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加筋土挡墙的常用设计方法介绍

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:当有外载作用时,如均布荷载P时,则总垂直向应力为6.2.5.3墙体外部稳定性验算加筋土挡墙外部稳定性验算与重力式挡墙的计算方法相似。将筋材范围内的复合土体视为一刚体按传统方法计算,安全系数应符合FS。

加筋土挡墙的常用设计方法介绍

6.2.5.1 土压力计算

(1)墙面垂直、墙顶土面水平或倾斜的加筋土挡墙,其土面下Zi深度处墙背主动土压力按式(6.12)计算,如图6.8所示。

图6.8 墙面垂直填土倾斜时的墙背土压力计算

式中:pi为墙顶下深处墙背土压力,kPa;γ为墙体填土容重,kN/m;Ka为填土静止土压力系数,Ka Zi为墙顶下深度,m。

(2)作用于墙背(高h)的主动土压力按式(6.13)计算。

式中:h为墙背处填土高度,m;Ea为墙背主动土压力,kN/m2

6.2.5.2 基底垂直压力计算

设墙面的重量忽略。基底垂直应力σvo

式中:V1为墙顶填土重;V2为墙重;FT为土压力,;e为地基反力对墙底线中心的偏心矩。

假定σvo作用在(L-2e)的范围内。当有外载作用时,如均布荷载P时,则总垂直向应力为

6.2.5.3 墙体外部稳定性验算

加筋土挡墙外部稳定性验算与重力式挡墙的计算方法相似。

(1)抗水平滑动的稳定性。这里可能有几种情况:①沿基础面滑动,当基础面的抗剪强度小于加筋土的抗剪强度时;②沿加筋土某一平面滑移;③沿筋材与土某一软弱界面发生滑移。这3种滑移面的公式相似。安全系数按式(6.16)计算,应不小于1.5。

式中:∑pr、∑pd分别为总抗滑力和总滑动力,按式(6.17)计算。

式中:W1、W2、β的符合意义见图6.8;Ea为主动土压力,kN/m;f为墙底面与地基面间的摩擦系数

填土表面有均布荷载作用的情况见图6.9。

图6.9 均布荷载时抗水平滑移核算(地基土指标为γr、φr

式(6.17)中f值应为挡墙填土与地基接触面实际材料(地基土或筋材)间的摩擦系数,应由试验确定。

计算∑pr时不计墙前被动土压力和活荷载引起的抗力。式(6.16)如不满足FS,应加长筋材重新验算,直至满足。

(2)抗深层圆弧滑动稳定性验算。将筋材范围内的复合土体视为一刚体按传统方法计算,安全系数应符合FS。如不满足,应加长筋材或进行地基处理。

(3)地基承载力校核。加筋土挡墙的基底应力及承载力计算时,加筋土挡墙看作刚性墙,按下面方法计算。

1)防止地基整体剪切破坏应符合以下条件。

式中:σv为等效基底压力,kPa;qu为地基极限承载力,kPa;FS为安全系数,要求FS≥1.3。

地基极限承载力按太沙基公式计算。(www.xing528.com)

式中:c为地基土黏聚力,kPa;L为墙底宽度,m;e为墙底面上作用荷载合力的偏心距,m;Nc,Nr分别由土的内摩擦角查取得承载力因数。

2)防止地基局部剪切破坏。仍按式(6.18)和式(6.19)验算,但Nc,Nr应根据修正摩擦角确定。

6.2.5.4 墙体内部稳定性验算

加筋土挡墙的内部稳定验算主要包括:筋材的抗拉断验算和筋材沿土接触面的抗拔出验算。对于土工织物或加筋带有时还进行防止筋材变形过大的验算。

(1)筋材的抗拉断强度验算。

1)第i层筋材的水平拉力。

a.柔性筋材水平拉力按式(6.20)计算:

式中:σv为某层筋材所受覆盖土层压力,kPa;∑Δσv为超载引起的垂直附加应力,kPa;Δσh为水平附加荷载,kPa;Sv为筋材的垂直间距,m;Ka为主动土压力系数。

b.刚性筋材水平拉力仍按式(6.20)计算,但式中的Ka应以Ki代替。Ki按式(6.21)确定,其分布如图6.10所示。

图6.10 刚性筋材挡墙的内部土压力系数

式中:K0为静止土压力系数。

2)第i层强度验算。筋材强度安全应符合式(6.22):

式中:Ta为筋材的容许抗拉强度,kN/m。

(2)第i层筋材的抗拔验算。抗拔安全应符合式(6.23):

式中:Le为筋材的有效长度,即超出填土破坏面的筋材锚固长度,m;f为筋材与周围土的摩擦系数;FS为要求的抗拔安全系数,FS≥1.5。其他符号意义同前。

筋材长度可按下面步骤计算。

1)第i层筋材的总长度按式(6.24)计算:

式中:Le为筋材的有效长度,即锚固段长度,m;La为筋材在填土滑动面以内的长度,即主动段长度,m;Lw为筋材端部包裹长度,应为包裹层厚度与不小于1.2m的转折长度之和,m。

2)第i层Le与La按式(6.25)计算:

如为刚性筋材,La按图6.4(a)确定。

式中:Zi为墙顶下深度,m;φ为填土的内摩擦角,(°)。

为施工方便,不同层的筋材应按要求的最大长度等长度铺设。如从内部稳定要求出发,亦分段采用不等长度,底部较短,顶部较长。

(3)抗变形过大验算。选择加筋材料时,还应考虑将筋材的拉应变控制在一定限值之内,因为过大的拉应变将会影响加筋结构破坏型式,影响加筋土体的应力场和位移场。

不难想象,发生变形过大类型破坏时,筋材应未发生断裂,也未与土体发生完全错动,因此在极限情况下筋材仍与土体协调变形,筋材的拉伸应变εg等于土体的侧向容许应变ε3a。因此,计算筋材的拉伸应变与计算加筋土体的应变和变形是一致的,这将在本章6.2.8中叙述。

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