【導(dǎo)讀】袃蒁莆羈袂膁薁袇袁芃莄螃袀莆薀蠆罿肅莂薅罿膈薈袃羈莀莁衿羇蒂蚆螅羆膂葿蟻羅芄蚄薇羄莆蕆袆羃肆蚃螂肅膈蒆蚈肂芁蟻薄肁蒃蒄羃肀膃芇衿聿芅薂螅肈莇蒞蟻肇肇薀薆肇腿莃裊膆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肅薇蚃膃芆蒀膂莈蚅袈膁蒀蒈螄膁膀蚄蝕螇節(jié)蒆薆袆蒞螞襖裊肄蒅螀裊膇蝕螆襖荿薃螞袃蒁莆羈袂膁薁袇袁芃莄螃袀莆薀蠆罿肅莂薅罿膈薈袃羈莀莁衿羇蒂蚆螅羆膂葿蟻羅芄蚄薇羄莆蕆袆羃肆蚃螂肅膈蒆蚈肂芁蟻薄肁蒃蒄羃肀膃芇衿聿芅薂螅肈莇蒞蟻肇肇薀薆肇腿莃裊膆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肅薇蚃膃芆蒀膂莈蚅袈膁蒀蒈螄膁膀蚄蝕螇節(jié)蒆薆袆蒞螞襖裊肄蒅螀裊膇蝕螆襖荿薃螞袃蒁莆羈袂膁薁袇袁芃莄螃袀莆薀蠆罿肅莂薅罿膈薈袃羈莀莁衿羇蒂蚆螅羆膂葿蟻羅芄蚄薇羄莆蕆袆羃肆蚃螂肅膈蒆蚈肂芁蟻薄肁蒃蒄羃肀膃芇衿聿芅薂螅肈莇蒞蟻肇肇薀薆肇腿莃裊膆節(jié)蕿螁膅莄莂蚇膄肅薇蚃膃芆蒀膂莈蚅袈膁蒀蒈

　　

【正文】 下： （ 1）筋帶拉斷引起的破壞，如圖 a）所示； （ 2）筋帶拔出引起的破壞，如圖 b）所示； （ 3）擋土墻基底滑動破壞，如圖 c）所示； （ 4）擋土墻傾覆破壞，如圖 d）所示； （ 5）基礎(chǔ)沉降破壞，如圖 e）所示； （ 6）連接件斷裂破壞，如圖 f）所示。 a) b） c) d) e) f） 圖 26 加筋土擋墻的破壞模式 破裂面的確定 基于摩擦原理的把拉筋和填土分開考慮的設(shè)計計算方法相對簡捷，在實際工程中得到廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計也采用了此種設(shè)計計算方法。在這種方法中，加筋土擋墻面板后填料中的破裂面的形狀和位置是確定拉筋截面和長度的重要依據(jù)?，F(xiàn)行設(shè)計理論對破裂面的類型和位置的假定只要有以下四種，即直線型、對數(shù)螺旋線型、折線型和復(fù)合型，見圖 27. a）直線型 b）對數(shù)螺旋線型 c）折線型 d）復(fù)合型 圖 27 破裂面形式 設(shè)計計算中破裂面通常選用折線型的 法。現(xiàn)行加筋土相關(guān)設(shè)計規(guī)范的 折線法確定破裂面有兩種： 《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ TB100252021 ）所推薦的確定方法如圖 28 a）所示，破裂面上部 2H 取墻后 處的豎直面，下部 2H 取墻腳與 的連線 [16]。 《公路路基設(shè)計規(guī)范》（ JTGD302021）的 折線法豎直部分取在墻后 處，破裂面下部的斜面為和水平面成 45 /2??? 的斜面 [17]，如圖 38 b）所示。 破裂面將墻后的土體分為活動區(qū)（非錨固區(qū)）和穩(wěn)定區(qū)（錨固區(qū)）兩部分。 a） b） 圖 28 折線法確定破裂面 加筋土擋墻設(shè)計計算時的基本假定 通過前面所述的設(shè)計原理，加筋土擋墻在設(shè)計計算時可做以下幾點基本假定[18]： （ 1）墻面板承受填料產(chǎn)生的主動土壓力，且每塊面板承受各自相應(yīng)范圍內(nèi)的土壓力，并由連接在墻面板上的拉筋的有效摩擦阻力即抗拔力來平衡； （ 2）擋土墻內(nèi)部加筋體分為活動區(qū)（非錨固區(qū)）和穩(wěn)定區(qū)（錨固區(qū)），這兩區(qū)分界面即為土體的 破裂面。破裂面通常按 折線法來確定?？拷姘寤顒訁^(qū)內(nèi)的拉筋長度 aL 為無效長度；作用于面板上的 土壓力由穩(wěn)定區(qū)與填料之間的摩擦阻力平衡，在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)拉筋長度 bL 為有效長度； （ 3）拉筋與填料之間摩擦系數(shù)在拉筋全范圍內(nèi)相同； （ 4）壓在拉筋有效長度上的填料自重及荷載對拉筋均可產(chǎn)生有效的摩擦阻力。 第 3 章 加筋土擋墻的設(shè)計理論和計算方法 前面講述了加筋土擋墻的設(shè)計原理，即摩擦原理和準粘聚力原理。實踐工程設(shè)計中，通常采用摩擦原理。對于土壓力的計算，一般基于庫倫理論。在考慮地震力時，采用擬靜力法，將地震力動荷載視為作用在加筋土擋 墻上的靜荷載來作設(shè)計計算。 穩(wěn)定性分析計算方法 加筋土擋墻的穩(wěn)定性分為外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性。擋土墻的破壞大多是由失穩(wěn)所造成的，因此，分析加筋土擋墻的穩(wěn)定性，是其設(shè)計的基本前提，對施工亦有很大的指導(dǎo)作用。鐵路和公路設(shè)計規(guī)范規(guī)定加筋土擋墻的設(shè)計計算 [12~13,16]，是根據(jù)加筋土擋墻在外荷載作用下的破壞模式來進行穩(wěn)定性計算與驗算的。通過外部穩(wěn)定性分析計算初步確定拉筋的長度，然后再進行內(nèi)部穩(wěn)定性分析，使其同時滿足內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性。 加筋土擋墻的穩(wěn)定性分析方法通常有定性分析法和定量分析法。定性分析 法研究影響加筋土擋墻動力性能的因素，擋土墻的失穩(wěn)機理和破壞模式，以及借助現(xiàn)有工程和模擬實驗等，來評價地震作用下加筋土擋墻的穩(wěn)定性。此方法雖綜合考慮了影響加筋土擋墻動力性能的多種因素，并且能夠快速的評價擋土墻的穩(wěn)定性，卻不能定量的分析和評價加筋土擋墻的穩(wěn)定性，只可用于指導(dǎo)設(shè)計和施工。 地震作用下加筋土擋墻的計算方法通常有：擬靜力法、數(shù)值法、可靠度分析法、試驗分析法和滑塊法等。其中，擬靜力法和有限單元法是目前主要采用的方法，以下只做此兩種方法的介紹。 擬靜力法 擬靜力法將地震瞬間荷載等效為長期荷載， 視地震慣性力為自重和加速度的乘積，作用在潛在不穩(wěn)定土體的重心上，然后根據(jù)極限平衡理論，將所有作用在潛在不穩(wěn)定土體上的力和力矩進行分解，建立潛在不穩(wěn)定土體的力和力矩平衡方程，求解不穩(wěn)定系數(shù)。不穩(wěn)定系數(shù)與拉筋材質(zhì)、填土參數(shù)、潛在破裂面形狀及位置、地震力等有關(guān)。潛在破裂面的形狀和位置根據(jù)墻后填土的類型和工程經(jīng)驗與實踐的對比，可以簡化為直線型、折線型、雙曲線型和對數(shù)螺旋線型等。 Nouri 等 [16]加筋土擋墻的水平與豎直方向施加擬靜力，發(fā)現(xiàn)水平力對加筋土擋墻 的影響很大，遠遠超過了豎直力的影響。姚令侃等 [10,11]也通過汶川大地震的實地勘察研究，發(fā)現(xiàn)地震作用下，加筋土擋墻的基礎(chǔ)產(chǎn)生橫向位移，附加剪力傳遞到上部砌塊式擋土墻，引起靠近基礎(chǔ)部位的應(yīng)力疊加，導(dǎo)致加筋被被拔出過連接件破壞，產(chǎn)生由上至下的崩解破壞 [10]。蔣建清等 [20]運用擬靜力水平條分法研究了水平力和豎直力下加筋土擋墻的內(nèi)部穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)墻后填土的內(nèi)摩擦角和地震加速度對加筋土擋墻的穩(wěn)定性有顯著影響；柔性材料的抗震性比剛性材料要好。并通過加筋土擋墻的拉筋破壞和填土黏著破壞分析，推導(dǎo)了筋帶臨界長度公式和臨界配筋率 [21]。 擬靜力法計算簡單，是現(xiàn)行《公路加筋土擋墻 設(shè)規(guī)范》（ JTJ 051— 91）采用的設(shè)計方法。但和傳統(tǒng)的極限平衡法一樣，擬靜力法忽略了土與拉筋之間的相互作用 [13]，且采用一些假設(shè)條件，無法計算擋土墻的位移和筋帶的變形。 數(shù)值分析法 將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的受力變化情況用計算機技術(shù)進行模擬，從而分析影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，數(shù)值分析法在現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)分析研究中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得很多理論成果。代表性的數(shù)值分析法為有限元分析法。 有限單元法主要是采用離散化結(jié)構(gòu) ,分片插值位移試函數(shù) ,通過單元勁度矩陣、應(yīng)力矩陣 ,最終分析總結(jié)出結(jié)構(gòu)的受力與變形情況。有限元法的突出 優(yōu)點是適于處理非線性、非均質(zhì)和復(fù)雜邊界等問題 ,而土體應(yīng)力變形分析恰好就存在這些困難問題 ,因此很適宜用有限元法。 蔣鑫等 [22]基于有限元程序 Phase2 軟件平臺，用剪力強度折減法分析了拉筋拉伸模量和拉筋位置對加筋土穩(wěn)定性的影響。李小青等 [23]用 ANSYS 軟件進行加筋土模擬分析研究，發(fā)現(xiàn)加筋可有效的降低負荷土體的側(cè)向水平位移，抑制土體塑性區(qū)的發(fā)展，顯著增加擋土墻的整體抗剪性和穩(wěn)定性；內(nèi)摩擦角的加筋效果要比粘聚力的加筋效果顯著的多，選用內(nèi)摩擦角較大的砂性土可增加加筋效果。程火焰等 [24]通過有限元模 擬地震作用下加筋土動力特性，得出地震荷載下，拉筋應(yīng)力應(yīng)包括靜應(yīng)力和地震動應(yīng)力，當?shù)卣鸺铀俣刃∏页掷m(xù)時間段時，加筋土結(jié)構(gòu)可通過內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整而保持平衡，當?shù)卣鸺铀俣却笄页掷m(xù)時間長時，填土會迅速增大變形，自身強度突然減小，同時伴隨著筋土間摩擦不足或拉筋強度不足，導(dǎo)致拉筋被拔出或拉斷。李海深等 [25]用有限元分析法，建立了加筋土擋墻彈塑性本構(gòu)模型，編制了加筋土擋墻在地震作用下通用數(shù)值計算程序。 有限元分析起步相對較晚， 70 年代后才開始運用該方法預(yù)測加筋土結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)部穩(wěn)定性，并迅速發(fā)展。該方法的優(yōu)勢是將加筋土體變 形協(xié)調(diào)性與應(yīng)力平衡結(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 bL 和非錨固長度 aL ）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 101252021）和《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（ GB 501112021）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 hi? ，為墻后填料和墻頂荷載產(chǎn)生的水平土壓力 ih1? 與 ih2? 之和，即 ihihhi 21 ??? ?? 。 墻后填料產(chǎn)生的土壓力 墻后填土產(chǎn)生的土壓應(yīng)力，其分布曲線如圖 31 所示，根據(jù)下式計算： iiih h??? ?1 （ 31） 當 m6?ih 時 ；6)61(0 iaii hh ??? ??? 當 m6?ih 時 ai ??? 00 sin1 ?? ?? )245(tan 02 ?? ???a 式中 ih1? —