【文章內容簡介】 (1 /20 1/5) H B3=(1 /4 1 /2)H （ a） 平面圖； （ b)橫斷面圖 圖 21 扶壁式擋土墻構造（單位 cm） 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 14 2． 3． 3 土壓力的計算 ?????? 圖 22 主動土壓力計算圖 其中 8?? ， 31?? ， ? ? ??? 。 如圖 2所示，扶壁式擋土墻墻背垂直， BC 為開挖后的土坡坡面，作為第一破裂面， BC與垂直方向的夾角為 25度， ADBC 即為破裂棱體。這個棱體作用著三個力，即破裂棱體的自重 W，主動土壓力的反力 Ea，破裂面的反力 R。其中 Ea 的方向與墻背成 ? 角，由工程地質條件所給得 ? =08 ，且偏于阻止棱體下滑的方向。 R的方向與破裂面法線成 ?角，同樣偏于阻止棱體下滑的方向。由于棱體處于平衡狀態(tài)，因此力的三角形閉合。從力的三角形中可得： c o s ( )s in ( )E a W ?????? ? 式中 31 8 39? ? ?? ? ? ? ? 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 15 根據(jù)前面計算得的穩(wěn)定坡角，此處的擋墻后填土坡度擬定為 25度，填土的重度為 /kN m ,則： 01 / 2 ( ) 1 / 2 c o s 2 5A D B CS a b h A E A C? ? ? ? ? 其中 3 , 3 9 .6 2 5 7 .4 8 , 9 .6a m b tg m h m? ? ? ? ? ?。 , b AC m?? 所以，算得 BCS ? 。 主動土壓力反力 0000c o s ( 2 5 3 1 ) 5 9 7 . 7 6 /s in ( 2 5 3 9 )E a W k N m????。 2． 3． 4 墻面板設計計算 墻面板計算通常取扶肋中到扶肋中或跨中到跨中的一段為計算單元，視為固支于扶肋及墻踵板上的三向固支板，屬于超靜定結構，一般作簡化近似計算。計算時，將其沿墻高或墻長劃分為若干單位寬度的水平板條與豎向板條，假設每一個單位條上作用均布荷載，其大小為該條單位位置處的平均值，近似按支承于扶肋的連續(xù)板來計算水平板條的彎矩和剪力，按固支于墻底板上的剛架梁來計算豎向板條的彎矩。 墻面板的荷載僅考慮墻后主動土壓力的水平分力，而墻自重、土 壓力豎向分力及被動土壓力等均不考慮。 其中土壓應力為： 2/ 1 59 6 / 62 .26 /hke Ea H k N m? ? ? 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 16 圖 23 墻面板簡化土應壓力圖 0 .5 4 / 1 1 2 .9 7pi hk i ie h H h? ? ? ?（ 0 1/ 4hi H?? ） 31 .13pi hke? ?? （ 1 / 4 3 1 / 4H hi H?? ） 0. 5 4( 9. 6 4 ) / 1 12 .9 7 ( 9. 6 )pi hke hi H hi? ? ? ? ? ?（ 3 / 4 1 1H hi H??） 2. 水平內力 根據(jù)墻面板計算模型，水平內力計算簡圖如圖 24所示。 各內力分別為： 支點負彎矩： 221 1 / 1 2 1 / 1 2 3 1 .1 3 4 .0 5 5piM l k Nm?? ? ? ? ? ? ? ? 支點剪力： / 2 l kN??? 跨中正彎矩： 222 1 / 20 1 / 20 31 .1 3 4. 0 33piM l k Nm?? ? ? ? ? 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 17 邊跨自由端彎矩： 30M ? 其中， l 為扶肋間凈距。 1 /121 /201 /121 /201 /12c)b)a)lhi 圖 24 墻面板的水平內力計算 a) 計算模型； b)荷載的作用圖； c) 設計彎矩圖。 墻面板承受的最大水平正彎矩及最大水平負彎矩在豎直方向上分別發(fā)生在扶肋跨中的 1/2H1 處和扶肋固支處的第三個 H1/4 處，如圖 25所示。 設計采用的彎矩值和實際彎矩值相比是安全的，如圖 4c)所示。例如，對于固端梁而言，當它承受均布 荷載時，其跨中彎矩應為2/24pil? ，但是，考慮到墻面板雖然按連續(xù)梁計算，然而它們的固支程度并不充分，為安全起見，故設計值按式 212 20piMl??確定。 3．豎直彎矩 墻面板在土壓力的作用下，除了上述的水平彎矩外，將同時產生攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 18 沿墻高方向的豎直彎矩。其扶肋跨中的豎直彎矩沿墻高的分布如圖 5所示。負彎矩出現(xiàn)在墻杯一側底部 H1/4 范圍內，正彎矩出現(xiàn)在墻面一側，最大值在第三個 H1/4 段內，其最大值可近似按下列公式計算： 豎直負彎矩： hkM e H l?? 4 k N m? ? ? ? ? ? ? b)a) abcacbdeH1/4 圖 25 墻面板跨中及扶肋處的彎矩圖 a)跨中彎矩 b)扶肋處彎矩 豎直正彎矩： 3 / 4 17. 93hkM e H l k Nm? ? ? 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 19 沿墻長方向（縱向），豎直彎矩的分布如圖 6 所示，呈拋物線形分布。設計時，可采用中部 2l/3 范圍內的豎直彎矩不變，兩端各 l/6范圍內的豎直彎矩較 跨中減少一半的階梯形分布。 b)ll/62 l/3l/6MDMD/2a)+MDM D/ 4H1H1/4H1/2H1/4 圖 26 墻面板豎直彎矩圖 a)豎直彎矩沿墻高分布； b)豎直彎矩沿墻縱向分布 l’ 的確定 扶肋外外懸臂節(jié)長 l’ ，可按懸臂梁的固端彎矩與設計用彎矩相等求得，即： 2 39。 21 / 12 1 / 2p i p iM l l???? 39。 l m?? 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 20 2． 3． 5 墻踵板設計計算 1. 計算模型和計算荷載 墻踵板可視為支承于扶肋上的連續(xù)板，不計墻面板對它的約 束，而視其為鉸支。內力計算時，可將墻踵板順墻長方向劃分為若干單位寬度的水平板條，根據(jù)作用于墻踵板上的荷載，對每一個連續(xù)板條進行彎矩，剪力計算，并假定豎向荷載在每一連續(xù)板條上的最大值均勻作用在板條上。 作用在墻踵板上的力有：計算墻背間與實際墻背的土重 W1；墻踵板自重 W2；作用在墻踵板頂面上的土壓力豎向分力 W3；作用在墻踵板端部的土壓力豎向分力 W4；由墻趾板固端彎矩 M1 的作用在墻踵板上引起的等代荷載 W5；以及地基反力等，如圖所示。 為了簡化計算，假設 W3 為中心荷載， W4 是懸臂端荷載 Ety 所引起的，實際應力呈虛 線表示二次拋物線分布，簡化為實線表示的三角形分布； M1 引起的等代荷載的豎向應力近似地假設成圖 7 所示的拋物線形，其重心位于距固支端 5/8B3 處，以其對固支端的力矩與M1 相平衡，可得墻踵處的應力 1 /w MB? ? 。 將上述荷載在墻踵板上的引起的豎向應力疊加，即可得到墻踵板的計算荷載。由于 墻面板對墻踵板的支撐約束作用，在墻踵板與墻面板的銜接處，墻踵板沿墻長方向板條的彎矩為零，并向墻踵方向變形逐漸增大。故可近似假設沿墻踵板的計算荷載為三角形分布，最大值在踵點處。如圖 27所示。 各部分應力計算： 1 1 3( ) 1 4 .2 ( 9 .6 3 2 5 ) 1 5 6 .1 8W H B tg tg k N? ? ?? ? ? ? ? ? ? 23 24 t k N??? ? ? ? 33 sin3BW E B ?? ? ，其中 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 21 3BE 是作用在 BC 面上的土壓力，所以 25 tg m? ? ? ?。 22c os c os c osc os 7c os c os c osaK? ? ??? ? ??????? 所以， 223 11 1 4 . 2 1 0 . 3 0 . 4 8 7 3 6 6 . 8 3 /22BaE H K k N m?? ? ? ? ? ? 所以， 33 sin3BW E B ?? ? 3 6 6 .8 3 s in 2 5 5 1 .6 83 .0 kN??? 4 32 sintW E B ?? ?， 其中 tE 是作用在 CD 表面上的土壓力，所以 10 3 25 tg m? ? ? ? 同樣的 ? 所以， 2211 1 4 . 2 1 1 . 4 0 . 4 8 7 4 4 9 . 3 6 /22taE H K k N m?? ? ? ? ? ? 所以，4 32 sintW E B ?? ?2 4 4 9 . 3 6 s in 2 5 1 2 6 . 63 . 0 kN???? 墻踵 板固端處的計算彎矩 M1： 2111 1 1 2[ 3 ( ) ( 2 ) ( ) ]6 i h p jBBM t t B? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?，其中 maxmin NMAW? ?? 6N kN? 21 (1 3 ) ? ? ? ? ? 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 22 2 2 211 1 4 . 3 3 . 0 866W a b m? ? ? ? ? 0 4 . 3 36 8 8 . 0 6 ( ) 4 4 7 . 2 422M N e k N m? ? ? ? ? 所以 maxmin NMAW? ?? 3 0 5 . 21 4 . 86 8 8 .0 6 4 4 7 .2 44 .3 3 .0 8 k P a? ? ? 即 12305 .2 。 Pa k Pa???? 求得 1 139 .185M kN m? 15 2231 3 9 .1 8 52 .4 2 .4 3 7 .13w M k P aB? ? ? ? ? ? 所以 1 2 3 4 5 2w w w w w w? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 15 8 51 .68 12 37 .1 14 .8 36 6 k Pa? ? ? ? ? ? ? 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 23 M1E tye)d)c)5/8 B3σWB3σW5B3σW5B3b)E B3 yσW3B3σ1σ2EtEB3EB3E tyW3W2W1M1DCBA25176。B3BH 圖 27 墻踵板計算荷載圖式 a) 墻踵板受力圖； b) 3ByE 對墻踵板的作用； c)tyE 對墻踵板的作用； d)M1 對墻踵板的作用； e)墻踵板法向應力總和 上述中： 3BE —— 作用在 BC 面上的土壓力（ kN）； tE —— 作用在 CD面上的土壓力（ kN）； M1—— 墻趾板固端處的計算彎矩（ kNm） 。 ,h??—— 墻后填土和鋼筋混凝土的容重（ Kn/m） 。 3t —— 墻踵板厚度（ m）； 2? —— 墻踵板端處的地基反力 (kPa)。 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 24 墻踵板順墻長方向板條的彎矩和剪力計算與墻面板相同，各內力分別為： 支點負彎矩： 21 1 3 1 9 . 6 812 wM l kN m?? ? ? ? 支點剪力： / 2 4 7 9 .5 2wQ l kN??? 跨中正彎矩： 22 1 1 9 1 .8 020 wM l kN m??? 邊跨自由端彎矩： 3 0M? 3. 橫向彎矩 墻踵板沿墻長方向 （橫向）的彎矩由兩部分組成： （ 1）在圖 7e所示的三角形分布荷載作用下產生的橫向彎矩最大值出現(xiàn)在墻踵板的根部。由于墻踵板的寬度通常只有墻高的 1/3 左右，其值一般較小，對墻踵板橫向配筋不起控制作用，故不必計算此橫向彎矩。 （ 2）由于在荷載作用下墻面板與墻踵板有相反方向的移動趨勢，即在墻踵板根部產生與墻面板的豎直彎矩縱向分布的相同。如圖 26b)所示。 2． 3． 6 扶肋設計計算 攀枝花市主干道沿線工程擋土墻設計 25 a) b) c) 圖 28 扶肋計算圖式 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