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挡土墙土的侧压力计算实例

时间:2022-11-01 百科知识 版权反馈
【摘要】:与重力式挡土墙相比,其结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工方便,特别适用于地基承载力不大的地区。设计时,为了维持锚定板挡土墙结构的内力平衡,必须保证锚定板挡土结构周边的整体稳定和土的摩擦阻力大于由土自重和超载引起的土压力。研究表明,挡土墙的破坏大部分是倾覆破坏。重力式挡土墙的基础埋置深度,应根据地基稳定性、地基承载力、冻结深度、水流冲刷情况以及岩石风化程度等因素确定。

挡土墙是防止土体坍塌的构筑物,主要有以下类型:

1)重力式挡土墙

一般由块石或者素混凝土砌筑而成,靠自身重力来维持墙体稳定,墙身截面尺寸一般较大。重力式挡土墙结构简单,施工方便,取材较容易,一般适用于高度较低(一般不超过6m)的挡土墙和地质情况较好的石料丰富地区,是一种应用较广泛的挡土墙。重力式挡土墙根据墙背倾斜方向可分为仰斜、直立、俯斜及衡重4种(图6-17)。

图6-17 重力式挡土墙形式

2)悬臂式挡土墙

墙的稳定主要由墙踵悬臂上的土重维持,墙体内部拉应力由钢筋承受,故墙身截面较小。初步设计时可按图6-18选取截面尺寸。其适用于墙高大于5m、地基土质较差、当地缺少石料等情况,多用于市政工程及贮料仓库

图6-18 悬臂式挡土墙初步设计尺寸

3)扶臂式挡土墙

当墙高大于10m时,挡土墙立壁挠度较大,为了增强立壁的抗弯性能,常常沿着墙的纵向每隔一定距离(0.8~1.0)h设置一道扶壁,称为扶臂式挡土墙(图6-19),扶壁间填土可增加抗滑和抗倾覆能力。一般用于重要的大型土建工程。

图6-19 扶臂式挡土墙

4)锚定板式与锚杆式挡土墙

锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土立柱、墙面、钢拉杆和埋置在填土中的锚定板在现场拼装而成(图6-20),依靠填土与结构的相互作用力维持其自身稳定。与重力式挡土墙相比,其结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工方便,特别适用于地基承载力不大的地区。设计时,为了维持锚定板挡土墙结构的内力平衡,必须保证锚定板挡土结构周边的整体稳定和土的摩擦阻力大于由土自重和超载引起的土压力。锚杆式挡土墙是利用嵌入坚实岩层的灌浆锚杆作为拉杆的一种挡土结构(图6-21)。

设计挡土墙时,一般是先根据荷载大小、地基土工程地质条件、填土性质、建筑材料等条件凭经验初步拟定截面尺寸,然后逐项进行验算。若不满足,则修改截面尺寸或采取其他措施。

挡土墙的验算一般有如下内容:

1)抗倾覆稳定性验算

研究表明,挡土墙的破坏大部分是倾覆破坏。要保证挡土墙在土压力的作用下不发生绕墙趾O点的倾覆(图6-22),必须要求抗倾覆安全系数Kt满足要求。

式中:G——挡土墙每延米自重(kN/m);

Eax——Ea的竖向分力(kN/m);

Eaz——Ea的水平分力(kN/m);

xf——土压力作用点离O点的水平距离(m),xf=b-ztanα;

zf——土压力作用点离O点的高度(m),zf=z-btanα0

x0——挡土墙重心离墙趾的水平距离(m);

α0——挡土墙的基底倾角(°);

b——基底的水平投影宽度(m);

z——土压力作用点离墙踵的高度(m)。

图6-22 挡土墙抗倾覆稳定性验算

2)抗滑移稳定性验算

在土压力的作用下,挡土墙也可能沿基础底面发生滑动(图6-23),因此要求基底的抗滑安全系数Ks≥1.3,即

图6-23 挡土墙抗滑移稳定性验算

式中:Gn——挡土墙自重在垂直于基底平面方向的分力,Gn=Gcosα0

Gt——挡土墙自重在平行于基底平面方向的分力,Gt=Gsinα0

Ean——Ea在垂直于基底平面方向的分力;

Eat——Ea在平行于基底平面方向的分力;

μ——土对挡土墙基底的摩擦系数,可以查表6-2。

表6-2 土对挡土墙基底的摩擦系数μ

注:(1)对易风化的软质岩石和Ip>22的黏性土,μ值应通过试验测定;

(2)对碎石土,可根据其密实度、填充物状况、风化程度等确定。

3)地基承载力验算

挡土墙在自重及土压力的垂直分力作用下,基底压力按线性分布。其验算方法与天然地基上的浅基础验算相同。

4)墙身强度验算

挡土墙的墙身强度验算,应按《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和《砌体结构设计规范》(GB 50003—2011)的规定进行抗压强度和抗剪强度验算。

仰斜式主动土压力最小,墙身截面经济,墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合,但墙后填土的压实较为困难,因此多用于支挡挖方工程的边坡;俯斜式主动土压力最大,但墙后填土施工较为方便,易于保证回填土质量而多用于填方工程;直立式介于前两者之间,且多用于墙前原有地形较陡的情况,如在山坡上建墙。

重力式挡土墙的构造必须满足强度与稳定性的要求,同时应考虑就地取材,经济合理,施工养护的方便与安全。

重力式挡土墙的构造措施如下:

1)挡土墙的基础埋置深度

重力式挡土墙的基础埋置深度,应根据地基稳定性、地基承载力、冻结深度、水流冲刷情况以及岩石风化程度等因素确定。在土质地基中,基础最小埋置深度不宜小于0.50m;在岩质地基中,基础最小埋置深度不宜小于0.30m。基础埋置深度应从坡脚排水沟底算起。受水流冲刷时,埋深应从预计冲刷底面算起。

2)挡土墙的坡度

为了增加稳定性,将基底做成逆坡。对于土质地基,基底逆坡坡度小于等于1∶10;对于岩质地基,基底逆坡坡度小于等于1∶5。

3)墙后回填土

卵石、砾石、粗砂、中砂的内摩擦角大,主动土压力系数小,作用在挡土墙上主动土压力小,为挡土墙后理想的回填土。

细砂、粉砂、含水量接近最优含水量的粉土、粉质黏土和低塑性黏土为可用的回填土。

凡软黏土、成块的硬黏性土、膨胀土和耕植土,因性质不稳定,故不能用作墙后的回填土。

4)排水设施

挡土墙应该设置泄水孔,其间距宜取2~3m,外斜5%,孔眼尺寸宜大于等于ϕ100mm。墙后要做好反滤层和必要的排水盲沟,在墙顶地面宜铺设防水层。挡土墙的排水设置如图6-24所示。

图6-24 挡土墙的排水设置

5)伸缩缝

挡土墙每隔10~20m应该设置一道伸缩缝。

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