懸壁式擋土墻

懸壁式擋土墻公路交通科學(xué)技術(shù)術(shù)語01簡述比較受力分析目錄0302基本信息懸壁式擋土墻一般由鋼筋混凝土建造，墻身的穩(wěn)定主要由墻踵懸壁以上的土重來維持，墻內(nèi)設(shè)置鋼筋承受拉應(yīng)力，所以墻身截面較小。一般適用于墻身5~10m，地基土質(zhì)較差，當(dāng)?shù)厝鄙偈系惹闆r。常用擋土墻型式有重力式、懸壁式、扶壁式、錨桿式、錨定板式和加筋土擋墻等。一般根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應(yīng)、施工技術(shù)等因素合理選擇擋土墻型式。簡述簡述圖1懸壁式擋土墻由底板和固定在底板上的直墻所組成的擋土結(jié)構(gòu)。直墻受力狀態(tài)與懸臂梁相似。是鋼筋混凝土擋土墻中最常用的型式之一。懸臂式擋土墻的構(gòu)造型式有丄形及L形兩種（見圖1）。墻體的穩(wěn)定性主要依靠底板上的填土重量維持。直墻靠填土一側(cè)常做成略為傾斜，外側(cè)做成鉛直，當(dāng)填土高度不大時，也可做成等厚度。底板一般做成變厚度，即底面成水平，板厚自直墻處向兩邊減薄。底板寬度由穩(wěn)定計算決定，一般為墻高的0.6～0.8倍。通過調(diào)整外底板（直墻以外部分）和內(nèi)底板（直墻以內(nèi)部分）的長度，可改善穩(wěn)定條件和基底的壓力分布。各部分的厚度和配筋根據(jù)強(qiáng)度計算確定。墻后需做排水設(shè)備，每隔一定距離設(shè)伸縮沉陷縫。如有防滲要求，縫內(nèi)應(yīng)設(shè)止水。墻身不宜過高，超過6～8米往往不經(jīng)濟(jì)。

受力分析計算模型結(jié)論計算結(jié)果受力分析計算模型采用有限元法，將懸壁式擋土墻簡化為剛性連接的兩段梁，填土與擋土墻間采用無厚度的接觸面單元來模擬土與擋土墻間的摩擦。圖2~5計算模型(4張)邊界條件為：兩側(cè)x方向約束，底部xz方向約束。計算模型如圖2所示。計算寬度為60m，深度為30m；路堤填土高度4m，分4層填筑，每層1m；邊坡坡度為1∶1，擋墻埋深1m.擋墻基礎(chǔ)為二灰砂礫石，寬6m，深1.7m；擋土墻立壁高5m，寬30cm；趾板寬1m，踵板寬2m，厚度分別取5、10、15、20、30cm進(jìn)行計算，不考慮擋墻厚度變化引起的重量變化。采用彈塑性模型、摩爾—庫侖屈服準(zhǔn)則，采用Anasys5.4進(jìn)行計算。計算結(jié)果朗金理論計算結(jié)果根據(jù)朗金理論計算得到作用在立壁上的土壓力及基底應(yīng)力，并考慮趾板和踵板上的土層的自重可得到立壁、趾板和踵板處的彎矩和剪力。立壁的最大彎矩為27.32kN·m/m，最大剪力為26.87kN/m；趾板的最大彎矩為28.33kN·m/m，最大剪的力為57.92kN/m；踵板的最大彎矩為-9.04kN·m/m，最大剪力為-19.05kN/m。有限元法計算結(jié)果土墻立壁的墻身剪力和墻身彎矩圖。從圖4中可見，按朗金理論計算所得的剪力和彎矩遠(yuǎn)小于有限元計算所得的剪力與彎矩值。這是由于墻后填土達(dá)到主要極限平衡狀態(tài)所需的位移量較大，墻身的變形較小，墻后填土遠(yuǎn)不能達(dá)到主動極限平衡狀態(tài)。從圖3中可見，墻身的位移在靠近墻底處是偏向填土方向的，進(jìn)一步造成了墻身下部的剪力值增大。圖5為趾板和踵板的剪力與彎矩圖。需要注意的是踵板的最大剪力出現(xiàn)在遠(yuǎn)離立壁一端，而按朗金理論計算所得的最大剪力出現(xiàn)在靠近立壁一端。兩種方法計算結(jié)果對比表1為按朗金理論和用有限元法所得的計算結(jié)果對比表，取相同位置的數(shù)值進(jìn)行比較。由表1可見，兩種方法所得的結(jié)果之間有很大的差別，在擋墻厚度為30cm的情況下，按朗金理論所得的結(jié)果普遍偏小，特別是立壁和趾板的剪力和彎矩，相差2倍以上，這就必然造成結(jié)構(gòu)物的安全儲備不足。結(jié)論1.朗金法與有限元法所得的懸壁式擋土墻的受力情況有很大的差別，特別是墻厚為30cm時結(jié)果相差幾倍，而且是朗金法計算所得結(jié)果較小，造成結(jié)構(gòu)物存在安全隱患。2.有限元法可以綜合考慮擋土墻與填土、地基之間的相互作用，所得結(jié)果更接近實際情況。建議設(shè)計單位以有限元為基礎(chǔ)進(jìn)行輕型擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

比較比較與卸荷式擋土墻圖6卸荷式擋土墻在懸壁式擋土墻墻壁上向擋土墻填土方向增加一個懸挑板A，如圖6所示，懸挑板上土自重通過懸挑板對擋土墻墻壁產(chǎn)生抗傾覆力，實際上懸挑板上的填土與擋土墻成為一個共體，稱之為卸荷式擋土墻。（1）在同等條件下卸荷式擋土墻較懸壁式擋土墻在擋土墻墻壁根部之處彎矩要小，相應(yīng)的可以減小擋土墻墻壁及底板的厚度和配筋。（2）同等條件下卸荷式擋土墻墻壁所承受的傾覆力矩小，從而可減小擋土墻底板的寬度，這不僅可以減少土方開挖量而且在現(xiàn)場條件限制懸壁擋土墻底板的寬度時可考慮運用卸荷式擋土墻。（3）由于卸荷式擋土墻底板寬度的減小應(yīng)注意驗算底板的抗滑和地基承載力。（4）在實際設(shè)計中懸挑板上填土通過懸挑板對擋土墻墻根部產(chǎn)生的彎矩可適當(dāng)折減，因為懸挑板下填土如密實對懸挑板會有一定的支承力，為了不使懸挑板受力過大，即懸挑板過厚，也應(yīng)控制懸挑板的寬度