61.土压力和挡土墙总结
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挡土墙 |
分类: 结构工程专业 |
在做过的物流仓库项目中,周边基本都有一圈挡土墙。之前做过的项目中,景观高差、防火路堤、地下室也有涉及挡土墙和土压力计算的内容。有关基本的理论计算,收集资料如下:
结构形式
大多数挡土墙是靠自重和部分回填土重量来抵御由于土压力造成的倾覆力矩和滑动力而保持稳定。
60年代以前最常见的有重力式、薄壁式(悬臂式、扶臂式)等结构形式。60年代以后发展有各种轻型挡墙,如锚杆挡墙、加筋土挡墙和多层锚定板挡墙等新形式。
重力式挡墙 完全依靠墙身的自重来抵抗墙后的土压力以维持稳定,用块石或混凝土构筑而成。这种挡墙在中国使用最为广泛。但在地基软弱或墙身较高、土压力较大的情况下,修建重力式挡墙是不经济的。
薄壁式挡墙 有悬臂式、扶壁式两种,都是用钢筋混凝土水平板与垂直板连接而成(扶壁式尚有扶壁连接)。一般适用于路堤填土。这类挡墙的圬工重量虽不大,但因为有水平板上的土重,也足以抵抗土压力。
锚杆挡墙 60年代以后,挡土墙逐渐向轻型化、拼装化及施工机械化发展,并有了新的锚杆技术,可以将钢拉杆锚固在天然边坡中以承受拉力,保持墙身稳定,因而发展有多种不同类型的 锚杆挡土墙(图2a)。
加筋土挡墙 60年代在法国首创,依靠拉筋与填土之间的相互摩阻力以保持墙身稳定(图2b)。
多层锚定板挡墙 70年代在中国首创,依靠埋设在填土中的多层锚定板抗拔力以保持墙身稳定(图2c)。
挡墙设计 主要包括:选择结构形式。根据地质条件(包括回填土性质)、挡墙高度及作用荷载情况,从施工条件、材料来源和经济的角度选择其形式,并根据一般经验初步选定断面尺寸。确定作用荷载。其中最主要的荷载就是土压力。此外,还有作用于墙顶及地面的荷载,如车辆荷载及机械动荷载等,并可能有水压力、冰压力和地震荷载(见荷载)。检算挡土墙的强度和稳定性。墙身强度检算应根据墙身材料分别按砌体结构、混凝土结构等有关计算方法进行。墙的稳定检算包括:地基承载力检算,倾覆检算和滑移检算。必要时还应进行地基浅层破坏稳定性检算。
地基承载力检算 要求墙踵的基底压应力最小值不出现负值( σhttp://a3.att.hudong.com/38/11/01000000000000119081136971338_s.gif不超过1.2【σ】,并要求基底总压力的偏心距离不超过土质基底宽的1/6或岩石基底宽度的1/4。
倾覆检算 以墙趾为计算力矩的支点,分别计算产生倾覆作用的力矩( MO)和抵抗倾覆的力矩(Mr)。要求Mr≥1.5MO。
滑移检算 以挡墙基底为滑移面,分别计算平行于基底的滑移作用力( Pax)和垂直于基底的法向力(W + Pay),要求f(W + Pay)≥1.3Pax。式中f为基底摩擦系数,粘性土f=0.25~0.35,砂土f=0.30~0.40;W 为挡墙重量。
地基浅层破坏稳定性检算 一般按圆弧法检算(见 土坡稳定分析)。如基底有不利的节理裂隙面倾向陡坎或谷坡时,则可用折线滑裂面检算。
排水措施 挡土墙后面通常要有排水措施,因为大量雨水渗积在填土里面,会使土的容重增大,抗剪强度降低,从而作用于墙上的土压力增大。在寒冷地区积水,还会结冰,产生冰胀力。为使墙后积水迅速排出,应在墙身布置直径为100~150毫米、间距为2~3米的泄水孔,为防止泄水孔堵塞,应在墙后设置用渗水材料或土工纤维材料等构成的反滤层。
回填土料 修筑挡土墙时,应尽量选择无粘性土作为回填料,因这种土的抗剪强度受含水量影响小,较稳定,而且渗透系数较大,有利排水。原则上不允许采用淤泥、有机土及含有杂物的土作为回填土料。回填土必须分层夯实,并按有关标准控制压实密度,这是保证挡土墙稳定的重要条件。回填土压实达一定干容重(见路基填土压实),才能具有较大的抗剪强度,产生较小的主动土压力。
重力式挡墙
薄壁式挡墙
锚杆挡墙
多层锚定板挡墙
挡墙设计
地基承载力检算
倾覆检算
滑移检算
地基浅层破坏稳定性检算
排水措施
回填土料
有关土压力计算:
静止土压力用于例如地下室外墙的情况或对变形有严格要求的挡墙情况;
主动土压力用于计算挡土墙的情况;
被动土压力,是墙压土的情况。较少存在。[鉴于水利水电工程中很少遇到挡土建筑物向填土方向位移的情形,且被动土压力一般对建筑物有利,加之不易准确计算,因此,水工建筑物设计一般不予考虑,而将它作为安全储备。}
1、静止土压力
挡土墙的刚度很大,在土压力作用下不产生移动或转动,墙后土体处于静止状态,此时作用在墙背上的土压力称为静止土压力。
例如地下室外墙受到的土压力。
当挡土墙在土压力作用下,不产生任何位移或转动,墙后土体处于弹性平衡状态,此时墙背所受的土压力称为静止土压力。
2、挡土墙向外(或向前)移动,使墙后土体的应力状态达到主动极限平衡状态时,填土作用在墙背的土压力。
挡土墙向背离填土方向移动的适当距离,使墙后土中的应力状态达到主动极限平衡状态时,墙背所受到的土压力。称为主动土压力。
3、被动土压力
当挡土墙在外力作用下,向填土一侧移动,这时作用在墙上的土压力将由静止土压力逐渐增大,当墙后土体达到极限平衡,土体开始崩裂,出现连续滑动面墙后土体向上挤出隆起这时土压力达到最大值。称为被动土压力。
挡土墙上的土压力按照墙的位移情况可分为静止、主动和被动三种。静止土压力是指挡土墙不发生任何方向的位移,墙后土体施于墙背上的土压力;主动土压力是指挡土墙在墙后土体作用下向前发生移动,致使墙后填土的应力达到极限平衡状态时,墙后土体施于墙背上的土压力;被动土压力是指挡土墙在某种外力作用下向后发生移动而推挤填土,致使墙后土体的应力达到极限平衡状态时,填土施于墙背上的土压力。
经济型方面,在山区地盘,比较狭窄,重力式挡土结构的基础宽度较大,影响土地的开发利用,对于高大挡土墙,往往也是不经济。
对于重力式挡土墙的稳定性验算,主要由抗滑移性控制,而现实工程中倾覆稳定破坏的可能性又大于滑动破坏。

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