挡土墙设计浅析

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第34卷第30期　　　　　　　　　　Vol.34No.30山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　Oct.　　2008年10月　2008

SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2008)3020124202

挡土墙设计浅析

王　军　车志强

摘　要:根据多年从事挡土墙设计的经验,参考大量资料,对其进行讨论,具体分析了土压力计算,稳定验算及强度验算,

以使挡土墙可以更好地用以稳定路堤和路堑边坡,并经常用于整治坍方、滑坡等地质灾害。关键词:挡土墙,地质灾害,设计,分析中图分类号:TU413.62文献标识码:A

0　引言

挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体,防止填土或土体变

形失稳的一种构造物。在地质灾害治理及路基工程中,挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡,减少土石方工程量和占地面积,防止水流冲刷路基,并经常用于整治坍方、滑坡等地质灾害。

考虑挡土墙设计方案时,应与其他工程方案进行技术经济比较,分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性,然后才确定设计方案,并根据实际情况进行挡土墙的选型。

在土质地基上,e≤B/6;在软弱岩石地基上,e≤B/5;在不易风化的岩石地基上,e≤B/4。

当e≤B/6时,墙趾和墙踵处的法向压应力为:

σ6e/B)/B≤[σ]。1,2=(W+Ey)(1±

其中,[σ]为地基土修正后的容许承载力,kPa。

[σ]=[σ0]+K1γ1(B-2)。

其中,[σ0]为地基土的容许承载力,kPa;K1为地基土容许承

3

载力随基础宽度的修正系数;γ1为地基土的天然容重,kN/m。

当E>B/6时,基底出现拉应力,考虑到一般情况下地基与基础间不能承受拉力,拉应力:

[σ]。2)3n≤

1　土压力的计算

1.1　库仑主动土压力计算公式及计算简图

主动土压力计算公式:

Ea=1/2γHKa。

2

其中,Ea为主动土压力,kN;γ为土的容重,kN/m3;H土墙高,m;Ka为库仑主动土压力系数。

,Zn改为(B-Zn)。

2.通常选取一二个截面进行验算。验算截面可选在基础底面,1/2墙高处或上下墙交界处等。

墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。剪应力包括水平剪应力和斜剪应力两种,重力式挡土墙只验算水平剪应力,而衡重式挡土墙还需进行斜截面剪应力的验算。

1.2　,,对于衡重台较宽的衡重式挡土墙各种边界条《公路设计手册?路基》。

因此设计过程中,应先采用试算的方法,判别第一破裂面出现的位置,计算破裂角,并根据计算所得的第二破裂面倾角判断是否会出现第二破裂面,然后再选用合适的公式计算主动土压力。

3　采取措施3.1　基础加固措施

1)为减小基底压应力,增加抗倾覆的稳定性,在墙趾处伸出

2　挡土墙的稳定验算及强度验算

2.1　滑动稳定验算

挡土墙沿基底的滑动稳定系数Kc应不小于1.3。计算公式为:

Kc=(W+Ey)/Ex。其中,W为挡土墙自重,衡重式时,包括衡重台上的土重,

kN;Ex,Ey分别为主动土压力的水平和垂直分力,kN;f为基底

一台阶,以拓宽基底。墙趾台阶的宽度不小于20cm,台阶高宽比可采用3∶2或2∶1。

2)地基为软弱土层时,可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填,以扩散基底压应力,满足设计要求。

3.2　排水措施

对于浆砌石挡土墙,应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙较高时,可在墙上部加设泄水孔。泄水孔采用10cm×10cm的方孔或圆孔,孔眼间距2m～3m,上下排泄水孔错开设置。泄水孔进水口应设置反滤材料。

摩擦系数。

设计中,为增加挡土墙的抗滑稳定性,常将基底做成向内倾斜,以增大滑动稳定系数。基底斜坡坡度一般不超过1∶5。

2.2　倾覆稳定验算

挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数K0应不小于1.5。计算公式为:

K0=(WZW+EyZx)/(ExZy)。其中,Zx为Ey对墙趾O点的力臂,m;Zy为Ex对墙趾O点的力臂,m;ZW为W对墙趾O点的力臂,m。

3.3　沉降缝与伸缩缝的设置

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变化作用而产生裂缝,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～15m设置一道,缝宽2cm～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的木板等具有弹性的材料,沿墙的内、外、顶三侧填塞,填塞深度不小于15cm。

2.3　基底应力及偏心验算

基底的合力偏心距e,计算公式为:

e=B/2-Zn=B/2-(WZW+EyZx-ExZy)/(W+Ey)。

收稿日期:2008205226

作者简介:王　军(19712),男,工程师,广州市富华工程建设监理有限公司,广东广州　510140

车志强(19712),男,高级工程师,河南省地质测绘总院,河南郑州　450006

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2008年10月文章编号:100926825(2008)3020125202

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西建

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变形对边坡稳定性的影响

王克东

摘　要:指出边坡自身的弹、塑性变形越大,与极限平衡法假定土体为刚体相差也将越大。鉴于此,进行了有限元圆弧搜

索法对土坡在不同变形下稳定性的变化规律研究,结果表明有限元法在考虑变形方面具有一定优势,对以后的边坡稳定分析计算有一定的指导意义。

关键词:变形,边坡稳定,有限元法,极限平衡法中图分类号:TU413.62文献标识码:A

0　引言

建立在极限平衡理论基础上的各种计算土坡稳定的方法,无

法考虑土体内部的应力—应变关系,所求得的安全系数只是所假定的滑面上的平均安全系数,也不能求得滑体内部或滑面上的真实内力或反力。对于均质土坡,其分析结果与实际尚能符合,但对于由多种材料所组成的复杂边坡,目前已有的各种方法都是借助于粗糙的假定或简化模型进行分析计算,其分析结果不甚理想[1]。

实践证明,稳定和变形有着十分密切的关系。一个土坡在发

生整体破坏之前[2],往往伴随着相当大的垂直沉降和侧向变形。有限单元法克服了上述方法的缺点,是数值模拟方法在边坡稳定评价中应用得最早的方法。有限元法全面满足了静力许可、应变相容和应力—应变之间的本构关系。同时,因为是采用数值分析方法,可以不受边坡几何形状的不规则和材料的不均匀性的限制,因此,是比较理想的分析边坡应力、变形和稳定性的手段。

文中主要采取有限元圆弧搜索法研究土坡在不同变形下稳定性的变化规律,对于一简单土坡3种堆填方式的稳定性分别进行研究,得出了一些有益的结论3.4　墙顶与路面的衔接

当墙顶宽大于土路肩宽度时,出相当于路面结构厚度部分以铺筑路面。

1∶0.3,具体结合开挖的。

俯斜式挡土墙的墙背坡一般取1∶0.2,随着墙高增加,墙顶宽度相应增大。

对于衡重式路肩挡土墙,当墙高不大于8m时,上墙背坡取1∶0.25,墙高8m～10m时,上墙背坡取1∶0.3;下墙背坡取1∶0.25。若为路堤墙,则上墙背坡应相应加大。

3.5　车辆安全行驶保障措施

对于路肩墙,C20,并

预埋钢筋,4　设计体会4.1　设计参数的选取

因用于计算主动土压力的库仑理论较适用于砂性土,而对于黏性土的压力计算会存在一定的误差,所以对于以黏性土作填料的挡土墙计算,设计参数如填料的内摩擦角等的取值应相对保守。由于库仑理论是一种简化的土压力计算方法,所以对于以砂性土作填料的挡土墙,设计参数也应根据实际情况取相对保守值。

5　结语

公路挡土墙是路基防护工程的重要组成部分。在山区公路中,挡土墙的应用更为广泛。挡土墙设计时,应进行详细地调查、勘测,确定构造物的形式与尺寸,运用合适的理论计算土压力,并进行稳定性和截面强度方面的验算,采取合理、可行的措施。参考文献:[1]　交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册路基[M].北

京:人民交通出版社,2004.[2]　顾魏慈.挡土墙土压力计算手册[M].北京:中国建材工业

出版社,2005.[3]　张义和.浅析公路挡土墙设计[J].山西建筑,2007,33(7):

2652266.

4.2　安全系数的选取

对墙高不小于6m的挡土墙,实际设计时建议将安全系数提高20%,以保证其安全性。

4.3　墙面坡的选取

出于美观和施工方便的考虑,一段挡土墙通常都采用一个墙面坡。对于山区公路挡土墙,采用较陡的墙面坡,可有效减小墙高,节省材料。一般情况下,重力式挡土墙(俯倾式)、衡重式挡土墙墙面坡取1∶0.05,仰斜式挡土墙的墙面坡取1∶0.25,均能满足

Briefanalysisofthedesignonbulkhead

WANGJun　CHEZhi2qiang

Abstract:Accordingtomanyyears’experienceonbulkheaddesign,weconsultalotofdatas,discussit,analysedustypressurecalculation,levellingoffcheckingcomputationsandintensitycheckingcomputationsconcretely,inordertomakeabetteruseofbulkheadtoleveloffem2bankment

andslopeofcut,andoftenuseittorenovategeologicaldisasters,suchaslandslide,coast,etc.Keywords:bulkhead,geologicaldisasters,design,alalysis

收稿日期:2008204203

作者简介:王克东(19802),男,硕士,广西电力工业勘察设计研究院,广西南宁　530023