【正文】 .6 5 1 .5 07 5 7 .1 7? ? ? 所以滿足抗傾覆穩(wěn)定性的要求。 2211 1 4 . 2 9 . 6 0 . 4 5 2 9 4 . 4 522aaE H K k N?? ? ? ? ? ?（查得 Ka=） 以墻踵板的板端豎直面作為假想墻背，則： 0si n 31 151. 66a y aE E k N? ? ? 0c o s 3 1 2 5 2 .3 9ax aE E k N? ? ? 所以 0 . 5 ( 5 3 6 . 4 1 5 1 . 6 6 ) 1 . 3 6 1 . 3 02 5 2 . 3 9cK ??? ? ?（查得基底摩擦系數(shù)為 ） 故抗滑移穩(wěn)定性滿足要求。 （ 1） 抗滑移穩(wěn)定性驗(yàn)算 擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性是指在土壓力和其他的荷載作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑移穩(wěn)定系數(shù)表示，即作用于擋土墻的抗滑力與實(shí)際下滑力之比。 19 2． 3． 7 容許應(yīng)力驗(yàn)算 扶壁式擋土墻的驗(yàn)算內(nèi)容包括抗滑移穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性，基底應(yīng)力及合力偏心距的驗(yàn)算。在土壓力1HE 中，作用在 AB 面上的土壓力的水平分力作用下，產(chǎn)生的剪力和彎矩為： 0( ) c oshi w aQ hi L h K???? 2 01 ( 3 ) c o s6h i i w i aM h L h h K?? 當(dāng) 1hi H? 時(shí)的 11HHQM和 ： 1 1 10. 5 c os 25H w aQ H L H K?? ? ? c os 25? ? ? ? ? ? ? ? 21 1 11 c o s 2 56H w aM H L H K?? ? ? 21 1 4 .2 9 .6 4 .6 9 .6 0 .4 8 7 c o s 2 56? ? ? ? ? ? ? kN m? 如圖所示，計(jì)算長(zhǎng)度 Lw,按下式計(jì)算，且 212wL b B?? 。 2． 3． 6 扶肋設(shè)計(jì)計(jì)算 載 a) b) c) 圖 28 扶肋計(jì)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形梁的翼緣板，18 如圖 28a)所示，翼緣板的有效計(jì)算寬度由墻頂向下逐漸加寬，如圖 28a),b)所示，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，只考慮墻背主動(dòng)土壓力的水平分力，而扶肋和墻面板的自重以及土壓力的豎向分力忽略不計(jì)。 （ 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)生與墻面板的豎直彎矩縱向分布的相同。 17 墻踵板順墻長(zhǎng)方向板條的彎矩和剪力計(jì)算與墻面板相同，各內(nèi)力分別為： 支點(diǎn)負(fù)彎矩： 21 1 3 1 9 .6 812 wM l kN m?? ? ? ? 支點(diǎn)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(zhǎng)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(chǎn)生的橫向彎矩最大值出現(xiàn)在墻踵板的根部。 ,h??—— 墻后填土和鋼筋混凝土的容重（ Kn/m） 。 Pa k Pa???? 16 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? ? ? ? ? ? ? M1E tye)d)c)5/8 B3σWB3σW5B3σW5B3b)E B3 yσW3B3σ1σ2EtEB3EB3E tyW3W2W1M1DCBA25176。 各部分應(yīng)力計(jì)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 15 3BE 是作用在 BC 面上的土壓力，所以 25 tg m? ? ? ?。故可近似假設(shè)沿墻踵板的計(jì)算荷載為三角形分布，最大值在踵點(diǎn)處。 將上述荷載在墻踵板上的引起的豎向應(yīng)力疊加，即可得到墻踵板的計(jì)算荷載。 作用在墻踵板上的力有：計(jì)算墻背間與實(shí)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。 l m?? 2． 3． 5 墻踵板設(shè)計(jì)計(jì)算 1. 計(jì)算模型和計(jì)算荷載 墻踵板可視為支承于扶肋上的連續(xù)板，不計(jì)墻面板對(duì)它的約束，而視其為鉸支。 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 14 4. 扶肋外懸臂長(zhǎng)度 l’ 的確定 扶肋外外懸臂節(jié)長(zhǎng) l’ ，可按懸臂梁的固端彎矩與設(shè)計(jì)用彎矩相等求得，即： 2 39。負(fù)彎矩出現(xiàn)在墻杯一側(cè)底部H1/4 范圍內(nèi)，正彎矩出現(xiàn)在墻面一側(cè)，最大值在第三個(gè) H1/4 段內(nèi)，其最大值可近似按下列公式計(jì)算： 豎直負(fù)彎矩： hkM e H l?? 4 k N m? ? ? ? ? ? ? 13 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? ? ? 沿墻長(zhǎng)方向（縱向），豎直 彎矩的分布如圖 6 所示，呈拋物線形分布。 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(shí)產(chǎn)生沿墻高方向的豎直彎矩。 設(shè)計(jì)采用的彎矩值和實(shí)際彎矩值相比是安全的，如圖 4c)所示。 12 1 /121 /201 /121 /201 /12c)b)a)lhi 圖 24 墻面板的水平內(nèi)力計(jì)算 a) 計(jì)算模型； b)荷載的作用圖； c) 設(shè)計(jì)彎矩圖。 其中土壓應(yīng)力為： 2/ 1 59 6 / 62 .26 /hke Ea H k N m? ? ? 圖 23 墻面板簡(jiǎn)化土應(yīng)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(nèi)力 根據(jù)墻面板計(jì)算模型，水平內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 24所示。計(jì)算時(shí)，將其沿墻高或墻長(zhǎng)劃分為若干單位寬度的水平板條與豎向板條，假設(shè)每一個(gè)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(jì)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(jì)算豎向板條的彎矩。 主動(dòng)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????。從力的三角形中可得： c o s ( )s in ( )E a W ?????? ? 式中 31 8 39? ? ?? ? ? ? ? 根據(jù)前面計(jì)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? ? ? ? ? ?。 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。這個(gè)棱體作用著三個(gè)力，即破裂棱體的自重 W，主動(dòng)土壓力的反力 Ea，破裂面的反力 R。 9 ? 2020 ≧ 20 L (1/10 1/4)L H1 H B1 B2 B3 ≧ 30 B1=(1 /20 1/5) H B3=(1 /4 1 /2)H a) b) 圖 21 扶壁式擋土墻構(gòu)造（單位 cm） a) 平面圖； b)橫斷面圖 2． 3． 3 土壓力的計(jì)算 ?????? 圖 22 主動(dòng)土壓力計(jì)算圖 10 其中 8?? ， 31?? ， ? ? ??? 。 2． 3． 2 截面尺寸擬定 根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》及工程地質(zhì)條件，此扶壁式擋土墻墻高擬定為 H=10m,分段長(zhǎng)度為 20m,扶肋間距 L=4m,扶肋寬度 。墻趾板寬宜為墻高的 1/20— 1/5，墻 底板板端厚度不小于 。 墻面板寬度和墻底板的厚度與扶肋間距成正比，墻面板頂寬不得小于 ，可采用等厚的垂直面板。 2． 3． 1 墻身構(gòu)造設(shè)計(jì) 扶壁式擋土墻墻高不宜超過 15m，一般在 9— 10m 左右，段長(zhǎng)度不宜大于 20m，扶肋間距應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性要求確定，一般為 1/4— 1/2 墻高，每段中宜設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上的扶肋，扶肋厚度一般為扶肋間距的 1/10— 1/4，但不應(yīng)該小于 。 最終確定擋土墻的尺寸：頂寬 ,底寬 。 6 .0X2 圖 21 重力式擋土墻的截面尺寸圖 2． 2． 1 土壓力計(jì)算 墻體自重 W = (1 . 0 5 . 0 ) 9 2 4 6 4 8 /2 K N m? ? ? ? 根據(jù)擬建擋土墻的條件漿砌塊石，查得墻背摩擦角為 (1/3 ~1/ 2)? ，此處取 12 ，墻后填土傾斜， ? =25 ， 31 , 0???? 則查表可知主動(dòng)土壓力系數(shù) Ka=,墻后填土選擇為黃土，容重為 ~,取為 kN/m3 。重力式擋土墻多用漿砌片石砌筑，缺乏石料地區(qū)有時(shí)可用混凝土預(yù)制塊作為砌體，也可直接用混凝土澆筑，一般不配鋼筋，或只在局部范圍配置少量鋼筋，這種擋土墻形式簡(jiǎn)單，施工方便，可就地取材，適用性強(qiáng)，因而應(yīng)用廣泛。 顯然，所得的穩(wěn)定坡角較小，與實(shí)際條件中約為 60 度的邊坡相距甚大，因此該土坡是不穩(wěn)定的，為了得到一個(gè)穩(wěn)定的土坡，若不采取擋墻支護(hù)，則需要放緩坡，而實(shí)際的工程地質(zhì)條件給定的坡高較高，放緩坡所需要的挖方量巨大，明顯不經(jīng)濟(jì)，所以放緩坡不合適，必須采取擋墻支護(hù)。均質(zhì)的無粘性土坡顆粒間無粘聚力，只要坡面上的土體能保持穩(wěn)定，那么整個(gè)土坡便是穩(wěn)定的。 由設(shè)計(jì)給定的工程地質(zhì)條件可知，擬建的擋土墻后土體為松散的碎礫石土，其粘聚力為零，即該土 坡為無粘性土土坡，必須按照無粘性土土坡的穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行分析。凡軟粘土、成塊的硬粘土、 膨脹土和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時(shí)或雨季吸水膨脹將產(chǎn)生額外的土壓力，導(dǎo)致墻體外移，甚至失去穩(wěn)定，故不能用作墻的回填土。細(xì)砂、粉 砂、含水量接近最佳含水量的的粉土、粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土，如當(dāng)?shù)責(zé)o粗顆粒，外運(yùn)不經(jīng)濟(jì)。本設(shè)計(jì)采用此類型的填土，且回填土粘聚力等于零，墻后填土分層夯實(shí)，以提高填土質(zhì)量。卵石、礫砂、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角較大，主動(dòng)土壓力系數(shù)小，則作用在擋土墻上的土壓力就小，從而節(jié)省工程量，保持穩(wěn)定性。擋土墻設(shè)計(jì)中希望土壓力越小越好，這樣可以減小墻的斷面，節(jié)省土石方量，從而降低造價(jià)。為了確保設(shè)計(jì)的節(jié)約經(jīng)濟(jì)，科學(xué)合理，將對(duì)這兩種擋土墻形都進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定其結(jié)構(gòu)形式，以及所用材料、截面尺寸、配筋等，然后進(jìn)行造 價(jià)工程量的比較分析，最終確定一種最佳方案作為施工設(shè)計(jì)。 1． 5 支擋結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì) 4 該路基支擋工程的總體方案是：在保證工程質(zhì)量的前提下，盡可能地優(yōu)化方案，節(jié)約支擋結(jié)構(gòu)的造價(jià)，降低施工難度，加快施工進(jìn)程。墻背填土的重度為 3/kNm ,墻背摩擦角取為 8 度，基底摩擦系數(shù)為 ,碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值等于 800 kPa。10m黃土紅層軟巖風(fēng)化物高速公路 圖 1 地形地質(zhì)條件圖 設(shè)計(jì)資料： 黃土覆蓋厚度 黃土性質(zhì)：含水率 9%14