【原】加筋墙设计基本原理

加筋墙是一种在土中加入拉筋形成复合结构或复合材料，用以改善土体变形性能和提高土体稳定性的柔性挡墙。主要应用于地形较为平缓的填方地段，而较少应用于挖方或地形坡度较陡的地段。其主要由面板（包括各种形式的刚性、柔性面板）、填料和拉筋组成。

图1 两种常用的不同形式加筋墙

一、加筋墙的主要应用特点

1、加筋墙施工简单便捷，劳动强度较小而施工速度较快。

2、作为柔性结构，加筋墙可适应一定范围内的地基或自身结构变形，故而也是一种较好的抗震结构。

3、加筋墙可以依据不同的需求，设置不同的坡率和不同的外观，故而可有效节约土地的占用和美化景观。

4、加筋墙工程与扶壁式挡墙、重力式挡墙等相比，工程造价相对较低。

二、加筋墙设置基本原理

1、摩擦加筋原理

填土和其他外力产生的土压力，通过与面板连接的拉筋拉力进行平衡。而拉筋的产生通过土体与拉筋之间的摩擦力实现的。即：在土体密实度和拉筋设置合理的条件下，上、下层的拉筋在外拉力作用下，筋体与土体之间产生摩阻力形成的抗拔力，使筋体之间的土体产生土拱效应。在整个墙体多个连续的土拱作用下，实现拉筋对土的摩阻力对土压力的平衡。

图2 拉筋间土拱效应示意图

2、假粘聚力原理

加筋土作为一种复合材料，拉筋可有效约束或平衡竖向应力σ1作用下使土体产生侧向膨胀的拉力，即拉筋的约束力相应于对土体施加侧加力⊿σ3。这在土体加筋前后内摩擦角φ没有发生变化的情况下，土体力学性能的改善正地土体“粘聚力”所致。

图3 加筋土摩尔库伦理论分析示意图

三、加筋墙构造要求

1、加筋体的横断面形式多采用矩形，即拉筋在土体一定深度范围内长度是相同的。且筋体长度不应小于3m和不小于0.4H。

2、斜坡地段的加筋体横断面形式可采用倒梯形，即拉筋随填土深度的增加而变小，这种断面形式符合库化破裂面。

3、宽大平场地段的加筋体横断面形式可采用正梯形，即拉筋随填土深度的增加而变大，这种断面形式符合重力式挡墙的断面形式。

4、加筋墙高度大于12m时，应设置平台予以分级。

四、加筋墙内部稳定性分析

依据假定的破裂面的形态、土压力、材料形式和密度、墙体变形要求等，加筋墙内部稳定性主要采用应力分析法和楔形体平衡分析法两大类。

1、应力分析法

应力分析法假定墙顶至在某一填土深度（一般为6m左右）范围内处于弹性平衡状态，而在其下深度土体处于主动极限平衡状态，墙体绕墙顶旋转变形引发破坏。其理论基础为朗金理论，视加筋墙为复合材料。筋体多采用高模量、高强材料。

图4 应力分析法示意图

2、楔形体平衡分析法

楔形体平衡分析法假定主动土压力系数沿墙高不变，墙体绕墙趾旋转变形引发破坏。其理论基础为库仑理论，视加筋墙为复合结构。筋体采用高模量、低密度布置形式，或低模量筋带及墙高大于12m时，宜采用楔形体平衡分析法。

图5 楔形体平衡分析法示意图

五、加筋墙外部稳定性分析

加筋墙外部稳定性主要包括地基承载力、墙体的抗滑、抗倾覆、整体稳定性等的计算分析。

1、加筋墙虽然属于柔性结构，对地基有着较好的适应能力，但应将沉降量控制在一定范围内，尤其是对差异沉降。这样控制标准需依据不同的工程要求和不同的规范执行。

2、抗滑稳定性主要验算加筋墙在墙背推力作用下，墙体与地基之间摩擦力形成的抗滑力能否平衡。

3、抗倾覆稳定性主要验算加筋墙在墙背推力作用下，墙体抵抗墙身绕墙趾转动倾覆的能力。

4、整体稳定性主要是核查加筋墙是否存在与地基一起滑移的可能，主要采用圆弧滑动面进行分析验算。