理正擋土墻設(shè)計(jì)詳解

1、理正擋土墻設(shè)計(jì)詳解1 第一章 功能概述擋土墻是巖土工程中經(jīng)常遇到的土工構(gòu)筑物之一。為了滿足工程技術(shù)人員的需要，理正開發(fā)了本擋土墻軟件。下面介紹擋土墻軟件的主要功能： 包括13種類型擋土墻重力式、衡重式、加筋土式、半重力式、懸臂式、扶壁式、樁板式、錨桿式、錨定板式、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式、裝配式懸臂、裝配式扶壁、卸荷板式； 參照公路、鐵路、水利、市政、工民建等行業(yè)的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)各個(gè)行業(yè)的要求；可進(jìn)行公路、鐵路、水利、水運(yùn)、礦山、市政、工民建等行業(yè)擋土墻的設(shè)計(jì)。 適用的地區(qū)有：一般地區(qū)、浸水地區(qū)、抗震地區(qū)、抗震浸水地區(qū)； 擋土墻基礎(chǔ)的形式有：天然地基、鋼筋砼底板、臺(tái)階式、換填土式、錨樁式； 擋土墻計(jì)

2、算中關(guān)鍵點(diǎn)之一是土壓力的計(jì)算。理正巖土軟件依據(jù)庫(kù)侖土壓力理論，采用優(yōu)化的數(shù)值掃描法，對(duì)不同的邊界條件，均可快速、確定地計(jì)算其土體破壞楔形體的第一、第二破裂面角度。避免公式方法對(duì)邊界條件有限值的弊病。尤其是衡重式擋土墻下墻土壓力的計(jì)算，過去有延長(zhǎng)墻背法、修正延長(zhǎng)墻背法及等效荷載法等，在理論上均有不合理的一面。理正巖土軟件綜合考慮分析上、下墻的土壓力，接力運(yùn)行，得到合理的上、下墻的土壓力。保證后續(xù)計(jì)算結(jié)果的合理性； 除土壓力外，還可考慮地震作用、外加荷載、水等對(duì)擋土墻設(shè)計(jì)、驗(yàn)算的影響； 計(jì)算內(nèi)容完善土壓力、擋土墻的抗滑移、抗傾覆、地基強(qiáng)度驗(yàn)算及墻身強(qiáng)度的驗(yàn)算等一起呵成。且可以生成圖文并茂的計(jì)算書，

3、大量節(jié)省設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。2 第二章 快速操作指南2.1 操作流程圖2.1-1 操作流程2.2 快速操作指南2.2.1 選擇工作路徑圖2.2-1 指定工作路徑注意：此處指定的工作路徑是所有巖土模塊的工作路徑。進(jìn)入某一計(jì)算模塊后，還可以通過按鈕【選工程】重新指定此模塊的工作路徑。2.2.2 選擇行業(yè)及擋墻形式1適用于公路、鐵路、水利及其它行業(yè)。2擋土墻的計(jì)算項(xiàng)目有十三種供選擇：重力式、衡重式、加筋土式、半重力式、懸臂式、扶壁式、樁板式、錨桿式、錨定板式、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式、裝配式懸臂、裝配式扶壁及卸荷板式擋土墻。圖2.2-2 選擇計(jì)算項(xiàng)目 2.2.3 增加計(jì)算項(xiàng)目點(diǎn)擊【工程操作】菜單中的“增加項(xiàng)

4、目”菜單或“增”按鈕來新增一個(gè)計(jì)算項(xiàng)目。圖2.2-3 工程操作界面2.2.4 編輯原始數(shù)據(jù)當(dāng)計(jì)算項(xiàng)目為重力式擋土墻時(shí)，須錄入或選擇如下參數(shù)：墻身尺寸、坡線土柱、物理參數(shù)、基礎(chǔ)、整體穩(wěn)定性等數(shù)據(jù)，交互窗口如圖2.2-4。圖2.2-4 擋土墻數(shù)據(jù)交互對(duì)話框注意：1. 集中的參數(shù)交互界面，即把幾乎所有的參數(shù)置于一個(gè)界面上，操作簡(jiǎn)單，大大提高了人機(jī)交互的效率，這是理正巖土系列軟件的一個(gè)共性特征。2. 同時(shí)提供了有關(guān)參數(shù)的即時(shí)彈跳說明信息，方便用戶理解參數(shù)的意義。2.2.5 當(dāng)前擋墻計(jì)算在數(shù)據(jù)交互對(duì)話框中設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，點(diǎn)擊【計(jì)算】按鈕來進(jìn)行當(dāng)前題目的計(jì)算；或者單擊【輔助功能】菜單的“計(jì)算”。2.2.6

5、 計(jì)算結(jié)果查詢計(jì)算結(jié)果查詢界面分為左右兩個(gè)窗口，左側(cè)窗口用于查詢圖形結(jié)果，右側(cè)窗口用于查詢文字結(jié)果。圖2.2-5 計(jì)算結(jié)果查詢窗口3 第三章 使用說明3.1 關(guān)于計(jì)算例題的編輯3.1.1 增加例題與刪除當(dāng)前例題1通過【工程操作】菜單的“增加項(xiàng)目”和“刪除當(dāng)前項(xiàng)目”來增加一個(gè)新的例題或刪除當(dāng)前的例題。2“增”或“刪”按鈕增加一個(gè)新的例題或刪除當(dāng)前的例題。點(diǎn)擊“算”按鈕打開當(dāng)前模塊的交互界面。3.1.2 數(shù)據(jù)的讀寫通過【輔助功能】菜單的“讀入數(shù)據(jù)文件”可以將原來保存好的數(shù)據(jù)讀進(jìn)來進(jìn)行計(jì)算；通過【輔助功能】菜單的“數(shù)據(jù)存盤到文件”可以將當(dāng)前例題的數(shù)據(jù)保存在磁盤上。3.1.3 把典型例題加入例題模板庫(kù)

6、實(shí)際工程中會(huì)有一些具有一般代表性的典型例題，當(dāng)完成該例題的數(shù)據(jù)交互后，可通過【輔助功能】菜單中的“將此例題加入模板庫(kù)”把該例題存為例題模板，從而在每次新增例題時(shí)可以重復(fù)調(diào)用該例題的數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上修改少量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。3.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖輔助操作菜單在數(shù)據(jù)交互界面的左側(cè)圖形窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出圖形顯示快捷菜單，使用該菜單可有效的查看計(jì)算簡(jiǎn)圖，可把計(jì)算簡(jiǎn)圖存為DXF格式的文件，用AUTOCAD等圖形編輯器進(jìn)行編輯。3.3 快速查詢圖形結(jié)果3.3.1 選擇輸出圖形結(jié)果1當(dāng)計(jì)算項(xiàng)目為重力式、衡重式、半重力式、懸臂式、扶壁式、卸荷板式、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式抗滑擋土墻時(shí)，圖形查詢輸出如下結(jié)果：1）計(jì)算簡(jiǎn)圖2

7、）土壓力 土壓力（合力及兩個(gè)方向分力）與破裂角關(guān)系曲線； 土壓力Ea沿抗滑擋墻高度分布圖； 破裂面與土壓力簡(jiǎn)圖； 力多邊形簡(jiǎn)圖。2當(dāng)計(jì)算項(xiàng)目為加筋土式時(shí)，圖形查詢輸出如下結(jié)果：1）計(jì)算簡(jiǎn)圖2）土壓力 土壓力（合力及兩個(gè)方向分力）與破裂角關(guān)系曲線； 土壓力Ea沿抗滑擋墻高度分布圖； 破裂面與土壓力簡(jiǎn)圖； 力多邊形簡(jiǎn)圖。3）整體穩(wěn)定結(jié)果圖3當(dāng)計(jì)算項(xiàng)目為樁板式時(shí)，圖形查詢窗口輸出計(jì)算簡(jiǎn)圖。1）計(jì)算簡(jiǎn)圖2）土壓力 土壓力（合力及兩個(gè)方向分力）與破裂角關(guān)系曲線； 土壓力Ea沿抗滑擋墻高度分布圖； 破裂面與土壓力簡(jiǎn)圖； 力多邊形簡(jiǎn)圖。3）內(nèi)力簡(jiǎn)圖：包括位移、彎矩、剪力、土反力等曲線。4當(dāng)計(jì)算項(xiàng)目為錨定板式

8、、錨桿式時(shí)，圖形查詢窗口輸出計(jì)算簡(jiǎn)圖。1）計(jì)算簡(jiǎn)圖2）土壓力 土壓力（合力及兩個(gè)方向分力）與破裂角關(guān)系曲線； 土壓力Ea沿抗滑擋墻高度分布圖； 破裂面與土壓力簡(jiǎn)圖； 力多邊形簡(jiǎn)圖。3）立柱計(jì)算簡(jiǎn)圖：包括荷載、截面尺寸、彎矩、剪力、配筋等圖形。圖3.3-1 衡重式擋土墻計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖圖3.3-2 加筋土式擋土墻計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖圖3.3-3 樁板式擋土墻計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖圖3.3-4 錨桿式擋土墻計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖3.3.2 通過輔助功能菜單查看圖形結(jié)果單擊【輔助功能】菜單中的“查看計(jì)算圖形結(jié)果”項(xiàng)，可查看當(dāng)前例題的圖形結(jié)果。圖3.3-5 查詢計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖3.3.3 圖形查詢輔助工具1圖形查詢工具欄2圖形查詢快捷菜

9、單在圖形結(jié)果查詢窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出圖形查詢快捷菜單，可以方便地查看圖形。3【圖形查詢】菜單3.4 計(jì)算書的編輯修改1當(dāng)計(jì)算目標(biāo)重力式、衡重式、半重力式、卸荷板式、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式抗滑擋土墻時(shí)，計(jì)算書窗口輸出如下結(jié)果：（1）土壓力計(jì)算結(jié)果；（2）滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（3）傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（4）地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算結(jié)果；（5）設(shè)置凸榫時(shí)，凸榫強(qiáng)度驗(yàn)算、寬度設(shè)計(jì)；（6）墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算（不同截面）包括偏心距、壓應(yīng)力、拉應(yīng)力及剪應(yīng)力；（7）基礎(chǔ)強(qiáng)度驗(yàn)算包括懸挑部分主拉應(yīng)力及剪應(yīng)力。注意：公路擋墻增加以下結(jié)果的輸出：1）滑動(dòng)穩(wěn)定方程驗(yàn)算、傾覆穩(wěn)定方程驗(yàn)算結(jié)果；2）墻截面驗(yàn)算采用極限狀態(tài)法時(shí)強(qiáng)度、

10、穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果。2當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為加筋土式擋土墻時(shí)，計(jì)算書窗口輸出如下結(jié)果：（1）土壓力計(jì)算結(jié)果；（2）滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（3）傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（4）地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算結(jié)果；（5）內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算；（6）外部穩(wěn)定性驗(yàn)算；注意：公路擋墻外部穩(wěn)定驗(yàn)算增加滑動(dòng)穩(wěn)定方程驗(yàn)算、傾覆穩(wěn)定方程驗(yàn)算結(jié)果。3當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為樁板式擋土墻時(shí)，計(jì)算書窗口輸出如下結(jié)果：（1）土壓力計(jì)算結(jié)果（2）樁的內(nèi)力（包括彎矩、剪力、土反力）、位移及配筋計(jì)算；（3）擋土板的內(nèi)力配筋4當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為懸臂式、扶壁式抗滑擋土墻時(shí)，計(jì)算書窗口輸出如下結(jié)果：（1）土壓力計(jì)算結(jié)果（2）滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（3）傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（4）地基應(yīng)力及偏

11、心距驗(yàn)算結(jié)果；（5）墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算包括墻面板、墻趾板、墻踵板及肋板（扶壁式）；（6）裂縫寬度驗(yàn)算注意：公路擋墻增加滑動(dòng)穩(wěn)定方程驗(yàn)算、傾覆穩(wěn)定方程驗(yàn)算結(jié)果。5當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為錨桿式、錨定板式擋土墻時(shí)，計(jì)算書窗口輸出如下結(jié)果：（1）土壓力計(jì)算結(jié)果（2）擋土板、肋柱及錨桿內(nèi)力結(jié)果；（3）擋土板、肋柱配筋結(jié)果；（4）錨桿式：錨桿設(shè)計(jì)（包括錨桿截面面積及長(zhǎng)度計(jì)算）；錨定板式：錨定板內(nèi)力及配筋計(jì)算。6當(dāng)計(jì)算目標(biāo)為裝配式懸臂式、裝配式扶壁式抗滑擋土墻時(shí)，計(jì)算書窗口輸出如下結(jié)果：（1）土壓力計(jì)算結(jié)果（2）滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（3）傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果；（4）地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算結(jié)果；（5）墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算包括墻面

12、板、墻趾板、墻踵板及肋板（扶壁式）；（6）裂縫寬度驗(yàn)算注意：1. 四種標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算書中均輸出了各組合最不利結(jié)果；2. 樁板式擋墻、錨桿式擋墻和錨定板式擋墻不做最不利結(jié)果輸出；3. 公路擋墻的計(jì)算輸出為采用極限狀態(tài)法的計(jì)算結(jié)果。3.5 說明3.5.1 參數(shù)編輯1加筋土式擋墻須交互自身的計(jì)算參數(shù)。2重力式擋土墻、衡重式擋土墻、卸荷板式擋土墻須交互基礎(chǔ)類型及相應(yīng)參數(shù)，基礎(chǔ)的類型有：天然基礎(chǔ)、鋼筋混凝土底版、臺(tái)階式基礎(chǔ)、換填土式、錨樁式基礎(chǔ)。3.5.2 計(jì)算1本系統(tǒng)對(duì)鐵路、公路、水利及其它專業(yè)的擋墻驗(yàn)算分別采用不同的規(guī)范和規(guī)定，詳細(xì)區(qū)別在各專業(yè)擋土墻編制原理中說明。2重力式擋土墻、衡重式擋土墻、加筋土式

13、擋墻在擋土墻、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式擋土墻計(jì)算時(shí)，其計(jì)算目標(biāo)既可以是驗(yàn)算，也可以是設(shè)計(jì)。其它類型的擋土墻僅做驗(yàn)算。3重力式擋土墻、衡重式擋土墻、半重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、卸荷板式擋土墻的基底可設(shè)置防滑凸榫。4系統(tǒng)未考慮由于墻高的增加而提高安全系數(shù)這一因數(shù)，用戶在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，要注意到這一點(diǎn)，保證擋土墻設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。5用戶須根據(jù)有關(guān)規(guī)范自行考慮擋土墻有關(guān)構(gòu)件的構(gòu)造要求。3.5.3 關(guān)于自動(dòng)設(shè)計(jì)的說明1重力式擋土墻自動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)于重力式擋墻，在其它參數(shù)確定的情況下，系統(tǒng)可自動(dòng)設(shè)計(jì)：（1）墻頂寬。（2）擴(kuò)展臺(tái)階寬高。（3）鋼筋混凝土底板的懸挑長(zhǎng)度和厚度。（4）臺(tái)階式基礎(chǔ)的高度，階數(shù)，各

14、階的寬高。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程為：假定墻頂寬最小為0.5米，然后采用變步長(zhǎng)的搜索辦法增加墻寬，直到找到滿足計(jì)算條件的最小墻寬為止。當(dāng)抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算滿足，地基承載力不滿足時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先采用擴(kuò)展臺(tái)階的方案。注意：1. 有時(shí)自動(dòng)設(shè)計(jì)會(huì)失敗，這是因?yàn)槟承┙o定的條件不合理造成的；2. 有時(shí)自動(dòng)設(shè)計(jì)成功后，某些安全系數(shù)仍不滿足。這是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了多種工況，系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)各種工況只進(jìn)行一次，當(dāng)滿足最后一個(gè)工況的安全系數(shù)時(shí)，前面的各個(gè)工況有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不滿足的情況。在這種情況下，用戶可參照系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果手工調(diào)整。2衡重式擋土墻自動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)于衡重式擋墻，在其它參數(shù)確定的情況下，系統(tǒng)可自動(dòng)設(shè)計(jì)：（1）上墻背坡坡度；（

15、2）衡重臺(tái)寬；（3）擴(kuò)展臺(tái)階寬高；（4）鋼筋混凝土底板的懸挑長(zhǎng)度和厚度；（5）臺(tái)階式基礎(chǔ)的高度，階數(shù)，各階的寬高。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程為：假定衡重臺(tái)寬最小為0.0米，然后采用變步長(zhǎng)的搜索辦法增加臺(tái)寬，直到找到滿足計(jì)算條件的最小臺(tái)寬為止?；蛘呒俣ㄉ蠅Ρ称缕露茸钚?.0，然后采用變步長(zhǎng)的搜索辦法增加坡度，直到找到滿足計(jì)算條件的最小坡度為止。當(dāng)抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算滿足，地基承載力不滿足時(shí)，系統(tǒng)優(yōu)先采用擴(kuò)展臺(tái)階的方案。注意：1. 有時(shí)自動(dòng)設(shè)計(jì)會(huì)失敗，這是因?yàn)槟承┙o定的條件不合理造成的；2. 當(dāng)采用設(shè)計(jì)衡重臺(tái)寬的自動(dòng)設(shè)計(jì)方案時(shí)，上墻截面強(qiáng)度不會(huì)因衡重臺(tái)寬度增加而增大，因此在這種情況下，系統(tǒng)將不驗(yàn)算上墻截面寬度；3

16、. 有時(shí)自動(dòng)設(shè)計(jì)成功后，某些安全系數(shù)仍不滿足。具體原因同重力式。3加筋土擋土墻自動(dòng)設(shè)計(jì)對(duì)于加筋土擋墻，在其它參數(shù)確定的情況下，系統(tǒng)可自動(dòng)設(shè)計(jì)各層筋帶的寬度。系統(tǒng)根據(jù)抗拉設(shè)計(jì)承載力給出筋帶最小寬度，并驗(yàn)算抗拔安全系數(shù)。3.6 數(shù)據(jù)和結(jié)果文件數(shù)據(jù)和結(jié)果文件位于用戶設(shè)定好的工作目錄下。重力式擋土墻、衡重式擋土墻、加筋土式擋土墻、半重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、樁板式擋土墻、錨桿式擋土墻、錨定板式擋土墻、垂直預(yù)應(yīng)力錨桿式擋土墻、裝配式懸臂擋墻、裝配式扶壁擋墻及卸荷板式擋土墻的數(shù)據(jù)文件格式分別為*.zl、*.hz、*.jjt、*.bzl 、*.xb、*.fb、*.zb、*.mg、*.mdb、

17、*.yyl、*.zpxb、*.zpfb和*.xhb，圖形文件格式*.DXF，計(jì)算書格式為*.RTF。4 第四章 編制依據(jù)(1)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 500102002；(2)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 500112001；(3)公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基交通部第二公路勘察設(shè)計(jì)院，1997.6；(4)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 JTGD302004；(5)公路污工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D61-2005；(6)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) JTG B012003；(7)公路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ 00489；(8)公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB/T 502831999；(9)公路加筋土工程設(shè)計(jì)及施工規(guī)范 JTJ 01591；(

18、10)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTJ021-85；(11)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2004；(12)鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TB 100252006；(13)鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范 TBJ 10012005；(14)鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)路基鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院，1995.3；(15)鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ 11187；(16)城市橋梁設(shè)計(jì)準(zhǔn)則CJJ11-93；(17)城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)CJJ77-98；(18)城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)CJJ 7798；(19)水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范 SL 379-2007；(20)水運(yùn)工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ 22598；(21)鋼筋混凝土裝配式擋土墻（懸臂

19、式、扶壁式）04SO13；(22)新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)例李海光等編著，人民交通出版社，2003.10。5 第五章 系統(tǒng)土壓力理論系統(tǒng)采用庫(kù)侖、朗肯及靜止土壓力三種計(jì)算理論。除特別說明外，均不考慮墻前被動(dòng)土壓力作用。5.1 庫(kù)侖土壓力理論5.1.1 庫(kù)侖土壓力的基本假定1. 墻后填料為勻質(zhì)散粒體，僅有內(nèi)摩擦力，而無(wú)粘聚力（按無(wú)粘性土考慮）。2. 當(dāng)墻身向外移動(dòng)或繞墻趾外傾時(shí)，墻背填料內(nèi)會(huì)出現(xiàn)一通過墻踵的破裂面，假設(shè)此破裂面為一平面，豎向夾角叫做破裂角（如圖5.1-1）。圖5.1-13. 破裂面上的土楔，視為剛性土體，根據(jù)靜力平衡條件，土楔在自重G、墻背反力Ea和破裂面反力R的作用下維持靜力平

20、衡。由于土楔與墻背及土體間具有摩阻力，故Ea與墻背法線成角、R與破裂面法線成角，并均偏向阻止土楔滑動(dòng)的一側(cè)。4. 通過墻踵，假定若干個(gè)破裂面，其中使主動(dòng)土壓力最大的那個(gè)破裂面即為最危險(xiǎn)的破裂面。根據(jù)這一條件，求得破裂面的位置和主動(dòng)土壓力值。5. 假設(shè)土壓力沿墻高呈分段線性分布，其形狀與坡面線疊加超載后的形狀相似，作用點(diǎn)位置位于此分布力圖形的重心。當(dāng)墻后土坡為一直線時(shí)，土壓力呈線性分布，作用于墻高下三分點(diǎn)處。5.1.2 有關(guān)第二破裂面的基本假定1. 俯斜墻背(或假想墻背)的坡度平緩時(shí)，墻后填料內(nèi)有可能出現(xiàn)第二破裂面，土楔不沿墻背或假想墻背滑動(dòng)，而沿著第二破裂面滑動(dòng)（如圖5.1-2）。2. 必須滿

21、足下列條件，才可出現(xiàn)第二破裂面：墻背的傾角必須大于第二破裂面的傾角。作用于墻背或假想墻背上的土壓力對(duì)墻背法線的傾角應(yīng)該小于等于墻背摩擦角。圖5.1-2圖中：為第一破裂角（度）；為第二破裂角（度）。5.1.3 庫(kù)侖土壓力計(jì)算基本方法本系統(tǒng)從最基本的土壓力計(jì)算原理出發(fā)，充分利用計(jì)算機(jī)快速運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)，采用優(yōu)化的數(shù)值掃描法,計(jì)算第一、第二破裂面及相關(guān)的土壓力，計(jì)算方法見5.1.3.1節(jié)、5.1.3.2節(jié)及第六章。5.1.3.1 第一破裂面當(dāng)只有第一破裂面時(shí)，土壓力只為第一破裂角函數(shù)，利用計(jì)算機(jī)搜索第一破裂角角度與土壓力關(guān)系。尋找其中最大的土壓力Ea即為所求的土壓力，相應(yīng)的角度為第一破裂角。在搜索過程中

22、，為了提高計(jì)算速度，我們采用了優(yōu)化的方法尋找此極值點(diǎn)，計(jì)算結(jié)果表明，此種方法非常有效。圖5.1-3為土壓力隨破裂角度變化圖。圖5.1-3 土壓力隨第一破裂角變化曲線圖中：擋土墻土楔體的第一破裂角（與鉛垂線的夾角）（度）；Ea作用擋土墻上的土壓力（kN）；Ex作用擋土墻上土壓力的水平分力（kN）；Ey作用擋土墻上土壓力的豎向分力（kN）。5.1.3.2 第二破裂面當(dāng)俯斜墻背(或假想墻背)的坡度比較平緩時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)第二破裂面。此時(shí)土壓力為第一、第二破裂角的函數(shù)，利用計(jì)算機(jī)求出第二破裂角及第一破裂角角度與土壓力的變化關(guān)系，搜索到最大的水平土壓力Ex即為所求的土壓力，相應(yīng)的角度為第二破裂角及第一破裂角

23、。圖5.1-4為土壓力隨第二破裂角角度變化圖。圖5.1-4 土壓力隨第二破裂角變化曲線圖中：擋土墻土楔體的第二破裂角（與鉛垂線的夾角）（度）；Ea作用擋土墻上的土壓力（kN）；Ex作用擋土墻上土壓力的水平分力（kN）；Ey作用擋土墻上土壓力的豎向分力（kN）。5.2 朗肯土壓力理論1. 假設(shè)填料表面為一平面，沿深度和側(cè)向均是無(wú)限的；2. 只適用于墻后填料表面上無(wú)荷載或作用有連續(xù)均布荷載的情況，填料表面的橫坡；3. 假設(shè)土壓力沿墻高呈分段線性分布，其形狀與坡面線疊加超載后的形狀相似，作用點(diǎn)位置位于此分布力圖形的重心。當(dāng)墻后土坡為一直線時(shí)，土壓力呈線性分布，作用于墻高下三分點(diǎn)處。5.3 靜止土壓力

24、理論土壓力p0等于豎直向主應(yīng)力z與靜止土壓力系數(shù)K0的乘積，且沿墻高呈三角形分布。6 第六章 系統(tǒng)土壓力計(jì)算6.1 庫(kù)侖土壓力計(jì)算6.1.1 衡重式擋墻土壓力衡重式擋土墻等折線形墻背擋墻不能直接用庫(kù)侖理論計(jì)算主動(dòng)土壓力，這時(shí)，應(yīng)將上墻和下墻看作獨(dú)立的墻背，分別按庫(kù)侖理論計(jì)算主動(dòng)土壓力，然后取兩者的矢量和作為全墻的土壓力。計(jì)算上墻的土壓力時(shí)，不考慮下墻的影響，采用一般的庫(kù)侖理論公式計(jì)算；若上墻背或假象墻背傾角較大，出現(xiàn)第二破裂面，則按第二破裂面求主動(dòng)土壓力。下墻土壓力的計(jì)算方法有多種，如：延長(zhǎng)墻背法、校正墻背法、等效超載法（將上墻墻后的填料視為下墻土體上的均布超載，而影響下墻土壓力的計(jì)算）、力多

25、邊形法。其中前三種方法不同程度地存在一些缺陷，力系不能自相平衡。因此本系統(tǒng)采用力多邊形法。力多邊形法的計(jì)算原理為：首先按上述方法求計(jì)算上墻土壓力，得到上墻的第一破裂面及作用于第一破裂面上的作用力R，然后將R反作用于下墻的破裂楔體上，下墻的破裂楔體作用有上墻的作用力R、楔體自重力G、作用擋土墻下墻的主動(dòng)土壓力反力Ea、下墻破裂面上的反力R1，這些力共同作用處于極限平衡狀態(tài)。在這種假設(shè)下求解第二破裂面。計(jì)算簡(jiǎn)圖6.1.1-1。圖6.1.1-1 衡重式擋墻計(jì)算簡(jiǎn)圖圖中：擋土墻土楔體的第二破裂角（與鉛垂線的夾角）（度）；擋土墻土楔體的第一破裂角（與鉛垂線的夾角）（度）；R上墻土楔體對(duì)下墻計(jì)算土楔體的作

26、用力（kN）；G下墻計(jì)算土楔體的自重重力（kN）；R1下墻計(jì)算土楔體的第一破裂面的反力（kN）；Ea作用擋土墻上的主動(dòng)土壓力的反力（kN）。注意：當(dāng)基礎(chǔ)為“鋼筋混凝土底板”或“錨樁式”時(shí)，可選擇土壓力起算點(diǎn)從基礎(chǔ)底面起算。6.1.2 浸水擋墻土壓力浸水擋墻土壓力計(jì)算原理與非浸水時(shí)相同，只是求算破裂楔體的重力G時(shí)，浸水部分采用浮重度，其它計(jì)算原理與普通擋土墻相同。浸水擋墻土壓力計(jì)算中,再加一項(xiàng)水壓力，水壓力計(jì)算如下： （6.1.2-1）式中：Eas擋土墻上作用的水壓力（kN），作用位置：距擋土墻底面h/3處；hw擋土墻背面地下水位頂面到擋土墻底面的距離（m）；6.1.3 抗震地區(qū)墻后動(dòng)土壓力抗震

27、區(qū)擋墻的地震力影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：1. 用庫(kù)侖理論計(jì)算土壓力時(shí)破壞楔體要考慮水平地震力E的作用，參見6.1.3.1節(jié)；2. 在計(jì)算墻體受力時(shí)要考慮墻體所受的地震作用，參見第7.1.6.2節(jié)。6.1.3.1 計(jì)算方法計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖6.1.3-1 地震力參與計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算公式： （6.1.3.1-1）式中：擋土墻土楔體的第一破裂角（與鉛垂線的夾角）（度）；擋土墻土楔體的第二破裂角（與鉛垂線的夾角）（度）；R上墻土楔體對(duì)下墻計(jì)算土楔體的作用力（kN）；G下墻計(jì)算土楔體的自重重力（kN）；R1下墻計(jì)算土楔體的第一破裂面的反力（kN）；Ea作用擋土墻上的主動(dòng)土壓力的反力（kN）；E作用計(jì)算土楔體上的水平

28、地震力（kN）；地震角（度）；G上上墻計(jì)算土楔體的自重重力（kN）；E上作用上墻計(jì)算土楔體上的水平地震力（kN）；E上a作用擋土墻上墻的主動(dòng)土壓力的反力（kN）。6.1.3.2 地震角地震角度的計(jì)算按下表確定：地 震 角表6.1.3-1基 本 烈 度 類 別789非 浸 水13036浸 水230510注：1. 本表摘自公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ-015-91）附錄一中附表1.4；2. 抗震設(shè)計(jì)與非抗震設(shè)計(jì)在安全系數(shù)的取值、截面與基底合力的容許偏心距的取值是不同的；3. 抗震設(shè)計(jì)同時(shí)要考慮地基土承載力的提高、截面強(qiáng)度的提高。6.1.4 粘性土的土壓力當(dāng)墻后填土為粘性土?xí)r，由于粘聚力的存在，對(duì)

29、土壓力值有很大的影響，因此在計(jì)算中必須考慮粘聚力的影響。系統(tǒng)給出了兩種考慮粘聚力影響的方法。6.1.4.1 換算內(nèi)摩擦角法（又稱綜合內(nèi)摩擦角法或等效內(nèi)摩擦角法）目前，由于粘聚力的數(shù)值難于恰當(dāng)?shù)卮_定，同時(shí)又缺乏按粘性土計(jì)算方法設(shè)計(jì)擋土墻的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通常都采用換算內(nèi)摩擦角的方法來計(jì)算粘性土的主動(dòng)土壓力。也就是將摩擦角的數(shù)值增大，把粘聚力的影響考慮在內(nèi)摩擦角的這一參數(shù)中，然后按砂性土的公式計(jì)算主動(dòng)土壓力。1. 鐵路路基手冊(cè)中提供的換算內(nèi)摩擦角的公式：按土體抗剪強(qiáng)度相等的原則計(jì)算： （6.1.4.1-1）按土壓力相等的原則計(jì)算： （6.1.4.1-2）需要注意的是，上述換算方法，對(duì)于矮墻是偏于安全的，

30、但對(duì)于高墻是偏于危險(xiǎn)的，因此，對(duì)于高墻應(yīng)酌情予以折減。2. 堤防規(guī)范中提供的換算內(nèi)摩擦角的公式：（6.1.4.1-3）式中：內(nèi)摩擦角（度）；D換算內(nèi)摩擦角（度）；墻后填土容重（kN/m3）；C粘聚力（kPa）；H墻身高度（m）。6.1.4.2 力多邊形法考慮粘聚力的作用，仍然以庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算。由此引起的誤差并不太大，但所采用的計(jì)算粘聚力的值必須可靠，也就是說即使在最不利的條件下也能保證墻后填土的實(shí)際粘聚力不低于采用值。同時(shí)對(duì)于高膨脹性土和高塑性土均不能按力多邊形法計(jì)算土壓力。1. 裂縫深度計(jì)算當(dāng)墻身向外有足夠的位移時(shí)，粘性土土層的頂部會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，并進(jìn)而產(chǎn)生豎直裂縫，裂縫的深度，達(dá)到拉應(yīng)力

31、趨近于零處。 （6.1.4.2-1）裂縫的深度，與地面的斜度無(wú)關(guān)，如果土層頂面有滿布的土柱高h(yuǎn)0，則裂縫深度應(yīng)減去h0；如果土層頂面有局部的土柱高h(yuǎn)0，由于情況復(fù)雜，難于正確估計(jì)，往往忽略它對(duì)裂縫深度的影響。注意：理正巖土軟件自動(dòng)判斷第一個(gè)坡面線上的土柱是滿布還是局部，然后決定h0是否影響裂縫計(jì)算深度，對(duì)其它坡面線上的土柱則不予考慮。2. 土壓力計(jì)算仍然以庫(kù)侖土壓力為基礎(chǔ)，由力多邊形法求得土壓力，只是在力多邊形中增加一個(gè)粘聚力CL，其中L為破裂線的長(zhǎng)度。圖6.1.4-1 考慮粘聚力計(jì)算簡(jiǎn)圖6.1.5 多層土的考慮方法多層土土壓力計(jì)算方法采用下列近似計(jì)算方法。首先由庫(kù)侖公式求得上一土層的土壓力E

32、1和其作用點(diǎn)高度Z1，在計(jì)算下一個(gè)土層時(shí)，近似地假定：上下兩層土層層面平行，并將上一層土視為下一層土的勻布荷載，求得下一個(gè)土層的土壓力E2和其作用點(diǎn)高度Z2，最后將E1和E2求合力，則可得到總的土壓力E以及土壓力作用點(diǎn)高度Z（如圖5-7-1）。由于需要多次計(jì)算土壓力，因此考慮多層土?xí)r，計(jì)算速度將有所下降。由于計(jì)算理論上的限制，理正巖土軟件所提供的多層土計(jì)算方法要求各個(gè)土層的重度基本接近，當(dāng)重度相差懸殊時(shí)，計(jì)算誤差將增大。圖6.1.5-1 多層土計(jì)算簡(jiǎn)圖但上述方法只能適用于未出現(xiàn)第二破裂面的情況，當(dāng)出現(xiàn)第二破裂面時(shí)，軟件采用按土層厚度加權(quán)平均的方式計(jì)算破裂角和土壓力。也就是將土層的各種參數(shù)按厚度

33、加權(quán)平均，然后再按勻質(zhì)土計(jì)算主動(dòng)土壓力。必須注意，由于計(jì)算理論不成熟，理正巖土軟件所提供的多層土土壓力計(jì)算方法僅供參考，設(shè)計(jì)人員需要自行判斷計(jì)算結(jié)果的合理性。6.1.6 車輛荷載對(duì)土壓力的影響對(duì)于公路專業(yè)、鐵路專業(yè)以及墻背后填土有車輛荷載作用時(shí)，使土體中產(chǎn)生附加的豎向應(yīng)力，從而產(chǎn)生附加的側(cè)向壓力。土壓力計(jì)算時(shí)，將車輛荷載換算成與墻后填土相同重度的一定寬度和高度的土柱（均步荷載）來計(jì)算。6.1.6.1 公路專業(yè)需要輸入計(jì)算荷載，驗(yàn)算荷載兩種荷載，并且換算土柱高度需采用破裂棱體法計(jì)算得出，即事先并不知道換算土柱的高度。換算土柱高度的求法采用公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中的方法。計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖6.1.6.1-1

34、擴(kuò)展長(zhǎng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖圖6.1.6.1-2 車輛荷載換算模式系統(tǒng)允許用戶直接交互車輛等級(jí)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成換算土柱高度和寬度的計(jì)算。同時(shí)，用戶也可自行交互土柱寬度和高度。計(jì)算公式： （6.1.6.1-1） （6.1.6.1-2） （6.1.6.1-3）式中：h0換算成土柱的高度（m）；墻后填土容重（kN/m3）；B0破壞棱體的寬度（m）；L擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度（m）；Q布置在B0L面積內(nèi)的車輪總重（kN）；H擋土墻高（m）；a路肩高（m）；b路肩寬（m）；L0前后輪距加輪胎著地長(zhǎng)度或履帶著地長(zhǎng)度（m）；擋土墻傾角（）；破裂角（）。6.1.6.2 鐵路行業(yè)系統(tǒng)允許用戶直接交互鐵路等級(jí)，由系統(tǒng)自動(dòng)完成換算土柱

35、高度和寬度的計(jì)算。同時(shí)，用戶也可自行交互土柱寬度和高度。然后按條形荷載作用下土中應(yīng)力公式計(jì)算水平土壓力、豎向土壓力，參見TBJ 25-90第6.1.2.2。列車和軌道荷載換算土柱高度及分布寬度見鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A。6.1.7 被動(dòng)土壓力計(jì)算懸臂和扶壁式擋墻中增加了墻前被動(dòng)土壓力自動(dòng)計(jì)算，以附加力的形式考慮。被動(dòng)土壓力采用朗金土壓力理論計(jì)算。計(jì)算公式： （6.1.7-1）式中：Ep擋土墻上作用的被動(dòng)土壓力（kN），作用位置：距擋土墻底面h/3處；墻前土容重（kN/m3）；h墻前土高度（m）；墻前土內(nèi)摩擦角（度）。6.2 朗肯土壓力計(jì)算6.2.1 主動(dòng)土壓力基本公式主動(dòng)土壓力計(jì)算公式： （6.

36、2.1-1）路肩墻填料表面橫坡=0時(shí)： （6.2.1-2）路肩墻填料表面橫坡0時(shí)： （6.2.1-3）式中：Kai 土層i的主動(dòng)土壓力系數(shù)；eajk 計(jì)算深度處的主動(dòng)土壓力（kPa），作用方向與地面平行；墻背填料重力密度（kN/m3）；H 假想墻背高度（m）；c 主動(dòng)土壓力增大系數(shù)；h0車輛等代均布荷載換算土層的厚度（m）；計(jì)算參見公式（10.2.1.4-3）；填料表面橫坡（），對(duì)路肩墻，=0；墻背填料的內(nèi)摩擦角（）。注意：1. 朗肯、靜止土壓力適用于填料表面只有一段坡線情況的墻背；若錄入多段坡線，系統(tǒng)按第一段坡線計(jì)算；仰斜式擋土墻土壓力的豎向分力Ey系統(tǒng)取為0；2. 適用于滿布荷載情況，對(duì)于

37、局部荷載系統(tǒng)自動(dòng)按滿布處理；3. 假設(shè)通過墻踵的豎直面為假想墻背計(jì)算土壓力；4. 當(dāng)填料表面斜坡或墻底傾斜時(shí)，H高于墻身高度，如圖所示：5. 當(dāng)土層內(nèi)摩擦角小于填料表面傾角時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)處理為相等。6.2.2 地震動(dòng)土壓力計(jì)算公式： （6.2.2-1）式中：Eea地震時(shí)作用于擋土墻背每延米長(zhǎng)度上的土壓力（kN），包括普通擋墻的主動(dòng)土壓力和地震動(dòng)土壓力；墻背填料重力密度（kN/m3）；Ka非地震條件下作用于墻背的主動(dòng)土壓力系數(shù)，計(jì)算見公式（6.2.1-2）；H 擋土墻高度（m）；c 主動(dòng)土壓力增大系數(shù)；Ci重要性修正系數(shù)，（快速路、主干道Ci=1.3，其余Ci=1.0）；Cz綜合影響系數(shù)，取Cz=

38、0.25；墻后填料的內(nèi)摩擦角（）；Kh水平地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)。注意：1. 作用在墻踵填土上的荷載參與地震力計(jì)算；2. 朗肯地震動(dòng)土壓力計(jì)算參見公式（6.2.2-1），墻身及填土地震力計(jì)算同庫(kù)侖土壓力，參見公式（7.1.6-4）；3. 本系統(tǒng)忽略填料表面傾斜時(shí)，地震動(dòng)土壓力與Ea方向不一致的影響。6.2.3 浸水擋墻土壓力水下采用浮重度，靜止水壓力及浮力計(jì)算參見7.1.6.1節(jié)。6.2.4 粘性土的土壓力填料表面傾斜且c0時(shí)，土壓力計(jì)算結(jié)果僅供參考。6.2.5 多層土的考慮方法多層土填料表面傾斜時(shí)，各個(gè)土層主動(dòng)土壓力系數(shù)按照公式6.2.1-3近似計(jì)算。6.3 靜止土壓力計(jì)算系統(tǒng)對(duì)靜止土壓力的處

39、理與朗肯土壓力相同，僅區(qū)別于土壓力系數(shù)，即土壓力系數(shù)用K0取代Ka。土壓力系數(shù)K0的取值方法如下：1. 直接交互K0；2. 根據(jù)公式求得K0：砂性土： （6.3-1）粘性土： （6.3-2）有效內(nèi)摩擦角（）。注意：靜止土壓力c0時(shí)，按c0處理；其他計(jì)算同朗肯土壓力，參見6.2.1節(jié)。7 第七章 公路擋土墻驗(yàn)算本章將介紹圖2.2-2所示的其中13種擋土墻的計(jì)算原理以及所采用的方法。一. 擋土墻計(jì)算采用兩種方法：（1）總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法；（2）分項(xiàng)系數(shù)的極限狀態(tài)法。二. 安全系數(shù)及材料強(qiáng)度提高系數(shù)1. 安全系數(shù)：僅適用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法。（1）滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)：一般情況取1.3，地震作用參與時(shí)

40、取1.3。（2）傾覆穩(wěn)定系數(shù)：一般情況取1.5，地震作用參與時(shí)取1.3。（3）基底合力偏心距：土質(zhì)地基B/6，巖質(zhì)地基B/5，堅(jiān)硬巖質(zhì)地基B/4；抗震設(shè)計(jì)時(shí)由用戶定義。（4）截面合力偏心距：一般情況取0.25B；抗震設(shè)計(jì)時(shí)取0.3B。（5）加筋土擋墻整體滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)：一般情況取1.25；抗震設(shè)計(jì)時(shí)取1.1。（6）加筋土擋墻全墻筋帶抗拔穩(wěn)定系數(shù)：取2.0；2. 抗震設(shè)計(jì)時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)：（1）截面強(qiáng)度提高系數(shù)(抗壓)：1.5；（2）截面強(qiáng)度提高系數(shù)(抗拉)：1.5；（3）截面強(qiáng)度提高系數(shù)(抗剪)：1.5；（4）地基土承載力提高系數(shù)：由用戶定義。三. 公路行業(yè)擋土墻計(jì)算的荷載工況公路擋土墻的荷載工

41、況分為四種：計(jì)算荷載、驗(yàn)算荷載、地震時(shí)計(jì)算荷載、地震時(shí)驗(yàn)算荷載。7.1 重力式擋土墻重力式擋土墻驗(yàn)算包括：土壓力計(jì)算，滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算，傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算，截面強(qiáng)度驗(yàn)算，對(duì)鋼筋混凝土底板基礎(chǔ)，還需要作基礎(chǔ)強(qiáng)度計(jì)算。圖7.1 重力式擋墻抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算內(nèi)容注意：重力式擋土墻可以模擬為上墻高度H=0的衡重式擋土墻進(jìn)行計(jì)算。7.1.1 滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算7.1.1.1 水平基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc計(jì)算重力式擋土墻沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc分無(wú)基礎(chǔ)和有基礎(chǔ)兩種情況。計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖7.1.1-1 抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算公式：1. 無(wú)基礎(chǔ)時(shí) （7.1.1-1）2. 有基礎(chǔ)時(shí) （7.1.1-2）式中：Kc沿

42、基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)；f擋土墻墻底摩擦系數(shù)；W擋土墻的自重重力（kN）；Wj擋土墻基礎(chǔ)的自重重力（kN）；Ex作用擋土墻上土壓力的水平分力（kN）；Ey作用擋土墻上土壓力的豎向分力（kN）。注意：1. 參考公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基第三篇第三章第二節(jié)中的（3-3-1）式；2. 附加力指波浪沖擊力、凍脹壓力和冰壓力、溫度應(yīng)力。7.1.1.2 傾斜基底時(shí)的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc如圖7.1.1-2所示，把基底設(shè)置成傾斜就是保持墻面高度不變，而使墻踵下降一定高度。與水平基底相比，可以減小滑動(dòng)力，增大抗滑力，從而增強(qiáng)抗滑穩(wěn)定性。這時(shí)，不僅要作沿基底的抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，同時(shí)，還要驗(yàn)算地基土沿墻踵平面的抗剪穩(wěn)定性驗(yàn)算。圖7.1

43、.1-2 傾斜基底抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖1. 沿斜基底面滑動(dòng)無(wú)基礎(chǔ)時(shí)：（7.1.1-3）有鋼筋混凝土基礎(chǔ)時(shí)：（7.1.1-4）式中：Kc沿基底的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)；f擋土墻墻底摩擦系數(shù)；鉛垂線與擋土墻背坡面的交角（度），逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)；擋土墻背坡面與擋土墻背面填土之間的內(nèi)摩擦角（度）；擋土墻傾斜基底面與水平面的交角（度），逆時(shí)針為正，順時(shí)針為負(fù)；W擋土墻的自重重力（kN）；Wj基礎(chǔ)的自重重力（kN）；WN擋土墻的自重重力在傾斜基底法線方向的分力（kN）；WT擋土墻的自重重力在傾斜基底切線方向的分力（kN）；E擋土墻承受的土壓力（kN）；EN擋土墻承受的土壓力在傾斜基底法線方向的分力（kN）；ET擋

44、土墻承受的土壓力在傾斜基底切線方向的分力（kN）。注意：公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基第三篇第三章第二節(jié)中的（3-3-2）式。2. 地基土抗剪穩(wěn)定性驗(yàn)算無(wú)基礎(chǔ)： （7.1.1-5）有鋼筋混凝土基礎(chǔ)： （7.1.1-6）式中：Kc2沿基底面水平方向地基土抗剪強(qiáng)度的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)；W擋土墻的自重重力（kN）；Wj基礎(chǔ)的自重重力（kN）；Ex擋土墻承受的土壓力在水平方向的分力（kN）；Ey擋土墻承受的土壓力在豎直方向的分力（kN）；f4傾斜基礎(chǔ)底下地基土的摩擦系數(shù)；B4傾斜基礎(chǔ)底下三角形土楔體的寬度(m)；h4傾斜基礎(chǔ)底下三角形土楔體的高度(m)；傾斜基礎(chǔ)底下三角形土楔體的容重（kN/m3）。注意：參考公路設(shè)計(jì)手冊(cè)

45、路基第三篇第三章第二節(jié)中的（3-3-2）式。7.1.1.3 設(shè)有防滑凸榫時(shí)的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc設(shè)置防滑凸榫也是增加抗滑穩(wěn)定性的一種措施。如圖7.1.1-3所示，在基礎(chǔ)地面設(shè)置一個(gè)與基礎(chǔ)連成整體的榫狀凸塊，利用榫前土體所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力以增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。凸榫的深度Ht根據(jù)抗穩(wěn)定的要求確定，凸榫的寬度按凸榫截面強(qiáng)度的要求確定。因此，既要驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性，也要驗(yàn)算凸榫截面強(qiáng)度。圖7.1.1-3 防滑凸榫抗滑穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖1. 滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc （7.1.1-7） （7.1.1-8）當(dāng)有墻前被動(dòng)土壓力EP時(shí)： （7.1.1-9）當(dāng)有附加外力F時(shí)： （7.1.1-10）式中：Kc沿防滑凸榫底面水平方向

46、地基土抗剪強(qiáng)度的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)；Ep擋土墻前被動(dòng)土壓力，（kN）；F擋土墻上附加外力，向右為正（kN）；Ht基底下防滑凸榫的高度（m）；ep基底下防滑凸榫前的被動(dòng)土壓應(yīng)力平均值（kPa）；防滑凸榫前的被動(dòng)土壓力修正系數(shù)，用戶錄入；1墻趾處基底的壓應(yīng)力（kPa）；2墻踵處基底的壓應(yīng)力（kPa）；3防滑凸榫前緣處基底的壓應(yīng)力（kPa）；B2防滑凸榫前緣處到墻踵處的水平距離（m）；f防滑凸榫面處天然地基土或換填土的摩擦系數(shù)；Ex擋土墻承受的土壓力在水平方向的分力（kN）；防滑凸榫面處天然地基土或換填土的內(nèi)摩擦角（度）。注意：1. 公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基第三篇第三章第二節(jié)中的（3-3-3）、（3-3-4）式；

47、2. 1、2按普通的力學(xué)方法計(jì)算。2. 防滑凸榫設(shè)計(jì)本系統(tǒng)參考鐵路路基手冊(cè)p436，可做防滑凸榫自動(dòng)設(shè)計(jì)和凸榫截面強(qiáng)度驗(yàn)算。自動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果有以下三種：不需設(shè)置凸榫、凸榫設(shè)計(jì)成功、凸榫設(shè)計(jì)失敗。1凸榫的自動(dòng)設(shè)計(jì)凸榫的高度Ht： （7.1.1-11）凸榫的寬度Bt： （7.1.1-12）2凸榫的構(gòu)造檢查為使榫前被動(dòng)土楔能夠完全形成，墻背主動(dòng)土壓力不致因設(shè)置凸榫而增大，必須將整個(gè)凸榫置于過墻趾與水平成45-/2角線及通過墻踵與水平成角線所包圍的三角形范圍內(nèi)，參見下圖7.1.1-4。因此，凸榫位置、高度和寬度必須符合下列要求： （7.1.1-13） （7.1.1-14）凸榫前側(cè)距墻趾的最小距離Bt1m

48、in： （7.1.1-15）圖7.1.1-4 防滑凸榫構(gòu)造要求3.截面強(qiáng)度驗(yàn)算：凸榫抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算滿足： （7.1.1-16）凸榫抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算滿足： （7.1.1-17）式中：Bt1防滑凸榫前端距墻趾距離（m）；Bt2防滑凸榫后端距墻踵距離（m）；Bt取Bt1、Bt2取中的大值，并且不能小于構(gòu)造尺寸（m）；ht基底下防滑凸榫的高度（既上式中的Ht）（m）；ep基底下防滑凸榫前的被動(dòng)土壓應(yīng)力平均值（kPa）；WL基底下防滑凸榫材料（混凝土）的容許彎曲拉應(yīng)力（kPa）；j基底下防滑凸榫材料（混凝土）的容許剪應(yīng)力（kPa）；其它符號(hào)同上。注意：1當(dāng)基底應(yīng)力重分布時(shí)，例如下圖所示：應(yīng)力分布范圍完全在凸榫

49、左側(cè)的情況，凸榫前端被動(dòng)土壓力不起作用，按不考慮凸榫（但其重量要考慮）情況，計(jì)算抗滑移。圖7.1.1-5 基底應(yīng)力重分布后防滑凸榫計(jì)算簡(jiǎn)圖2附加集中力交互界面可選擇附加集中力是否為被動(dòng)土壓力，如果選勾，按式7.1.1-9計(jì)算，如果選叉，按式7.1.1-10計(jì)算。圖7.1.1-6 附加外力交互界面7.1.1.4 采用錨樁基礎(chǔ)時(shí)的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)Kc除臺(tái)階式基礎(chǔ)外，其余幾種基礎(chǔ)類型均應(yīng)作抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，當(dāng)采用錨樁式基礎(chǔ)時(shí)（如圖7.1.1-7），按式7.1.1-14驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性。計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖7.1.1-7 錨桿基礎(chǔ)抗滑簡(jiǎn)圖計(jì)算公式：（7.1.1-14）式中：Kc采用錨樁基礎(chǔ)時(shí)的沿基礎(chǔ)地面的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)

50、；W擋土墻的自重重力（kN）；Wj擋土墻基礎(chǔ)的自重重力（kN）；Ey擋土墻承受的土壓力在豎直方向的分力（kN）；Ex擋土墻承受的土壓力在水平方向的分力（kN）；f擋土墻基礎(chǔ)底面處地基土的摩擦系數(shù)；S錨樁的縱向間距（m）；Agig為錨樁的抗剪力（kN）,等于所有錨樁的鋼筋面積乘鋼筋的容許抗剪強(qiáng)度；Agi第i根錨樁的鋼筋面積（m2）；g鋼筋的容許抗剪強(qiáng)度（kPa）；注意：參照鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)路基第二十三章第四節(jié)中的（23-70）式。7.1.2 傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算重力式擋土墻抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算分為下列幾種情況：（1）無(wú)基礎(chǔ)時(shí)，繞墻趾點(diǎn)的抗傾覆穩(wěn)定；（2）鋼砼底板基礎(chǔ)時(shí)，同時(shí)考慮基礎(chǔ)自重產(chǎn)生的抵抗力矩；（

51、3）采用有錨桿的臺(tái)階式基礎(chǔ)時(shí)，需考慮基礎(chǔ)自重及錨桿拉力產(chǎn)生的抵抗力矩；（4）采用錨樁式基礎(chǔ)時(shí)，同時(shí)考慮基礎(chǔ)自重及錨桿拉力產(chǎn)生的抵抗力矩。7.1.2.1 無(wú)基礎(chǔ)計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖7.1.2-1 無(wú)基礎(chǔ)時(shí)傾覆穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算公式：（7.1.2-1）式中：K0擋土墻繞墻趾或基礎(chǔ)趾點(diǎn)的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；W擋土墻的自重重力（kN）；Ey擋土墻承受的土壓力在豎直方向的分力（kN）；Ex擋土墻承受的土壓力在水平方向的分力（kN）；Zx擋土墻承受的土壓力在豎直方向的分力到傾覆計(jì)算點(diǎn)的水平距離（m）；Zy擋土墻承受的土壓力在水平方向的分力到傾覆計(jì)算點(diǎn)的豎向距離（m）；Zw擋土墻的自重重力的重心到傾覆計(jì)算點(diǎn)的水平距離（m）；注意：公路設(shè)計(jì)手冊(cè)路基第三篇第三章第三節(jié)中的（3-3-7）式。7.1.2.2 鋼筋混凝土底板基礎(chǔ)時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖7.1.2-2 有基礎(chǔ)時(shí)傾覆穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算公式： （7.1.2-2）式中：Wj擋土墻基礎(chǔ)的自重重力（kN）；Zwj擋土墻基礎(chǔ)的自重重力的重心到傾覆計(jì)算點(diǎn)的水平距離（m）；其它符號(hào)同式7.1.2-1。7.1.2.3 采用有錨桿的臺(tái)階式基礎(chǔ)當(dāng)采用臺(tái)階式基礎(chǔ)且有錨桿時(shí)，還需要考慮錨桿產(chǎn)生的抵抗力矩。計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖7.1.2-3 臺(tái)階式基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算公式：（7.1.2-3）（7.1.2-4）式中：K0擋土墻繞基礎(chǔ)趾點(diǎn)的抗傾覆穩(wěn)