【文章內(nèi)容簡介】 平衡結(jié)合在一起，能夠考慮巖土材料的層次體系及筋土之間的非線性影響因素；能夠模擬不同工況下的加筋土結(jié)構(gòu)的工作機理和破壞性狀；經(jīng)濟性高，在一定條件下也具有很高可靠性。由于計算中需要的加筋體本構(gòu)關(guān)系和相應(yīng)的參數(shù)確定有很大困難，盡管有限元分析法有諸多優(yōu)點，但該方法被用于設(shè)計的情況并尚不多見[26]。 內(nèi)部穩(wěn)定性分析計算加筋土擋墻設(shè)計的重點在于內(nèi)部穩(wěn)定性分析，特別是拉筋拉力的計算。由于加筋土的特性，外部失穩(wěn)而致使結(jié)構(gòu)破壞的情況一般很少發(fā)生，因此，研究加筋土的內(nèi)部穩(wěn)定性問題，一直是研究人員關(guān)注的重點。內(nèi)部穩(wěn)定性分析包括拉筋拉力計算、拉筋強度檢算，以及拉筋長度（包括錨固長度和非錨固長度）的確定，以確保拉筋在最大拉力作用下不被拉斷或拔出。本文設(shè)計計算按照《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（TB 101252006）和《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 501112006）推薦的方法，進行加筋土擋墻的相關(guān)設(shè)計計算。 土壓力計算前面已經(jīng)闡述了加筋土擋墻的構(gòu)造與設(shè)計原理。在加筋土擋墻設(shè)計計算中，土壓力是作用在面板上的一個主要力系。作用在加筋土擋墻面板上的水平土壓力，為墻后填料和墻頂荷載產(chǎn)生的水平土壓力與之和，即。 墻后填料產(chǎn)生的土壓力墻后填土產(chǎn)生的土壓應(yīng)力，根據(jù)下式計算： （41） 當(dāng)時 當(dāng)時 式中 —填土產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力（KPa）； —填土重度（KN/）； —墻頂填土距第層墻面板中心的高度（m）； —擋土墻內(nèi)深處的土壓力系數(shù)； —靜止土壓力系數(shù)； —主動土壓力系數(shù)； —填土綜合內(nèi)摩擦角（176。）。 —墻頂以上填土高度（m）；—墻高與之和 由填土產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力分布 墻頂荷載產(chǎn)生的土壓力 墻頂荷載產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力，根據(jù)規(guī)范推薦的方法，采用彈性理論采用下式計算[16]： （42）式中 —荷載產(chǎn)生水平土壓應(yīng)力（KPa）； —荷載邊緣至墻背的距離（m）； —荷載換算土柱高（m）； —荷載換算寬度（m）。 因此，對于路肩擋土墻，作用在墻背上的土壓應(yīng)力為： （43） 墻后填土總地震土壓力墻后填土總地震土壓力根據(jù)庫倫理論公式計算，在考慮地震力作用影響時，計算中將填土的參數(shù)修改成地震作用下填土的參數(shù)。 （44） 主動土壓力系數(shù) （45）地震主動土壓力 （46）式中 —土體綜合內(nèi)摩擦角（176。）； —修正后的土體綜合內(nèi)摩擦角（176。）； —墻背與土體之間的摩擦角（176。）； —修正后的墻背與土體之間的摩擦角（176。）； —土體重度（）； —修正后的土體重度（）； —地震角（176。）； —主動土壓力系數(shù)； —墻背傾角（176。）；俯斜時取正，仰斜時取負； —墻背土體表面的傾角（176。）； —地震主動土壓力（KN）； —墻高（m）。 地震土壓力與豎直方向的夾角為。 主動土壓力計算圖示 作用在拉筋上的豎向壓應(yīng)力計算計算填料與拉筋之間的摩擦阻力時，需確定該處的豎向壓應(yīng)力，則填料和拉筋之間單位面積上的摩擦阻力為，等于填料自重和墻頂填土自重豎向壓應(yīng)力與荷載引起的豎向壓應(yīng)力之和。即按下式計算： （47） 式中 —第層面板所對應(yīng)拉筋上的垂直壓應(yīng)力（KPa）； —計算點至荷載中線的距離（m）；。由于是隨距離變化的值，所以根據(jù)上式計算出的豎向土壓力沿拉筋長度分布是不同的。在實際設(shè)計計算時，可取線路中心線下、拉筋末端和墻背三點應(yīng)力得的平均值作為計算值。 荷載引起的豎向壓應(yīng)力 地震力計算作用在擋土墻第截面以上墻身質(zhì)心處的水平地震力為： （48）式中 —第截面以上墻身質(zhì)心處的水平地震力（KN）； —水平地震作用修正系數(shù)；，非巖石地基取 ； —水平地震作用沿墻高增大系數(shù)；墻高不大于12m時，； —地震峰值加速度（）； —第截面以上墻身的質(zhì)量（t）。 拉筋拉力計算拉筋拉力由水平土壓力乘以系數(shù)計算，如式（49）、（410）： （49） （410） 式中 —第層面板所對應(yīng)拉筋的計算拉力（KN）； —第層面板所承受的側(cè)向壓力（KN）； —第層面板所承受的地震側(cè)向壓力（KN）； —拉筋拉力峰值附加系數(shù)， ～ ； 、—拉筋之間的水平和垂直間距（m）。 拉筋抗拔力計算拉筋抗拔力計算中，由于拉筋厚度遠小于其寬度和長度，故可以忽略拉筋側(cè)面產(chǎn)生的摩擦力，只可根據(jù)拉筋上、下兩面所產(chǎn)生的摩擦力按下式計算： （411） 式中 —拉筋抗拔力（KN）； —拉筋寬度（m）； —拉筋有效錨固長度（m）； —拉筋與填料之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)抗拔試驗確定；當(dāng)沒有試驗據(jù)時， ～ 。 拉筋長度的確定拉筋總長度包括無效長度（非錨固長度）和有效長度（錨固長度）。拉筋的無效長度 （412） 拉筋有效長度 （413）拉筋總長度 （414） 拉筋抗拔穩(wěn)定檢算對于路肩墻，計算拉筋的抗拔穩(wěn)定性時。拉筋的抗拔穩(wěn)定性包括全墻和單板的抗拔穩(wěn)定性。墻頂?shù)暮奢d在一定填土深度處，既有水平作用力，也有豎向作用力，兩者對拉筋的抗拔穩(wěn)定性效果正好相反。因此，計算拉筋抗拔穩(wěn)定性時應(yīng)包括有荷載和無荷載兩種情況。，困難時可適當(dāng)減小。拉筋抗拔穩(wěn)定性由拉筋抗拔穩(wěn)定系數(shù)來評價，其值計算式如下：全墻抗拔穩(wěn)定系數(shù) （415）單板抗拔穩(wěn)定系數(shù) （416） 拉筋抗拉強度檢算拉筋容許抗拉強度根據(jù)式（48）計算，拉筋容許拉應(yīng)力根據(jù)式（49）計算。在拉筋抗拉強度檢算時，應(yīng)滿足拉筋最大拉力不大于拉筋抗拉強度，拉筋拉應(yīng)力不大于拉筋容許拉應(yīng)力。拉筋容許抗拉強度 （417）拉筋拉應(yīng)力 （418） 式中 —拉筋極限抗拉強度（KN）； —拉筋考慮鋪設(shè)時機械損傷、材料蠕變、化學(xué)及生物破壞等因素時的影響系數(shù)；； —各分墻段拉筋層的最大拉力（KN）； —拉筋拉應(yīng)力（KPa）； —扣除預(yù)留銹蝕量后的各分墻段拉筋截面面積（）； —拉筋容許應(yīng)力提高系數(shù)； —拉筋容許拉應(yīng)力（KPa）。 墻面板內(nèi)力檢算在墻面板內(nèi)力檢算時，視板內(nèi)側(cè)土壓力強度為均布荷載，墻面板為簡支梁或懸臂梁，進行豎向軸心受壓、橫向和豎向截面彎矩和剪力檢算，然后根據(jù)求解的內(nèi)力情況進行配筋計算。 換算均布荷載根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（）[27]，當(dāng)墻面板的長邊與短邊之比大于或等于2時，按短邊為跨度計算板的內(nèi)力，否則應(yīng)按雙向板計算。按下式將面板內(nèi)側(cè)土壓力換算成均布荷載： （419）式中 —面板內(nèi)側(cè)土壓力（KN）； —拉筋水平方向間距（m）； —拉筋豎直方向間距（m）。 軸心受壓一般地，如果擋土墻不是太高，墻面板采用合適等級的混凝土預(yù)制時，面板不會發(fā)生軸心受壓破壞。在必要的檢算時，只可檢算最底層面板的截面壓應(yīng)力，確保其不超過面板軸心抗壓強度。 彎矩和剪力假設(shè)面板在中心位置連接一根拉筋，板的跨度為，把面板視為拉筋連接處固定的懸臂梁，計算截面彎矩和剪力。彎矩和剪力的最大值均發(fā)生面板中間截面，分別為 和。如果一個面板連接多根拉筋，則依實際情況計算面板內(nèi)力。a）均布荷載b）彎矩圖c)剪力圖 面板受力圖 面板計算截面彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力應(yīng)分別滿足式（420）、（421）的條件。 （420） （421） 式中 —計算截面處的彎矩（KN?m）；