擋土牆計算器

估算簡易重力式擋土牆的主動土壓力、牆體自重與初步抗傾覆安全係數。

擋土牆穩定性檢核
請統一使用公制尺寸。簡化模型假設背填土水平、乾燥且無凝聚性,牆體為實心混凝土重力式擋土牆。

關於擋土牆穩定性

擋土牆用來抵抗不同高程土體的側向壓力。本計算器提供刻意簡化的重力式擋土牆檢核,供初期比較牆體比例。它對乾燥、水平且無凝聚性的背填土採用朗金主動土壓力理論。主動土壓力係數由土壤內摩擦角計算。側向壓力隨深度線性增加,因此合力等於土壤單位重、係數、牆高平方與牆長乘積的一半。合力作用點約在底部以上三分之一牆高處。 牆體自重以混凝土單位重 24 千牛頓每立方公尺估算。模型將牆體視為實心矩形斷面,因此體積為牆高、牆厚與牆長的乘積。在抗傾覆檢核中,自重作用於牆厚中心,所以抵抗力矩等於牆重乘以半個牆厚,而傾覆力矩等於主動土壓力合力乘以三分之一牆高。抵抗力矩除以傾覆力矩,即為顯示的安全係數。 1.5 是常見的初步比較參考值,不是核准標準。實際擋土牆設計還須檢核滑動、地基承壓、偏心、沉陷、整體穩定性、結構強度、排水、地震載重、超載、凍害、沖刷及施工階段。基礎的牆趾與牆踵會大幅改變穩定重量及力臂,但簡單矩形模型未包含這些構造。排水失效時,水壓可能超過土壓,最終設計絕不能忽略。 土壤內摩擦角與單位重應取自場址專屬的大地工程資料。凝聚性土壤、傾斜背填土、夯實載重、鄰近基礎、車輛、圍籬及堆置材料都需要更完整的壓力模型。被動土抗力常受到限制或不予計入,因為開挖、侵蝕或管線工程可能移除牆前土體。適用的載重係數與抗力係數也取決於採用的設計方法及當地規定。 請用此結果了解牆高、牆厚與土壤性質如何影響一種基本傾覆機制,不可當作施工文件。擋土牆破壞可能造成嚴重傷害與財物損失,因此施工前應由合格的大地與結構專業人員評估場址條件、排水、基礎、配筋及法規符合性。

擋土牆範例

簡化牆體計算結果說明
高 3 m、厚 2 m、長 10 m、土壤單位重 18 kN/m³、內摩擦角 30 度土壓力合力 270 kN、牆重 1,440 kN、係數 5.33簡化假設下較厚的概念性重力式斷面。
高 4 m、厚 1.5 m、長 5 m、土壤單位重 18 kN/m³、內摩擦角 30 度土壓力合力 240 kN、牆重 720 kN、係數 1.69達到顯示的比較參考值,但仍需完整設計。
高 3 m、厚 1 m、長 5 m、土壤單位重 18 kN/m³、內摩擦角 30 度土壓力合力 135 kN、牆重 360 kN、係數 1.33低於初步抗傾覆比較參考值。

如何使用擋土牆計算器

  1. 以公尺輸入擋土高度、簡化牆厚與分析牆長。
  2. 依據適當的大地工程資料,輸入土壤單位重與有效內摩擦角。
  3. 選取「分析擋土牆」,查看主動土壓力合力、自重及抗傾覆係數。
  4. 將初步結果交由合格專業人員,進行完整的大地與結構設計。

擋土牆計算器常見問題

此計算器採用哪些假設?

假設實心矩形混凝土牆後的背填土乾燥、水平、無凝聚性,且符合朗金主動狀態。模型未涵蓋完整基礎或鋼筋混凝土懸臂式斷面。

安全係數包含抗滑動檢核嗎?

不包含。顯示值只比較抵抗力矩與傾覆力矩。滑動、地基承壓、整體穩定性與結構強度需另外檢核。

為什麼排水如此重要?

積水會增加靜水壓力,使側向合力大幅上升。可靠的排水與濾層是許多擋土牆系統不可或缺的部分。

土壤參數應從哪裡取得?

請使用經適當大地工程調查或設計指引為該場址確定的參數。通用數值可能無法反映填土種類、密度、含水量及夯實情況。

可以依照此結果施工嗎?

不可以。此結果是教學用途的初步估算,並非經簽證的設計。合格專業人員必須處理實際場址、載重、基礎、排水、配筋及法規要求。