混凝土防滑凸榫在浆砌石堤防中的运用

1.概述

在河道堤防结构设计中，浆砌石重力式挡土墙因其结构坚固、占地面积小、投资相对较低等优点被广泛应用。但根据以往工程实践，满足抗滑稳定要求的挡土墙往往断面过宽，体型臃肿，既不美观协调，也不经济。为解决这一问题，可以在挡土墙基底采用防滑凸榫结构，可以大幅度减小挡土墙断面尺寸。凸榫结构相比墙体承受更大的弯曲拉应力和剪应力，为保证结构安全，设计中采用混凝土凸榫。本文对普通浆砌石挡土墙和带防滑凸榫的浆砌石挡土墙进行了计算和对比，并且设计了一种混凝土防滑凸榫和浆砌石墙体的嵌入型式，可以保证墙体和凸榫的连接强度。研究结果表明，采用混凝土防滑凸榫结构的浆砌石挡土墙在抗滑及抗倾稳定满足规范要求下断面尺寸大大减小。

2.防滑凸榫的作用机理及抗滑稳定计算

防滑凸榫是在基础底面设置一个与基础连成整体的榫状凸块，利用凸榫前土体所产生的被动土压力来增加挡土墙的抗滑力，以实现提高挡土墙稳定性的目的。增设防滑凸榫结构的挡土墙抗滑力由竖向荷载产生的摩擦力和凸榫结构的被动土压力组成，其中榫前只有被动土压力，无摩擦力。防滑凸榫尺寸及计算简图如图1所示，抗滑稳定安全系数计算式如下：

式中：KC—抗滑稳定安全系数；

f—底板与堤基之间的摩擦系数；

∑P—作用于墙体上的全部水平力的总和（kN）。

6.1 根据核密度估计法提取的商业中心在等级上与其商业发展水平具有强相关性。商业中心的核密度随着与城市中心距离的增加而衰减，由城市中心圈层向外围圈层逐渐扩散，结果符合客观事实。中心城区作为城市空间发展的传统核心区域，在人口分布、交通可达性、人文环境等商业活动影响因素上具有较大的商业区位优势，仍是城市商业活动最活跃的区域。外围城区的商业中心离散地分布在行政中心，集聚规模总体偏小，且商业中心的核密度低，集聚规模存在显著差异。

3.防滑凸榫的设计

为使榫前被动土楔能完全形成且墙背的主动土压力不因设凸榫而增大，必须将整个凸榫置于前、后墙趾的两包线之内。

如图1所示，防滑凸榫的位置、宽度和高度必须满足以下要求：

式中：—防滑凸榫面处地基土的内摩擦角

图1 防滑凸榫尺寸及计算简图

图2 a 防滑凸榫挡土墙（满足抗滑要求）

4.对比分析

以贵州某河道治理工程为例，将增设防滑凸榫的重力式浆砌石挡土墙和普通重力式浆砌石挡土墙进行稳定计算和对比分析，挡土墙断面型式如图2所示。主要计算条件如下：

墙后填土内摩擦角：35°；

墙后填土容重: 19.0kN/m3；

墙底摩擦系数：0.36；

地基土容许承载力: 250kPa；

运营期现金流的计算是财务模型的另一个重要方面，主要是通过计算项目收入并减去运营成本和税负，加入运营期现金余额的利息，从而获得运营期现金流。通过运营期现金流的计算，可以获得在运营期间投资人在各个时段所能够预计获得的分红金额。除了现金流量表之外，财务模型中还需要计算的是项目损益和资产负债情况。项目损益计算目的是计算税负，并由此计算净收入。项目损益通常是通过项目收入减去运营成本和折旧从而获得息税前利润，减去净利息从而获得税前利润，再减去税负从而获得净利润。资产负债表的作用通常是为了检验计算的正确性，其对现金流量没有直接影响。

由图4可知，柔爆索爆炸推动碎片的加速过程可以分为铅层撞击加速段(对应理论模型的第1和第2阶段)和产物推动加速段(第3阶段)2个阶段。这在一定程度上证明了模型分析的正确性。

墙后水位与墙前水位差：1.5m。

计算结果如表1所示。

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）要求，该工程重力式浆砌块石堤为5级，基本组合工况下土基上挡墙抗滑稳定安全系数允许值为1.2，抗倾覆稳定安全系数允许值为1.4。通过表1计算结果可知，防滑凸榫挡土墙设计满足抗滑稳定要求，而相同断面尺寸下不带防滑凸榫的普通挡土墙抗滑稳定远远无法满足规范要求；满足抗滑要求的普通挡土墙，断面尺寸是防滑凸榫挡土墙的2.7倍。

宋代的瓷器与玉器都有用于礼仪活动、观赏品鉴和日常使用等方面，宋代瓷器与玉器的发展，受到整个宋代社会的经济政治和文化思潮的深刻影响，玉文化与瓷文化反过来渗透在宋代社会的方方面面。玉器和瓷器作为宋代社会中两种关乎生活方式又蕴含精神属性的重要器物，呈现出诸多相类似的特质，甚至达到一种超越其他朝代的高度契合状态。

根据《砌体结构设计规范》（GB 50003-2011），M7.5浆砌块石沿砌体灰缝截面破坏时的弯曲抗拉强度标准值为180kPa，抗剪强度标准值为290kPa。根据《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006），C25混凝土容许完全拉应力为500kPa，容许剪应力为1000kPa。通过对防滑凸榫挡墙的计算，凸榫结构承受的最大弯曲拉应力为424.4kPa，超过浆砌块石弯曲抗拉强度标准值，因此需采用混凝土结构。

图2 b 不带防滑凸榫的挡土墙（不满足抗滑要求）

图2 c 不带防滑凸榫的挡土墙（满足抗滑要求）

表1 计算结果

挡墙型式 项目（基本组合工况） 结果 计算说明抗滑稳定安全系数 1.457图2a满足抗滑稳定要求的防滑凸榫挡墙抗倾稳定安全系数 1.743挡墙断面面积（m2） 12.74凸榫弯曲拉应力（kPa） 424.4凸榫剪应力（kPa） 202.1抗滑稳定安全系数 0.699 与图3a断面尺寸相同下的抗滑效果比较图2b 抗倾稳定安全系数 1.701挡墙断面面积（m2） 12.04图2c抗滑稳定安全系数 1.447 与图3a抗滑效果基本相同下断面尺寸比较抗倾稳定安全系数 2.769挡墙断面面积（m2） 34.10

5.混凝土凸榫与浆砌石墙身的连接

防滑凸榫挡土墙中凸榫承受的被动土压力是保证其抗滑稳定的重要因素，如果凸榫结构和浆砌石墙身的连接不能保证，极易引发挡土墙的滑移破坏。在河道治理堤防填筑施工中，由于工期短、劳动强度大和施工质量波动较大等原因，如果采取简单的混凝土表面凿毛、埋入块石等措施，连接质量可能无法达到要求。因此，混凝土防滑凸榫可以采用伸入浆砌石墙身的嵌入结构并且在表面凿毛处理，可以保证防滑凸榫与浆砌石墙身的整体性，实现抗滑稳定需求。嵌入连接结构如图3所示。

图3 混凝土凸榫嵌入结构简图

6.结论

根据贵州省某河道治理工程实例，研究防滑凸榫挡土墙的作用机理及凸榫设计，并与普通挡土墙在抗滑效果上进行了计算对比，得出结论如下：

（1）防滑凸榫挡土墙在榫前被动土压力下抗滑能力得到了显著提高，相比普通挡土墙断面面积大大减少，河道治理工程浆砌石重力式堤防设计中应优先考虑设置防滑凸榫结构，可以有效节约工程投资。

（2）防滑凸榫结构承受较大弯曲拉应力和剪应力，为保证结构安全，应优先采取混凝土结构。

在建筑空间设计中，应采用智能化技术。智能技术可以通过各种电气设备完善和提高节能控制，从而降低建筑能耗、调节室内空间的温度和湿度，提高室内环境的舒适性。由此可见，智能化技术是绿色节能建筑的重要组成部分。

（3）为保证凸榫与挡墙的连接强度和整体性，可以采用嵌入式结构。

图6中可以看出，当泊松比和长径比较小时，相对压强保持相对平稳，仅在较小范围内增大；当泊松比和长径比增大到一定程度后，随着泊松比和长径比的增大，相对压强急剧增大。表明模孔结构能显著影响挤压制粒成型所需的挤出力，进而影响制粒能耗和设备的使用寿命。随着模孔长径比的增加所需的挤出压强呈指数形式增长，长径比过大将显著提高制粒能耗，反之长径比过小又可能导致制粒条件不满足，颗粒无法成型。因此，根据物料特性选择合适的环模结构尺寸是确保满足制粒成型条件的同时有效降低制粒能耗的重要途径。

参考文献：

[1]尉希成.支挡结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1995．

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50286-2013,堤防工程设计规范[S].北京:中国计划出版社,2013．

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50003-2011，砌体结构设计规范[S]北京:中国计划出版社,2012．

[4]中华人民共和国铁道部.TB10025-2006,铁路路基支挡结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2006．