路肩式挡土墙的抗滑稳定性怎么算

2025-02-06 19:07:42

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回答1：

　　一、计算模块

　　本模块用于用户对新规范的条文规定还不太熟悉，拟定挡墙的断面尺寸缺少经验时，由软件自动计算确定挡土墙断面尺寸的情况。软件根据用户输入的墙高、墙面坡度，少数几何尺寸及必要的地基与路基参数按截面强度、基底应力和偏心距、滑动稳定和倾覆稳定四个控制条件进行计算，以一定步长调整基底倾斜角、基础宽高、挡墙背坡和墙顶宽等几何尺寸，在同时满足四项控制条件下，自动寻找一个圬工体积最小的断面尺寸,计算完毕后向用户提供一个经济但又能满足规范要求的临界断面尺寸供选择使用。

　　二、验算模块
　　本模块适用于有一定设计经验的挡土墙设计工程师，挡墙断面尺寸由用户拟定或者用于验算既有挡土墙的安全性。软件对用户输入的挡土墙断面数据按截面强度、基底应力和偏心距、滑动稳定和倾覆稳定四个控制条件进行验算，当某项验算中出现不符合规范规定情形时，软件将给予明确提示并征询用户验算是否继续，验算完毕，软件提供相应的修改数据，否则则直接打印出验算中断时的结果。验算完毕可查看完整的验算过程，并可打印出来进行查阅。

　　三、设计绘图模块
　　本模块运行与AutoCAD2000下，进入AutoCAD2000后，单击挡土墙子菜单项弹出相应的数据输入对话框，完成相应的数据输入。如果单击子菜单项，"断面"，则进入断面设计，根据路线资料，路基资料和各个断面数据自动生成挡墙路段路基横断面，用户只需确定挡墙形式，程序自动按用户给定的步长生成挡墙断面尺寸和各种步长情况下的断面图，最后推荐一个体积最省的断面尺寸及所在位置给用户，用户还可根据实际需要调整该断面及位置。如果用户除了输入挡墙形式外，还输入了填土高度，此时程序认为挡墙位置已定，则马上算出此时满足各种要求的断面尺寸来。确定所有断面尺寸以后单击子菜单项。"立面"即进入立面设计，程序根据路线资料和断面数据绘出挡墙墙址纵向地面线控制点连线、墙顶连线、路基边沿线连线和基础线，同时生成一工具条，通过工具条用户可以根据规范规定、地面线变化、地质资料交互式确定挡土墙起始桩号、分段长度和基础分级长度和级数。立面图确定后单击子菜单项。"平面"进入平面设计，程序根据路线平面设计资料，挡土墙尺寸及分级分段资料，绘出挡土墙平面布置图。最后，绘制分段挡土墙尺寸表和工程数量表。整个设计绘图过程简单明了、快捷且方便，即使有不同设计习惯的单位，用本软件也能很好地完成设计任务。
　　沿海地区挡土墙的设计与稳定计算

　　1　基本情况
　　近年来，沿海地区修建，复建了较多的排水、防潮闸及橡胶坝等挡水建筑物。在运用过程中，出现质量问题较多的是建筑物两岸及上下游的挡土墙。在对22座建筑物的统计中，有20％的挡土墙出现不同程度的沉降、滑坡、断裂、倾斜现象。其主要原因是：1地质条件差，地震及其余震时常出现，地基沉降比较严重。海陆交互相地质经2000年复测沉降值达0．11m。2设计断面不合理，安全系数偏低。3设计阶段对施工质量及关键环节规范不足。因此，选择合理的设计方案和严格的稳定计算是保证挡土墙安全运用的关键。
　　2　挡土墙设计
　　（1）挡土墙的形式
　　工程中基本采用重力式挡土墙，它具有墙背粗糙地基牢，稳定斜坡推力小的特点。墙背倾斜又分为3种形式：直立、前倾、后倾。如图1中的（a）、（b）、（c）所示。
　　（2）挡土墙设计特点
　　沿海地区地基大部分呈流塑状态，以上3种结构型式很难满足设计规范要求。经过实践，我们选择了薄壁变异式挡土墙，如图1中的（d）所示，即在原重力式挡土墙的基础上，减小壁厚，加大基础面积。这样不仅减小了自身重量，还具有安全稳定减少工程投资的特点。
　　
3　薄壁变异式挡土墙的结构及稳定计算
　　（1）墙体自重
　　计算简图如图2所示。
　　其中W——墙体自重
　　W——墙体自重加上墙后土的重量
　　（2）墙侧向土压力
　　水平地震作用下的总土压力P′：
　　P′=（1±KhCuCatgφ）P′　（1）
　　式中“＋”和“ ”号分别对应于主、被动土压力
　　Cu——综合影响系数，取1／4
　　Ca——地震动土压力系数，查系数表得4．75
　　Kh——水平向地震系数，与设计烈度有关，7°以下取0．1，8、9度分另取0．2和0．
　　P——静力土压力
　　P=1／2rH2Ka　（2）
　　式中r ——土的容重
　　H ——挡土墙的总高度
　　Ka——静土压力系数。通过试验求得松砂土为0．4密砂土为0．7，粘土为0．5，也可用近似公式计算　　Ka=1 sinφ′　（3）
　　式中φ′——填土的内摩擦角
　　P′作用在基底以上1／2H（矩形）或1／3H（三角形），作用方向与水平方向夹角为β：
　　β=ε＋φO　（4）
　　式中ε——挡土墙背连线与竖直墙的夹角
　　φO——墙背面与土之间的内摩擦角，竖直混凝土墙背面 φO=1／3φ′～1／2φ′
　　（3）挡土墙抗倾覆抗滑动计算
　　采用规范公式：
　　式中b ——基底倾覆与墙体形心水平距离
　　a ——基底倾覆点与土压力作用点距离
　　Ex、Ey ——土压力的水平、竖直分力
　　h ——土压力形心作用点与基底垂直距离
　　μ ——挡土墙基底摩擦系数
　　采用上述公式要考虑设计、施工、使用阶段分别计算，取最不利阶段值。
　　（4）挡土墙基底应力计算
　　式中A——墙底面积；
　　W——墙底面积对墙底垂直方向轴的面积矩W=bL2／b　（8）
　　MO——最大变矩
　　MO=1／2qL2　（9）
　　式中q——荷载
　　L——集中荷载作用点与转动点之距
　　（5）挡土墙最薄弱断面强度计算
　　取墙趾最不利断面，按《钢筋混凝土结构设计规范》（TJ10—74）公式Mmax=1／2qL2　AO=KM／bh2O•RW进行强度配筋计算（强度计算略）。
　　4　挡土墙的稳定计算实例
　　（1）基本参数，见图2。
　　墙后无粘性土的容重γ=1．8t／m3，内摩擦角φO=30°，粉土地基取摩擦系数μ=0．28，Ka=0．7。
　　（2）墙侧向土压力大小、方向、作用点1静土压力P=17．035t／m；2侧向土压力P1=18．203t／m（主动土压力）；作用点高度h=1／2×5．2=2．6m；a=1．34＋tg44°×3．47=4．69m；β=44°＋1／3 φ1=54°（与水平面夹角）。
　　（3）抗倾覆、稳定计算
　　由以上公式求得：Ex=10．7t／m，Ey=14．73t／m，W=12．98t（取单位长度），W1=57．05t。挡土墙面积F=5．193m2，重心距b为2．087m。
　　Kq=3．45>1．5满足规范要求。
　　Kh=1．88>1．35满足设计要求。
　　5　计算过程中应注意的问题及处理方法
　　（1）薄壁变异式挡土墙抗滑稳定计算时，会出现小于允许值的现象，此时应检查是否加上了墙背契形土的重量。
　　（2）当地基应力值偏大时，也可采取拉锚锁定的方式，减小水平推力。具体做法是：在墙体H／2高度处设拉锚筋与填土侧的锚块连接，锚块尺寸为1．5×0．75×0．2m，取上下两个摩擦面，摩擦系数为0．2，锚块上填土厚度为2．0m，则每个锚块可增加2．0t的摩擦阻力，有效地改善了地基应力值和抗滑的问题。
　　（3）设计阶段对施工阶段的工程质量提出具体要求：1基础开挖后要及时填筑，以免因地基回弹产生负面影响。2墙背侧反滤层及排水口要保证其体积及粒径要求，防止土、料混合使用。3混凝土钢筋保护层和混凝土标号应满足抗冻、抗渗的要求，以免因断面较小、受冻融影响腐蚀损坏。
　　
　　

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