【正文】 鉛垂面的夾角： 354 5 4 5 2 7 . 522i ?? ? ? ? ? ? 墻頂 A 與墻踵 C 連線 AC 與鉛垂面的夾角： r c ta n 27 .47 27 .? ? ? ? 因?yàn)?27 .4 7 27 .5i??? ? ?，因此，不會(huì)在土體中出現(xiàn)第二破裂面，AC 連線為實(shí)際破裂面。 除受力鋼筋外，還需根據(jù)截面剪力配置箍筋，并按構(gòu)造要求布置構(gòu)造鋼筋。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 連接墻踵板與扶肋之間的 U 形鋼筋其開(kāi)口向上。 外側(cè)豎向受力鋼筋從布置在墻面板臨空一側(cè)，承受墻面板的豎直正彎矩。 內(nèi)側(cè)水平受拉鋼筋布置在墻面板靠填土一側(cè)，承受水平負(fù)彎矩，以扶肋處支點(diǎn)彎矩設(shè)計(jì)，全墻可分為 3~4 段。 3. 3 扶肋設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 3. 1 計(jì)算模型和計(jì)算荷載 扶肋可視為錨固在墻踵板上的“ T”形變截面懸臂梁，墻面板則作為該“ T”形梁的翼緣板，如圖 44(a)所示。內(nèi)力計(jì)算時(shí)，可將墻踵板順墻長(zhǎng)方向劃分為若干單位長(zhǎng)度的水平板條，根據(jù)作用墻踵板上的荷載，對(duì)每一連續(xù)板條進(jìn)行彎矩、剪力計(jì)算，并假定豎向荷載在每一連續(xù)板條上的最大值均勻作用于板條上。各內(nèi)力分別為： 支點(diǎn)負(fù)彎矩 21 112 piMl??? 支點(diǎn)剪力 2piQl?? 跨中正彎矩 22 120 piMl?? 邊跨自由端彎矩 3 0M? 式中： l —— 扶肋凈間距（ m）。 222221 c o s ( )2 sin ( ) sin ( )c o s c o s( ) 1c o s( ) c o s( )12ppPHHK???? ? ? ?? ? ?? ? ? ?????????? ??????? （ 218） 式中 pK 稱為庫(kù)倫被動(dòng)土壓力系數(shù)， pK 是 , , ,???? 的函數(shù)；其余符號(hào)的意義同式（ 214）相同。 根據(jù)上述概念，當(dāng)取 0dPd?? 時(shí)， P 有最大值。土楔體 ABC 在以上三個(gè)力的作用下處于極限平衡狀態(tài)，則由該三力構(gòu)成的力的矢量三角形必然閉合。 基本假設(shè) ： 1. 墻后填土為均勻的無(wú)粘性土（ c=0），填土表面傾斜（ β＞ 0）； 2. 擋土墻是剛性的，墻背傾斜，傾角為 ε； 3. 墻面粗糙，墻背與土本之間存在摩擦力（ δ＞ 0）； 4. 滑動(dòng)破裂面為通過(guò)墻踵的平面。 圖 21 半空間體的極限平衡狀態(tài) （ a）半空間體內(nèi)一點(diǎn)受力；（ b）主動(dòng)朗肯 狀態(tài)； （ c）被動(dòng)朗肯狀態(tài)；（ d）莫爾應(yīng)力圓與朗肯狀態(tài)的關(guān)系 把土體當(dāng)作半無(wú)限空間的彈性體，而墻背可假想為半無(wú)限土體內(nèi)部的鉛直平面，根據(jù)土體處于極限平衡狀態(tài)的條件，求出擋土墻上的土壓力。庫(kù)侖土壓力理論和朗肯土壓力理論主要適用于剛性擋土墻。 在這三類土壓力中，主動(dòng)土壓力最小，靜止土壓力居中，被動(dòng)土壓力最大。 2. 2 作用在擋土墻的土壓力 作用在擋土墻的 土壓力是指擋土墻后的填土因自重或外荷載作用對(duì)墻背產(chǎn)生的側(cè)向壓力。 土體的滑動(dòng)是由于滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力超過(guò)土的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生剪切破壞所造成的，這就是土的破壞特征，也是土的強(qiáng)度特征。 1. 5 本文的主要工作 1. 剖析擋土墻的作用原理，了解擋土墻的應(yīng)用現(xiàn)狀、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。 目前，國(guó)內(nèi)正流行砌石重力式擋土墻、現(xiàn)澆和預(yù)制混凝土擋土墻、加筋土擋土墻等。目前的研究主要集中在以下幾個(gè)方面 :擋土墻的設(shè)計(jì)方法 。 1. 3. 2 經(jīng)濟(jì)效果良好 各種類型擋土墻都有較為經(jīng)濟(jì)的適應(yīng)條件。 圖 13 懸臂式擋土墻 懸臂式擋土墻為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由立壁、墻趾板和墻踵板三個(gè)懸臂部分組成，墻身穩(wěn)定主要依靠墻踵板上的填土重力來(lái)保證。扶壁式擋土墻是路肩擋土墻的一 種，是將預(yù)制的擋墻板焊接在預(yù)埋于 基礎(chǔ)混凝土中的鋼板上，洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 然后在其內(nèi)倒填土的一種擋墻形式 。通常頂寬約為 H／ 12，而墻底寬約為（ 0. 5~0. 7） H，應(yīng)根據(jù)計(jì)算最后決定墻底寬。如果墻太高，它耗費(fèi)材料多，也不經(jīng)濟(jì)。 1. 2. 2 常用擋土墻形式、特點(diǎn)、技術(shù)要求 常用的擋土墻形式有重力式擋土墻、懸臂式擋土墻及扶壁式擋土墻等，重力式擋土墻和懸臂式擋土墻一般用于墻高不超過(guò) 8 m的情況，當(dāng)墻 高超過(guò) 8m 時(shí)宜采用扶壁式擋土墻。 另外，很多工程項(xiàng)目建設(shè)在山地和丘陵地區(qū)，這些場(chǎng)地地形起伏較大，為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，最大限度的減少耕地的占用，更有效的節(jié)約和利用有限 的土地資源，往往需要在起伏較大的場(chǎng)地上進(jìn)行平 整 工作，有著較高高度的填方邊坡在實(shí)際工程中也經(jīng)常遇到。一般在較高的填方路段采用來(lái)穩(wěn)定路堤，以減少土石方工程量和占地面積。以求達(dá)到安全適用的目的，尋求最佳經(jīng)濟(jì)效益。 1. 2 擋土墻的作用、分類及應(yīng)用現(xiàn)狀 1. 2. 1 擋土墻的作用 擋土墻是用來(lái)支承填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)筑物。 圖 11 重力式擋土墻 半重力式擋土墻可采用混凝土或少筋混凝土澆筑。 重力式擋土墻的尺寸隨墻型和墻高而變。適用于缺乏石料及地震地區(qū)。豎壁頂部厚度不宜小于 150 mm，豎壁底部厚度應(yīng)由計(jì)算確定，不宜小于 250 mm。 4. 其它形式擋土墻 擋土墻形式還有很多，例如衡重式擋土墻、地下連續(xù)墻式現(xiàn)澆混凝土擋土墻、土釘式擋土墻、錨桿式擋土墻、排樁式擋土墻等，本文不再詳細(xì)介紹。此時(shí)若采用扶臂式擋土墻，就可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。輕型擋土墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究等。 國(guó)內(nèi)目前對(duì)鋼筋混凝土扶壁式擋土墻的研究和應(yīng)用較少，特別高度較大的填方區(qū)建筑邊坡工程中的應(yīng)用較少。 4. 完成該扶壁式擋土墻的施工組織設(shè)計(jì) 。 在土中一點(diǎn)處，若某方向平面上所產(chǎn)生的剪應(yīng)力 ? 等于土的抗剪強(qiáng)度，則該點(diǎn)就處于破壞的臨界狀態(tài) 。 土壓力的計(jì)算是個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。 3. 擋土墻的變形和位移 。 依據(jù)： 朗肯土壓力理論是根據(jù)半空間體的應(yīng)力狀態(tài)和土的極限平衡理論得出的土壓力計(jì)算理論之一。 P aHZ03H2c √ K a γ HK aHZ03 HZ( 一) 圖 22 粘性土主動(dòng)土壓力分布 當(dāng) z=H 時(shí) ： 2a a aP H K c K??? （ 24） 在圖中，壓力為零的深度 z0，可由 pa=0 的條件代入式 (24)求得 ： 0 2 acz K?? （ 25） 在 Z0 深度范圍內(nèi) Pa 為負(fù)值，但土與墻之間不可能產(chǎn)生拉應(yīng)力，說(shuō)明在 Z0 深度范圍內(nèi)，填土對(duì)擋土墻不產(chǎn)生土壓力。 當(dāng)滑動(dòng)土楔 ABC 向下滑動(dòng)，處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，土楔上作用有以下三個(gè)力 : 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 1. 土楔 ABC 自重砰，當(dāng)滑裂面的傾角 ? 確定后，由幾何關(guān)系可計(jì)算土楔自重； 2. 破裂滑動(dòng)面 BC 上的反力 R，該力是由于楔體滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的土與土之間摩擦力在 BC 面上的合力，作用方向與 BC 面的法線的夾角等于土的內(nèi)摩擦角 ? ?；瑒?dòng)面 BC是假設(shè)的，因此 ? 角是任意的。式子（ 215）成為： 2 2 211 ( 45 )2 2 2aaP H K H t g ???? ? ? (216) 沿墻高度分布的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度 Pa 可通過(guò)對(duì)式 (2 一 14)微分求得 aazdPP zKdz ??? （ 217） 圖 24 庫(kù)倫主動(dòng)土壓力分布 由此可知，主動(dòng)土壓力強(qiáng)度沿墻高呈三角形分布，主動(dòng)土壓力沿墻高和墻背的分布圖形如圖 24 所示。 ? ? ? ?? ? ? ?2222c o sc o ss ins in1)c o s (c o s)(c o s21?????? ?? ???????????????????? HPa 式中： r 、 ? 為 分別為填土的重度與內(nèi)摩擦角； ? 為 墻背與鉛直線的夾角。 圖 42 墻面板跨中及扶肋彎矩圖 3. 1. 2 豎直彎矩 墻面板在土壓力的作用下，除了產(chǎn)生上述的水平彎矩外，將同時(shí)產(chǎn)生沿墻高方向的豎直彎矩 。 將上述荷載在墻踵板上引起的豎向應(yīng)力疊加，即可得到墻踵板的計(jì)算荷載。 3. 3. 2 剪力和彎矩 懸臂梁承受兩相鄰扶肋的跨中至跨中長(zhǎng)度 WL 與墻面高度 1H 范圍內(nèi)的洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 土壓力。沿墻高可分為幾個(gè)區(qū)段進(jìn)行配筋，但區(qū)段不宜分得過(guò) 多。 3. 4. 2 墻踵板 墻踵板頂面 布置 橫向水平鋼筋，是為了墻面板承受豎直負(fù)彎矩的鋼筋得以發(fā)揮作用而設(shè)置的。 3. 4. 3 墻趾板 同 墻面板 的配筋設(shè)計(jì)。 4. 1 主要尺寸的擬定 本設(shè)計(jì)工程條件：某工程要求擋土高度為 8. 5m，墻后地面均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值按 2=13 /kq KN m 考慮，墻后填土為砂類土，填土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值 35k? ? ，填土重度 317 /m K N m? ? ，墻后填土水平，無(wú)地下水。 4. 4 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 穩(wěn)定力矩： 1 1 2 21 4 4 1 . 5 8 3 8 4 . 5 6 2 . 5 3 3 7 6 . 4 8 3 . 8 82 6 6 1 . 2z k k k a z fM G x G x E xk N m? ? ?? ? ? ? ? ?? 傾覆力矩： 1 9 6 . 2 3 3 . 2 8 5 6 4 4 . 6q k a x fM E z k N m? ? ? ? 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 2 6 6 1 . 2 4 . 1 3 1 . 66 4 4 . 6zklqkMK M? ? ? ? 4. 5 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算 豎向力之和： 121 4 4 3 8 4 . 5 6 3 7 6 . 4 89 0 5 . 0 4k k a zN G G EkN? ? ?? ? ??? 抗滑力： 0 . 3 5 9 0 5 . 0 4 3 1 6 . 8N k N? ? ? ?? 滑移力： kN? 31 1 3saxNK E?? ? ? ?? 滿足抗滑移穩(wěn)定性要求。距離墻頂 0~ 區(qū)間 的立板計(jì)算可參照進(jìn)行。 4. 7. 1 立板設(shè)計(jì) 1. 土壓力計(jì)算 立板荷載 均考慮墻后靜止土壓力。 用墻踵的豎直面作為假想墻背，計(jì)算得主動(dòng)土壓力系數(shù) 3522t a n ( 4 5 ) t a n ( 4 5 ) 0 . 2 7 122kK a ?? ? ? ? ? 根據(jù)抗滑移穩(wěn)定要求計(jì)算得： ( )23 () ( 13 17 ) 71 5 ( 13 17 ) 8q H H K akBBqHkm???????? ? ? ? ? ??? ? ?? 取 23 5 .0B B m?? 其中： 230 .3 , 5 .2 5B m B m?? 22( 0 . 5 )( 1 3 9 . 2 0 . 5 1 7 9 . 2 ) 0 . 2 7 12 2 7 . 3 8a x kE q H HkN???? ? ? ? ? ?? 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 229. 2 1 9. 213 9. 2 17 9. 22 2 3113 9. 2 17 923. 81 3zm? ? ? ? ? ??? ? ? ?? 1 2 3231. 6 1 ()( ) ( ) 21. 6 19 6. 23 3. 81 3 1 5. 05. 0 ( 13 17 9. 2) 21. 08 7 0axKEzB B BB B q H?? ? ?????? ? ?? ? ?? ? ? 計(jì)算結(jié)果為負(fù)，說(shuō)明僅為了保證穩(wěn)定性的要求，不需要設(shè)置墻趾板，但為了減少墻踵板配筋及使地基反力趨于均勻，取。各層鋼筋上端應(yīng)按不需此鋼筋的截面再延長(zhǎng)一個(gè)鋼筋錨固長(zhǎng)度，必要時(shí)，可將鋼筋沿橫向彎人墻踵板的底面。 墻踵板頂面和底面縱向水平受拉筋，承受墻踵板在扶肋兩端的負(fù)彎矩和跨中正彎矩。每跨中部 2L/3 范圍內(nèi)按跨中的最大豎直負(fù)彎矩配筋，靠近扶肋兩側(cè)各 L/6 部分按 最大負(fù)彎矩的一半 配筋。 3. 4. 1 墻面板 1. 水平受拉鋼筋 墻面板的水平受拉鋼筋分為內(nèi)、外側(cè)鋼筋兩種。 2. 由于在荷載作用下墻面板與墻踵板有相反方向的移動(dòng)趨勢(shì)，即在墻踵板根部產(chǎn)生與墻面板豎直負(fù)彎矩相等的橫向負(fù)彎矩 。 圖 43 墻面板彎矩沿墻高和墻縱向分布圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 3. 2 墻踵板設(shè)計(jì)計(jì)算 3. 2. 1 計(jì)算模型與計(jì)算荷載 墻踵板可視為支