抗震重力式擋土墻設計

1、地震地區(qū)重力式擋土墻設計 （一）基本資料墻身及基礎填料及地基 擋土墻類型仰斜式路塹墻填料種類重度砂類土墻高填料內(nèi)摩擦角墻面坡度填料與墻背摩擦角墻背坡度基礎頂面埋深砌筑材料漿砌片石地基土類別重度密實砂土砌筑材料重度地基承載力特征值基地坡度基底與地基土摩察系數(shù)圬工砌體間的摩察系數(shù)地基土摩擦系數(shù)公路等級及荷載強度片石砂漿砌體強度設計值公路等級三級抗壓汽車荷載標準公路-II級軸心抗拉彎曲抗拉直接抗剪 已建擋土墻的截面基本尺寸見圖，按公路擋土墻設計與施工技術細則對其進行驗算。填土坡土柱水平投影，豎直投影。圖 擋土墻截面基本尺寸（二）擋土墻自重及重心計算取單位墻長，如圖虛線所示，將擋墻截面劃分為三部分，截

2、面各部分對應的墻體重量為： 截面各部分的重心至墻趾的距離：單位墻長的自重重力為：全截面重心至墻趾的距離： 圖 擋土墻自重及重心計算圖式 （三）后踵點截面處，墻后填土所引起的主動土壓力計算 因為沒有車輛荷載，所以附加荷載，即 又因基礎埋置較淺，不計墻前被動土壓力。當采用庫侖土壓力理論計算墻后填土引起的主動土壓力時候，計算圖式如圖所示。 按公路擋土墻設計與施工技術細則附錄條所列土壓力計算公式，計算結果如下： 因為，所以。 ，所以。圖 擋土墻土壓力計算圖式上式中：過墻背頂點的豎直面與墻背的夾角，豎直面位于墻背內(nèi)為正，位于墻背外為負； 填土表面與墻頂水平面的夾角，填土表面位于墻頂水平面之上為正，墻頂表

3、面位于墻頂水平面之下為負； 路肩寬度； 破裂角，其計算公式中的項，時，取正號；時，取負號。因為墻后填料為砂性土，所以庫侖理論主動土壓力系數(shù)為： 墻頂至后踵點的墻背高度為：，所以：后踵點土壓力為：由公路擋土墻設計中公式：可算出破裂棱體自重：按公路擋土墻設計在擋土墻抗震驗算中只考慮破裂棱體的水平地震力和擋土墻墻身自重產(chǎn)生的水平地震慣性力。其中破裂棱體的水平地震力按公路擋土墻設計中公式計算：式中：綜合影響系數(shù)，； 水平地震力影響系數(shù)，按公路擋土墻設計表查取，。即： 擋土墻墻身自重產(chǎn)生的水平地震慣性力，按公路擋土墻設計中公式計算:式中：重要性修正系數(shù)，按公路擋土墻設計表查取，； 驗算截面以上的墻身圬工

4、重力； 水平地震作用沿墻高的分布系數(shù)。按公路擋土墻設計本設計擋土墻為三級公路擋土墻，不考慮地震作用沿墻高的影響。所以當驗算基底截面時，此時擋土墻墻身自重產(chǎn)生的水平地震慣性力為：；當驗算基頂截面時，此時擋土墻墻身自重產(chǎn)生的水平地震慣性力為：單位墻長上土壓力的水平分量：單位墻長上土壓力的豎直分量：土壓力水平分量的作用點至墻趾的距離：土壓力豎直分量的作用點至墻趾的距離：（4） 按基礎寬、深作修正的地基承載力特征值 基礎最小埋深（算至墻趾點）： ，符合基礎最小埋深的規(guī)定；按公路擋土墻設計與施工技術細則式計算修正后的地基承載力特征值：式中：地基承載力特征值，已取定； 基礎底面寬度，當時，??；當時，按計算

5、； 基礎底面的最小埋置深度，對于受水流沖刷的基礎，由一般沖刷線算起；不受水流沖刷者，由天然底面算起；位于挖方區(qū)的基礎，由開挖后的底面算起；當時，??； 地基下持力土層的天然重度； 地基以上土的天然重度； 地基承載力特征值隨基礎寬度、深度的修正系數(shù)，根據(jù)持力層土的類別，按公路擋土墻設計與施工技術細則附錄表的規(guī)定取值。因為本設計擋土墻，而且作用組合為，即地基承載力特征值的提高系數(shù)為，所以計算的，即。驗算地基承載力時，由于是路塹式邊坡?lián)跬翂?，沒有墻頂護欄荷載和車輛附加荷載標準值，基底應力計算的力系圖如圖4：圖4 擋土墻基底應力驗算力系圖（5） 基底合力的偏心距檢驗 按公路擋土墻設計與施工技術細則條的規(guī)

6、定：地基承載力計算中，基礎的作用效應取正常使用極限狀態(tài)下作用效應標準組合。作用于基底形心處的彎矩：作用于傾斜基底的垂直力：傾斜基底的偏心距為：偏心距驗算符合公路擋土墻設計表的規(guī)定。 （六）地基承載力驗算由公路擋土墻設計與施工技術細則公式可算得基礎底面的應力為：基底最大應力與地基承載力特征值比較：地基承載力驗算通過，滿足要求。（7） 擋土墻及基礎沿基底平面、墻踵處的地基水平面的滑動穩(wěn)定驗算按公路擋土墻設計與施工技術細則條規(guī)定：計算擋土墻及地基穩(wěn)定時，荷載效應應按承載能力極限狀態(tài)下的作用效應組合。（1） 沿基底平面滑動的穩(wěn)定性驗算（圖5） 不計墻的填土的被動土壓力，即，且墻頂沒有其他作用力。圖5

7、沿擋土墻基底平面滑動穩(wěn)定性驗算圖式 滑動穩(wěn)定方程式中：墻身自重、基礎重力、基礎上填土的重力及作用在墻頂?shù)钠渌Q向荷載的標準值，浸水擋土墻的浸水部分應計入浮力； 墻前被動土壓力標準值的水平分量，當為浸水擋土墻時，； 基底與基底間的摩察系數(shù)，當缺乏可靠實驗資料時，可按公路擋土墻設計與施工技術細則表的規(guī)定采用；主動土壓力分項系數(shù)、墻前被動土壓力分項系數(shù)，按公路擋土墻設計與施工技術細則表的規(guī)定采用。綜上，可查得；因為本設計沒有計入被動土壓力，所以沒有取值，按其值為0計算。即滑動穩(wěn)定方程應符合：即： 符合沿基底傾斜平面滑動穩(wěn)定方程的規(guī)定?？够瑒臃€(wěn)定系數(shù)豎向力：抗滑穩(wěn)定系數(shù)： 式中：墻前被動土壓力的合力標

8、準值水平分量的倍。由于本設計擋土墻不計入墻前被動土壓力，所以。即：按公路擋土墻設計第六章第三節(jié)（五、地震條件下?lián)跬翂Φ尿炈悖┲幸?guī)定：由于地震力系特殊力要求可適當放寬抗滑穩(wěn)定系數(shù)不應小于1.1；抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)亦不應小于1.1。因為故本設計沿傾斜基底的滑動穩(wěn)定系數(shù)，符合公路擋土墻設計的規(guī)定。沿過墻踵點水平面滑動穩(wěn)定性驗算計入傾斜基底與水平滑動面之間的土楔的重力，砂性土黏聚力由附錄表查得中砂密實砂性土的計算黏聚力。圖6 沿墻踵點水平面滑動穩(wěn)定性驗算圖式滑動穩(wěn)定方程式中：擋土墻基底水平投影寬度； 地基的內(nèi)摩擦系數(shù)，。所以滑動穩(wěn)定方程應符合：即：計算結果符合滑動穩(wěn)定方程的規(guī)定?？够€(wěn)定系數(shù)符合公路擋土墻

9、設計抗滑穩(wěn)定系數(shù)的規(guī)定。（8） 擋土墻繞墻趾點的傾覆穩(wěn)定驗算不計墻前填土的被動土壓力。傾覆穩(wěn)定方程式中：墻身重力、基礎重力、基礎上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌Q向荷載的 合力重心到墻趾的距離； 墻后主動土壓力的豎向分量到墻趾的距離； 墻后主動土壓力的水平分量到墻趾的距離。所以傾覆穩(wěn)定方程應符合：計算結果符合抗傾覆穩(wěn)定方程的規(guī)定。抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)按公路擋土墻設計與施工技術細則表規(guī)定，當作用效應組合為時抗傾覆穩(wěn)定性，計算結果為2.71滿足規(guī)范要求。（9） 擋土墻墻身正截面強度和穩(wěn)定驗算取基頂截面為驗算截面。由墻踵點土壓力的計算結果：；基頂截面寬度：；圖7 基頂截面土壓力計算圖式基頂截面處的計算墻高為

10、：按：基頂處的土壓力為:單位墻長上土壓力的水平分量：單位墻長上土壓力的豎直分量：土壓力水平分量的作用點至基頂截面前緣的力臂長度：土壓力豎直分量的作用點至基頂截面前緣的力臂長度：基頂截面偏心距驗算截面寬度：取單位墻長，基頂截面以上墻身自重：墻身重心至驗算截面前緣力臂長度：由上面計算可得，基頂以上垂直作用力：；土側壓力：。按公路擋土墻設計與施工技術細則公式計算：式中：作用（或荷載）效應的組合設計值；作用（或荷載）的分項系數(shù)，按公路擋土墻設計與施工技術細則表 的規(guī)定采用； 第個垂直恒載（擋土墻及附加物自重）的標準值效應； 土側壓力、水浮力、靜水壓力、其他可變作用（或荷載）的標準值效應。查表取綜合效應

11、組合系數(shù)，按公路擋土墻設計與施工技術細則表的規(guī)定，取荷載分項系數(shù)，截面形心上的豎向力組合設計值為：基底截面形心處，墻身自重的作用力矩：基底截面形心處，土壓力的作用力矩：按公路擋土墻設計與施工技術細則表的規(guī)定，分別取作用分項系數(shù)：；查公路擋土墻設計表取綜合效應組合系數(shù)。截面形心上的總力矩組合設計值：查公路擋土墻設計與施工技術細則表得合力偏心距容許限值為：截面上的軸向合力偏心距：符合偏心距驗算要求，應按公路擋土墻設計與施工技術細則公式驗算受壓構件墻身承載力。截面承載力驗算由前面計算結果得，作用于截面形心上的豎向力組合設計值為：按公路擋土墻設計與施工技術細則表的規(guī)定，本設計擋墻的結構重要性系數(shù)為：查

12、公路擋土墻設計與施工技術細則表得長細比修正系數(shù)為：由公路擋土墻設計與施工技術細則公式計算構件的長細比：在公路擋土墻設計與施工技術細則第中規(guī)定：為與砂漿強度等級有關的系數(shù)，當砂漿強度等級大于或等于或為組合構件時，；當砂漿強度標準值為時，。本設計砂漿強度為，所以。且由前面計算結果得出：。由公路擋土墻設計與施工技術細則公式計算得構件軸向力的偏心距和長細比對受壓構件承載力的影響系數(shù)：擋土墻構件的計算截面面積：，由基本資料得片石漿砌體的抗壓強度：墻身受壓構件抗力效應設計值：因為：。符合公路擋土墻設計與施工技術細則公式的規(guī)定。所以截面尺寸滿足承載力驗算要求。正截面直接受剪驗算按公路擋土墻設計與施工技術細則第條規(guī)定，應按下列公式計算構件的抗剪承載力：式中：計算截面上的剪力組合設計值，按公路擋