重力擋土墻初步設(shè)計(jì)探討

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1、基本概況

　　根據(jù)擋土墻上方要堆沙石料的情況，擋土墻初步設(shè)計(jì)高度5米，底寬2.5米，底部設(shè)1.5米齒坎加強(qiáng)整體抗滑性，M5水泥砂漿砌筑。

　　2、剖面設(shè)計(jì)

　　擋土墻斷面設(shè)計(jì)中，在計(jì)算原則上假定了如下條件，并確定以下計(jì)算參數(shù)：

　　（1）墻后填料用土方也可能碎石回填，其力學(xué)指標(biāo)取內(nèi)摩擦角ψ=35°，容量γ=180kN/m³；

　　（2）因無地下水影響，且墻體考慮設(shè)多層排水孔，故不考慮墻背有水情況；

　?。?）滑動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)f值取：混凝土與片石圬工之間取f=0.65；

　　（4）墻背填土上活荷載按30米段1000立方砂料考慮，不考慮抗震計(jì)算。

　?。?）漿砌石容重取γ=22kN/m³。

　　在斷面尺寸及型式上，考慮了為墻面直立及美觀，墻背仰斜的一般重力式斷面；其斷面尺寸分別如圖紙所示。

　　土壓力計(jì)算公式以采用庫(kù)倫理論公式較為適宜。對(duì)于墻背填土表面水平且有活載情況，庫(kù)倫土壓力計(jì)算公式為：

　　E=（Atgθ-B）cos（θ+θ1）/sin（θ+θ2）（1）

　　式中：A=γH（H+2h0）/2

　　B=（Ch0-H（H+αho）tgα/2）γ

　　θ1=ψ

　　θ2=α+δ+ψ

　　γ--填料容重；

　　H--墻高；

　　h0--墻背填土表面活載折算土柱高度，

　　h0=q/γ土；

　　θ--破裂面與垂直線夾角；

　　ψ--填料內(nèi)摩擦角；

　　α--墻背與垂直面夾角；

　　δ--墻背與墻后填料摩擦角，取δ=ψ/2；

　　C--墻背頂點(diǎn)至墻背填土表面活載分布邊緣的距離。

　　由于墻后存在一個(gè)穩(wěn)定陡坡，致使填土體內(nèi)的破裂面受到限制，計(jì)算以墻背最低角點(diǎn)與陡坡頂點(diǎn)連線作為破裂面，所示，由此可預(yù)先確定破裂角θ。

　　將已知數(shù)值代入公式（1），即可求得土壓力E值，E值分解成水平及垂直土壓力，計(jì)算公式分別是：

　　Ex=Ecos（δ+α）Ey=Esin（δ+α）

　　根據(jù)計(jì)算假定及計(jì)算原則對(duì)擋土墻進(jìn)行滑動(dòng)穩(wěn)定及傾覆穩(wěn)定計(jì)算，滑動(dòng)穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計(jì)算：

　　Kc=（W+Ey）f/Ex≥1.30（2）

　　式中：Kc--滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)；

　　W--墻重，kN；

　　Ey--主動(dòng)土壓力垂直向分力，kN；

　　Ex--主動(dòng)土壓力水平向分力，kN；

　　f--基底摩擦系數(shù)。

　　傾覆穩(wěn)定系數(shù)按下式計(jì)算：

　　Ko=∑My/∑Mo=（W*Zw+Ey*Zy）/（Ex*Zx）≥1.50（3）

　　式中：Ko--傾覆穩(wěn)定系數(shù)；

　　∑My--穩(wěn)定力矩，kN·m；

　　∑Mo--傾覆力矩，kN·m；

　　Zw--W之力臂，m；

　　Zx--Ex之力臂，m；

　　Zy--Ey之力臂，m；

　　其它符號(hào)的意義同前。

　　擋土墻基底應(yīng)力計(jì)算按下式進(jìn)行：

　　σ1，2=（W+Ey）×（1+6e/B）/B≤〔σ〕（4）

　　式中：e=B/2-C=B/2-（∑My-∑Mo）/（W+Ey）≤B/6

　　〔σ〕--地基允許承載力，參考值〔σ〕=5MPa。

　　計(jì)算基底應(yīng)力時(shí)，考慮到結(jié)構(gòu)物的高度和重要性，不允許基底出現(xiàn)拉應(yīng)力，即要求σ1，2≥0.穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算成果為：Kc=2.35，Ko=1.85，σ1=2.5Pa，σ2=0.537MPa，計(jì)算結(jié)果表明，原擬定的斷面尺寸滿足要求。