.13所示。除了和之外，由于基座上方的材料距脚趾的距离q会产生垂直方向的附加载荷 。稳定性的最坏条件将是最小。因此，部分负载系数= 1.0是合适的。然后，稳定性要求变为
抗倾覆 （11.8）
抗滑动 （11.9）
当提供横梁时，在公式11.9中大地的附加的被动土压力必须被包括在内。
如此处所述，稳定性分析通常就足够了。但是，如果对墙壁区域中的地基材料或荷载值的可靠性有疑问，则可能有必要使用土壤力学常用的技术来进行完整的滑弧分析，或者使用增加的安全系数。
（ii）支承压力分析
与基础一样，在确定所需的基础尺寸时，会根据使用寿命极限状态评估挡土墙下方的轴承压力。该分析将与第10.1节中讨论的分析相似，其基础受偏心垂直荷载的综合影响。再加上倾覆的时刻。
考虑到悬臂壁的单位长度（图11. 13），围绕基座质心轴的合力矩为
垂直荷载是
（11.11）
在这种情况下，对于适用性极限状态，部分安全系数为
轴承压力的分布将如图所示，前提是有效的偏心距位于底座的“中间三分之一”内，即
然后，最大支承压力为
其中，因此
（11.12）
和
（11.13） （iii）构件设计和分析
与基础一样，弯曲和剪力增强的设计基于对极限极限状态的载荷以及相应的支承压力的分析。重力式挡土墙很少需要弯曲或剪力钢，而扶壁式挡土墙和悬臂式挡土墙将设计为平板。反作用力的设计通常与悬臂梁相似，除非它们很大。
对于悬臂式挡土墙，阀杆设计为抵抗由引起的力矩，= 1.4或更大。取决于可以预测负载的准确性。为了初步确定尺寸，壁的厚度可取为每米回填深度80毫米。
基部的厚度通常与杆的厚度相同。靴梁的设计必须能够抵抗由于向上的承重压力以及土壤和底部的向下重量而产生的力矩。土的承压是根据方程式11.10至11.13计算的。如果水平和垂直力的合力位于“中间三分之一”以内。如果结果在“中间三分之一”之外，则使用公式10.4应计算轴承压力。应采用安全系数，和来提供给出临界设计条件的组合。
钢筋细部必须遵循适当的平板和梁的一般规则。必须特别注意加固的细节来限制收缩和热裂纹。由于由大量混凝土浇筑而成，重力式挡土墙特别脆弱，因此应按照第11.4节中所述的方法处理挡土墙较厚的部分。
对热收缩运动的约束应减少到最小。但是，由于在底座和土壤之间需要良好的摩擦，这抵消了底座的构造，所以，滑动层是没有效果的。因此，底座上的加强力必须足以控制由于高度约束而引起的开裂。受水合作用发热影响，受刚性基座约束的长壁容易受热膨胀开裂，并且细部必须尝试分布这些裂缝以确保可接受的宽度。必须提供完整的垂直运动节理，并且可以使用用于保水结构节理的设计方法。这些关节通常会结合一个剪切键，应使用水管和密封器以防止壁的相邻部分的差异运动,如图11.14所示。
挡土墙的背面通常会受到地下水的静水压力。这可以通过在壁面处设置排水路径来减少。通常的做法是通过一层碎石或多孔砖（如图11.14所示）提供这种排水，并通过管道将水排出，通常一直流到墙的前面。除了减少墙体上的静水压力,通过墙泄漏的可能性降低了，水也不太可能到达并破坏墙基础下方的土壤。
例11.4 一个挡土墙的设计
图11.15所示的悬臂挡土墙支撑着一个饱和密度为2000的颗粒材料，允许的轴承压力为100。
要求
（1）检查墙体的稳定性。
（2）确定实际轴承压力。
（3）使用 = 460的高屈服强度的钢设计抗弯钢筋和C5混凝土。
(a)稳定性
水平力：假设有效压力系数=0.33，这是粒状材料的典型值。这样，推导出土压力为
其中是反流的密度，h是考虑的深度。因此，在基底处土压力
每米墙体所受水平力为
垂直荷载
合计=264.6kN
对于稳定性计算，侧向荷载使用1.6的部分安全系数，而强度计算则使用1.4的安全系数。
- 滑动：从公式11.9得到提前
（无横梁）
摩擦系数的值micro; = 0.45
摩擦阻力= 0.45 x 1.0 x 264.6 = 119.1 kN
滑动力= 1.6 x 77.7 = 124.3 kN
由于滑动力超过摩擦力。抵抗也必须是通过作用在后跟梁上的被动土压力来证明，该力为
其中是被动土压力的系数，对于该颗粒，假定为3.0
因此，总抵抗力为
119.1 10.6 = 129.7
超过了滑动力.
(ii)倾覆：在极限状态下，在脚趾边缘绕点A转动一会儿
倾覆力矩
抵抗力矩=
因此，满足倾覆的标准。
(b)轴承压力
根据公式11.12和11.13，轴承压力由下式给出
其中，M是对于基础中心线的力矩。因此
因此
最大轴压力
小于允许的范围。
（c）弯曲加固
（i）墙
水平力=
考虑有效跨度,最大弯矩是
在200毫米中心处提供T20钢筋。
（ii）基础：轴承压力是从方程11.10至11.13获得的。关键的安全部分因素是
使用本示例（b）部分的图，绕中心中心线的力矩为
和
因此
压力
靴梁：绕杆中心线稍作弯矩，以承受垂直载荷和轴承压力。
因此
在200毫米中心处提供T20钢筋。
趾梁：绕茎杆中心线稍作调整。
（实际上，对于这堵墙，趾梁的设计力矩在的情况下会略高。）
为此，对于墙体和底座也需要最小面积的纵向分配钢。
因此，在200 mm的中心，底部和分布钢处提供T12钢筋。
另外，应在墙的受压面上提供钢材，以防止开裂。每个方向的200毫米T10钢条居中。
靴梁需要弯曲加固以抵抗被动土压力引起的力矩。这种增强可能采用封闭链接的形式。
12
预应力混凝土
预应力混凝土的分析和设计是一个专业领域，不可能在一章中全面介绍。因此，本章重点介绍预应力的基本原理。并针对可使用性和极限极限状态对弯曲的静态固定构件进行分析和设计。
预应力混凝土的基本目的是限制拉伸应力和弯曲开裂。在工作条件下的混凝土中。因此，设计最初是基于可使用性极限状态的要求。随后考虑的是弯曲和剪切的极限状态标准。当预应力加载于未完全凝固混凝土时，除了荷载作用下的混凝土应力，同时必须考虑挠度。此阶段称为转移条件。
因此，预应力混凝土的设计可以总结为
（1）设计适用性-开裂
（2）检查转移时的压力
（3）检查挠度
（4）检查极限状态-弯曲
（5）设计抗剪钢筋以达到极限状态
图12.1中的流程图说明了这些阶段。
考虑受压混凝土截面的基本设计时，必须将因预应力引起的应力分布与荷载条件下的应力结合起来，以确保满足允许的应力极限。已经开发了许多分析方法来解决此问题：可以认为，所提出的方法在设计中具有许多优点，包括简单和易于操作。
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