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当挡土墙的位置、墙高和断面形式确定后，挡土墙的断面尺寸可通过试算的方法确定，其程序是：①根据经验或标准图，初步拟定断面尺寸；⑦计算侧向土压力；③进行稳定性验算和基底应力与偏心距验算；④当验算结果满足要求时，初拟断面尺寸可作为设计尺寸；当验算结果不能满足要求时，采取适当的措施使其满足要求，或重新拟定断面尺寸，重新计算，直至满足要求为止。 一、库仑主动土压力计算 挡土墙是支挡土体的结构物，它的断面尺寸与稳定性主要取决于土压力；挡土墙的位移 情况不同，可以形成不同性质的土压力。当挡土墙受土体侧压力作用向外位移或倾覆时，土压力随之减小，直到墙后土体达到向下滑动的极限平衡状态时．作用于墙背的土压力称为主动土压力；当挡土墙由于外力作用(如拱桥桥台受到拱圈的推力)向土体挤压移动时，土压力随之增大，直到墙后土体达到向上滑动的极限平衡状态时，土体对墙的抗力称为被动土压力；当挡土墙在原来位置面不产生位移时，作用于墙背的土压力称为静止土压力。 路基挡土墙都可能向外位移或倾覆，墙背受到的土压力为主动土压力。对于墙趾前土体 的被动土压力(即墙前土的反推力)，为偏于安全，往往略去不计。 挡土墙承受的主动土压力，一般可按库仑理论计算。库仑土压力理论假定：墙后填土是松散的、匀质的砂性土；墙体产生位移．使墙后填土达到极限平衡状态，将形成一个滑动土楔体ADC，如图2-5-9所示；其滑裂面是通过墙脚的两个平面，一个是墙背AD面．另—个是通过墙脚的AC面；滑动土楔体是一个刚性整体。根据土楔体静力平衡条件，可解出墙背上的土压力。本节结合路基挡土墙的设计，介绍库仑主动土压力计算方法的具体应用。 虑在内摩擦角这一参数内，按砂性土的公式计算其 主动土压力。 可以按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算换算内摩擦角ΨD 值；通常把粘性土的内摩擦角值增大5°~10°。作为换算内摩擦角，或取换算内摩擦角值为 30°~35°。 此法虽然简单，但是，由于影响土压力数值的因素是多方面的，采用上述换算内摩擦角 值，只与某一特定的墙高相适应，对于墙高小于6m的矮墙是偏于安全的，对于墙高大于6m的高墙则偏于危险。因此，对于矮墙尚可采用这个数值，而对于高墙则应按墙高酌情降低换算内摩擦角，最好核实际的c、Ψ值计算粘性土的主动土应力。 1． 力多边形法(数解法) 挡土墙的计算长度，取下述两种长度的较大者： 1．取挡土墙的分段长度(系指两沉降伸缩缝间的距离)，但应不大于15m。 2．取一辆重车的扩散长度，扩散长度可按以下两式计算，但当扩散长度大于15m时，仍用15m(汽车—超20级作用时，重车的扩散长度以不超过20m为度)。 对于汽车—10级或汽车—15级： · B＝4.2十(2a十H)tan30° (2-5-20) 对于汽车—20级和汽车—超20级分别按下式计算： B=5.6+(2a十H)tan30°，B==13.0+(2a十H)tan30° (2-5-21) 式中：B——一辆重车的扩散长度，m； H——挡土墙高度，m； a——挡土墙顶面以上的填料高度,m。 挡土墙上汽车荷载的布置及验算等代均布土层厚度的确定，应符合下列要求： 1．汽车荷载 纵向：当取挡土墙的分段长度时．为分段长度内可能布置的车轮；当取用一辆重车的扩散长度时，为一辆重车。横向：上述L0范围内可能布置的车轮。当为路肩墙时，车后轮外缘应靠墙顶内缘布置；若为路堤墙时，车辆外侧后轮中心至路基边缘的距离应不小于0.5m。 2．验算荷载 荷载应在路面宽度内居中行驶，其等代均布土层厚度规定如下：挂车—100为0.8m，挂车—80为0.64m，履带—50为0.4m(单车道路基为0.67m)。 三、挡土墙稳定性验算 为保证挡土墙在土压力及外荷载作用下，有足够的强度及稳定性，在设计挡土墙时，应验算挡土墙沿基底的抗滑动稳定性．绕墙趾的抗倾覆稳定性，基底应力和偏心距，以及墙身强度等。一般情况下，主要由基底承载力和滑动稳定性来控制设计，墙身应力可不必验算。挡土墙的力学计算取单位长度计算。 (一)作用于挡土墙的力系 挡土墙设计所用的荷裁与荷载组合按交通部部颁标准(JTJ021-89)《公路桥涵设计通用 规范》的规定采用。 当Kc＜[Kc]，表明挡土墙的抗滑稳定性不足，可考虑采用下列措施，以增加其抗滑动 稳定性。 1．采用倾斜基底，设置向内倾斜的基底，可以增加抗滑力和减少滑动力，从而增加抗滑稳定性。基底倾角，对于土质地基不陡于1：5；对于岩石地基不陡于1：3。 2．采用凸榫基础，在挡土墙基础底面设置混凝土凸榫，与基础连成整体，利用凸榫前土体所产生的被动土压力以增加挡土墙的抗滑稳定性。 3．更换基底土层，以增大基础底面与地基之间的摩擦系数。 4．改变墙身断面形式和尺寸，以增大垂直力系，但单纯扩大断面尺寸，收效不大，也不经济。 (三)抗倾覆稳定性验算 墙趾总的稳定力矩与总的倾覆力矩之比称为抗倾覆稳定系数．用K0表示。 从上述分析可知，合力偏心距e0直接影响到基底应力的大小和性质(拉或压)，如e0过 大，即使基底应力小于地基容许承载力，但由于墙趾压应力σ1与墙踵压应力σ2相差过大，亦可能引起基础产生不均匀沉陷，从而导致墙身过分倾斜，为此应控制偏心距。偏心距e0应符合下列要求： 土质地基：eo≤B/6；石质较差的岩石地基：eo≤B/5；坚硬的岩石地基：eo≤B/4。 (五)墙身断面强度计算 重力式挡土墙一般均属于偏心受压，故截面强度应按偏心受压构件进行验算：通常选择一两个控制性断面进行墙身应力和偏心距验算，如墙身底部、二分之一墙高和断面形状突变处。 1．法向应力验算 如图2-5-17所示，断面1—1为验算截面。若截面以上墙背受的主动土压力为E1，其水平与 当墙身断面出现拉应力时．应考虑裂缝对受剪面积的折减。一般情况下，由于墙身截面的切应力远小于其容许值，可不进行这方面的验算。 8 / 8 |
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