2012巖土工程師考試輔導(dǎo):山區(qū)公路擋土墻設(shè)計(jì)淺析2

　　3擋土墻的選型$lesson$

　　3.1材料選擇

　　漿砌片石擋土墻取材容易，施工簡(jiǎn)便，適用范圍比較廣泛。山區(qū)公路中，石料資源較為豐富，在擋土墻高≤10米時(shí)，因地制宜，采用漿砌片石砌筑，可以較好地滿足經(jīng)濟(jì)、安全方面的要求。

　　3.2截面形式選擇

　　根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)類型及其特點(diǎn)分析，當(dāng)墻高<5時(shí)，采用重力式擋土墻，可以發(fā)揮其形式簡(jiǎn)單，施工方便的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于山區(qū)公路地面橫坡比較陡峭，若采用仰斜式擋土墻，會(huì)過多增加墻高，斷面增大，造成浪費(fèi)，采用俯斜式擋土墻會(huì)比較經(jīng)濟(jì)合理。一般在路塹墻、墻趾處地面平緩的路肩墻或路堤墻等情況下，才考慮采用仰斜式擋土墻。當(dāng)墻高≥5且地基條件較好時(shí)，采用衡重式擋土墻，可以有效地減小截面，節(jié)省材料。

　　3.3位置選擇

　　在挖方邊坡比較陡峭時(shí)，采用路塹擋土墻，可以降低邊坡高度，減少山坡開挖，避免破壞山體平衡;在地質(zhì)條件不良情況下，還可以支擋可能坍滑的山坡土體。

　　對(duì)于采用路肩擋土墻或路堤擋土墻，應(yīng)結(jié)合具體條件考慮，必要時(shí)應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。因?yàn)槁返虛跬翂Τ惺芎奢d較大，受力條件較為不利，截面尺寸也較大，所以錄路堤墻與路肩墻的墻高或截面污工數(shù)量較為接近，基礎(chǔ)情況相仿時(shí)，采用路肩墻比較有利。

　　4土壓力的計(jì)算

　　擋土墻設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理，關(guān)鍵是正確地計(jì)算土壓力，確定土壓力的大小、方向與分布。土壓力計(jì)算是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，它涉及墻身、填土與地基三者之間的共同作用。計(jì)算土壓力的理論和方法很多。由于庫(kù)倫理論概念清析，計(jì)算簡(jiǎn)單，適用范圍較廣，可適用不同墻背坡度和粗糙度、不同墻后填土表面形狀和荷載作用情況下的主動(dòng)土壓力計(jì)算，且一般情況下計(jì)算結(jié)果均能滿足工程要求，因此庫(kù)倫理論和公式是目前應(yīng)用最廣的土壓力計(jì)算方法。

　　4.1庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算公式及計(jì)算簡(jiǎn)圖

　　主動(dòng)土壓力計(jì)算公式：

　　Eα=1/2γH2Ka

　　式中：Eα――主動(dòng)土壓力(KN)，γ――土的容重(KN/m3)，H――擋土墻高(m)，Ka――庫(kù)倫主動(dòng)土壓力系數(shù)。

　　《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)?路基》中，以庫(kù)倫理論為基礎(chǔ)，按墻后填土表面的形狀和車輛荷載分布情況的不同，推導(dǎo)出各種情況下的主動(dòng)土壓力計(jì)算公式，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況查表計(jì)算。

　　4.2第二破裂面土壓力的計(jì)算

　　在擋土墻設(shè)計(jì)中，當(dāng)墻背或假想墻背的傾角α1或α’1大于第二破裂面的傾角αi，或作用于墻背或假想墻背的土壓力對(duì)墻背法線的傾角δ’小于或等于墻背摩擦角δ時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)第二破裂面，這種情況下，應(yīng)按破裂面出現(xiàn)的位置來求算土壓力。

　　對(duì)于一般常用的俯仰式擋土墻，不會(huì)出現(xiàn)第二破裂面，對(duì)于衡重臺(tái)較寬的衡重式擋土墻，則較易出現(xiàn)第二破裂面。各種邊界條件的第二破裂面主動(dòng)土壓力計(jì)算公式詳見《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)?路基》。

　　因此設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)先采用試算的方法，判別第一破裂面出現(xiàn)的位置，計(jì)算破裂角，并根據(jù)計(jì)算所得的第二破裂面傾角判斷是否會(huì)出現(xiàn)第二破裂面，然后再選用合適的公式計(jì)算主動(dòng)土壓力。

　　5擋土墻的穩(wěn)定驗(yàn)算及強(qiáng)度驗(yàn)算

　　擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)保證其在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動(dòng)和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強(qiáng)度、基底應(yīng)力小于地基承載力和偏心距不超過容許值。因此在擬定墻身斷面形式及尺寸之后，應(yīng)進(jìn)行墻的穩(wěn)定及強(qiáng)度驗(yàn)算。擋墻的驗(yàn)算方法有二種：一種是采用分項(xiàng)安全系數(shù)的極限狀態(tài)法，另一種是總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法。目前國(guó)內(nèi)多數(shù)應(yīng)用容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)擋土墻。下面是采用容許應(yīng)力法進(jìn)行擋土墻驗(yàn)算的簡(jiǎn)介。

　　5.1滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算

　　擋土墻沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc應(yīng)不小于1.3。計(jì)算公式為：

　　Kc=(W+Ey)f/Ex

　　式中：W――擋土墻自重，衡重式時(shí)，包括衡重臺(tái)上的土重(KN)，Ex，Ey――主動(dòng)土壓力的水平和垂直分力(KN)，f――基底摩擦系數(shù)。

　　設(shè)計(jì)中，為增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，常將基底做成向內(nèi)傾斜，以增大滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)?；仔逼缕露纫话悴怀^1:5。

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