加筋土支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、加筋土支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算1 概述1.1發(fā)展和類型加筋土擋土墻是由基礎(chǔ)、墻面板、帽石、拉筋和填料等幾部分組成，如圖1.1所示。其擋土原理是依靠填料與拉筋之間的摩擦力來平衡墻面所承受的水平土壓力（即加筋土擋墻的內(nèi)部穩(wěn)定），并以 基礎(chǔ)、墻面板、帽石、拉筋和填料 圖1.1加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)圖等組成復(fù)合結(jié)構(gòu)而形成土墻以抵抗拉筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力（即加筋擋土墻外部穩(wěn)定），從而保證擋土墻的穩(wěn)定。1960年，法國工程師亨利·維達(dá)兒（Henri·Vidal）通過三軸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加筋土在豎直荷載或自重作用下，依靠拉筋與土體之間的摩擦作用把引起側(cè)向變形的拉力傳遞給拉筋，限制了土體的側(cè)向變形，等同

2、于向土體施加了側(cè)向荷載。1963年，Henri·Vidal發(fā)表了加筋土研究成果與設(shè)計(jì)理論，標(biāo)志著加筋土技術(shù)理論的雛形的形成。加筋土擋墻的首次工程應(yīng)用是在1965年冬季的法國比利牛斯山的普拉聶爾（Pragere），從而引起歐洲對(duì)于加筋土擋墻的廣泛研究。日本在1967年引起加筋土擋墻技術(shù)后，進(jìn)行原型試驗(yàn)，隨后又進(jìn)行地震作用下加筋土擋墻抗震性能的研究。美國則起步較晚，但發(fā)展迅速。1970年建成第一座加筋土擋墻，1974年批準(zhǔn)加筋土技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)擋土結(jié)構(gòu)。截止到1980，美國境內(nèi)完成將近300項(xiàng)加筋土擋墻工程。1971年西班牙建成第一座加筋土擋墻工程。加拿大和澳大利亞等國家隨后也紛紛引起該

3、技術(shù)，并展開廣泛的研究。根據(jù)上世紀(jì)80年代的統(tǒng)計(jì)，加筋土擋墻在公路工程中占絕大部分比例，工民建中也較多，而用于鐵路工程則很少，尤其是鐵路干線中。加筋土擋墻的理論研究在不斷向前發(fā)展和完善，但由于土工材料的復(fù)雜性，施工應(yīng)用依然遠(yuǎn)滯后于理論研究；其次，相對(duì)于公路，鐵路工程對(duì)使用年限要求更長，對(duì)路基沉降變形要求更嚴(yán)格，加之動(dòng)荷載對(duì)加筋土擋墻的影響較大。因而，加筋土擋墻的最廣泛應(yīng)用還是在公路工程中，其也方便意外破壞后的搶修。我國對(duì)于加筋土擋墻的發(fā)展和應(yīng)用較晚，20世紀(jì)70年代末才開始。最早在1978 1979年，云南煤礦設(shè)計(jì)院在田壩礦區(qū)建成我國首座加筋土擋墻，屬于實(shí)驗(yàn)性，高約2 4m。該礦區(qū)又于1980

4、年建成一座長57m，高8.3m的加筋土擋墻，建成后效果良好，從此開始了加筋土擋墻在土木建筑行業(yè)中的廣泛推廣與應(yīng)用。1980年淮南鐵路建成我國第一座鐵路加筋土擋墻，1981年山西建成第一座公路加筋土擋墻。迄今為止，我國建成的加筋土擋墻工程已達(dá)數(shù)千座，多用于公路和城市建設(shè)，以及水利等工程。加筋土技術(shù)在我國研究與應(yīng)用已取得成效。1990年原鐵道部將加筋土擋墻納入鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)規(guī)則中，1991年交通部正式頒發(fā)了公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ 015-91)和公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 035-91)。隨著加筋土技術(shù)的不斷成熟，加之加筋土擋墻的顯著造價(jià)經(jīng)濟(jì)性和廣泛適應(yīng)性等一些優(yōu)勢(shì)，我國加

5、筋土技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，理論研究不斷發(fā)展，并在實(shí)際中取得許多成果。上世紀(jì)80年代以來，國內(nèi)外不斷對(duì)加筋土擋墻技術(shù)進(jìn)行研究，探討其原型與設(shè)計(jì)計(jì)算。設(shè)計(jì)倫理由極限平衡法發(fā)展到有限元法，對(duì)土工材料也進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)研究，具有代表性的是土工柵格的應(yīng)用6。試驗(yàn)研究與實(shí)踐工程證實(shí)，土工柵格的抗震性能更加優(yōu)越。姚令侃等在08年的汶川大地震之后，通過對(duì)國道G213線都江堰至映秀段16個(gè)路堤工點(diǎn)的震害調(diào)查，發(fā)現(xiàn)采用土工柵格加固的路基，具有顯著的抗震性能7。加筋土技術(shù)最初應(yīng)用于擋土墻，然后用于橋臺(tái)、護(hù)岸、堤壩、貨場(chǎng)站臺(tái)、水運(yùn)碼頭與建筑物基礎(chǔ)。在公路、鐵路、建筑、水利、煤礦等部門都得到了應(yīng)用，尤其是公路部門應(yīng)用最為

6、廣泛。加筋土擋土墻一般應(yīng)用于地勢(shì)較為平坦且寬敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。在公路工程中，常見的加筋土擋土墻形式有下列幾種：（1） 單面式加筋土擋土墻（2） 雙面式加筋土擋土墻，雙面式中又分為分離式、交錯(cuò)式及對(duì)拉式加筋土擋土墻。（3） 臺(tái)階式加筋土擋土墻（4） 無面板加筋墻按拉筋的形式可分為：條帶式加筋土擋土墻，即拉筋為條帶式每一層不鋪滿拉筋；蓆墊式土工合成材料加筋擋土墻，即每一層連續(xù)鋪滿土工格網(wǎng)或土工蓆墊拉筋。目前，我國主要采用條帶式有面板的加筋土擋土墻。1.2加筋土擋土墻的特點(diǎn)加筋土擋墻是面板、拉筋和填土形成的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)物，在巖土工程得到廣泛

7、的應(yīng)用，其特點(diǎn)概括起來有以下幾點(diǎn)： （1）可預(yù)制性。構(gòu)成加筋土擋墻的面板和拉筋可以預(yù)先制作，然后在工程現(xiàn)場(chǎng)裝配施工。如此使得施工簡便、快速，縮短了工期，同時(shí)也節(jié)省了勞動(dòng)力。（2）適應(yīng)性強(qiáng)。加筋土是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)承載力較差的地區(qū)，適應(yīng)一定范圍類的地基變形，也具有較好的抗震能力。（3）經(jīng)濟(jì)效益好。較之傳統(tǒng)的重力式擋土墻，一方面，加筋土的面板薄，基礎(chǔ)小，可節(jié)省95 97的圬工，占用土地資源少；另一方面，其自重輕，結(jié)構(gòu)簡單，可節(jié)省20 60的造價(jià)1。（4） 造型美觀。加筋土擋墻墻面板的外觀可配合周圍環(huán)境與景觀，做成具有欣賞性的建筑結(jié)構(gòu)物。1.3加筋土技術(shù)的不足盡管加筋土技術(shù)的發(fā)明是一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新

8、，并引起了國內(nèi)外巖土工程界人士的極大關(guān)注。但大量工程實(shí)踐與理論研究證明，加筋土技術(shù)仍有諸多不足之處。對(duì)加筋土的研究，多種理論并從，都有道理卻不能概全，工程設(shè)計(jì)多依賴經(jīng)驗(yàn)的積累，理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工程實(shí)踐，并未上升到揭示加筋土本質(zhì)理論的階段，這嚴(yán)重制約著工程實(shí)踐的發(fā)展8。加筋土擋墻不但有上述共性問題，還具有一些特殊性，主要表現(xiàn)在兩方面。一是加筋土擋墻的工作性狀的復(fù)雜性。加筋土擋墻主要由填料、拉筋和墻面板組成，不僅要考慮每個(gè)部件各自的受力、變形性狀，還要考慮其相互間影響。二是土壓力理論并不成熟。土壓力計(jì)算與擋墻形狀、填料性質(zhì)、位移方向以及地基土質(zhì)有關(guān)。目前工程中常用的土壓力計(jì)算理論為朗肯(Rankin

9、e，1857)和庫侖(Coufomb，1773)理論，其都是在不同的假設(shè)條件下應(yīng)用不同的分析方法得到的，故僅在一定條件下近似適用8。2 加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)造加筋土擋墻主要由基礎(chǔ)、墻面板、拉筋（或筋網(wǎng)）和填料幾部分組成，其與傳統(tǒng)重力式擋土墻在概念上與構(gòu)造上有很大區(qū)別。墻面板的主要作用是防止墻后拉筋間土體從側(cè)向擠出，并保證拉筋、填料、墻面板構(gòu)成一個(gè)具有形狀的整體，還有美化外觀的作用。墻面板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，保證拉筋部土體的穩(wěn)定。2.1墻面板按材料類型，墻面板可分為素混凝土墻面板、鋼筋混凝土墻面板、條石和金屬墻面板等。金屬墻面板因造假過高而一般不使用，前兩種為我國主要使用形式?；炷翂γ姘灏赐庑?，

10、可分為十字形、槽形、六角形、L形和矩形等，目前應(yīng)用最多的是十字形和矩形。圖2.1是一矩形面板加筋土擋墻的外觀實(shí)景圖。圖2.1 加筋土擋墻外觀實(shí)景圖面板的設(shè)計(jì)通常應(yīng)滿足堅(jiān)固、美觀、方便運(yùn)輸和易于安裝的要求。面板上和拉筋的連接結(jié)點(diǎn)，可以采用預(yù)埋鋼筋拉環(huán)、鋼板錨頭、預(yù)留穿筋孔等形式。2. 2 拉筋拉筋在擋土墻中的作用至關(guān)重要，應(yīng)具備較高抗拉強(qiáng)度，延伸率和蠕變變形小，有較好的柔性，抗腐性，與填土間有較大摩擦力，也便于制作，價(jià)格低廉的特性。因此，設(shè)計(jì)與施工過程中宜嚴(yán)格把握拉筋的材質(zhì)、變形、強(qiáng)度和耐久性等。按材質(zhì)來劃分，拉筋可以劃分為四類：第一類植物拉筋，如稻草、竹筋，我國在上世紀(jì)80年代就曾試用竹筋作為

11、拉筋。這種拉筋一般只用于臨時(shí)性工程。第二類土工合成物，如聚丙烯、聚乙烯、尼龍和聚酯等，聚丙烯塑料帶屬我國首先采用，并廣泛應(yīng)用與公路工程。但因其變形和蠕變都較大，且因其使用年限短而無法認(rèn)證抗老化性能。第三類是金屬材料，如扁鋼帶和帶肋鋼帶，這類拉筋的效果好，但造價(jià)很高，其長期防腐難以保證。第四類是復(fù)合材料，常用的有鋼筋混凝土帶和鋼塑復(fù)合加筋帶，我國鐵路設(shè)計(jì)基本上是采用混凝土分節(jié)串聯(lián)加筋。2. 3 填料填料是組成墻體的主體材料，必須易于填筑和壓實(shí)，與拉筋間有較好的摩擦力，對(duì)拉筋沒有腐蝕性。國外對(duì)填料的要求較高，在七十年代之前，僅限于使用滲水性土壤，此規(guī)定嚴(yán)重限制加筋土擋墻的應(yīng)用。后雖修改此規(guī)定，但在

12、考慮工程環(huán)境和材料供應(yīng)的前提下，也要求于級(jí)配較高的砂性土填料。我國最初就貫徹就地取材的原則，除相應(yīng)規(guī)范規(guī)定的淤泥、腐殖土、凍結(jié)土、白堊土和硅藻土外，有一定級(jí)配的砂礫土優(yōu)先使用，其他材料在采取保證質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的措施后亦可使用13?；A(chǔ)能夠調(diào)整地面的高差，頂面的凹槽方便第一層面板的安裝。通常采用素混凝土和漿砌條石筑成。其尺寸根據(jù)地形、地質(zhì)條件而定，一般為矩形，高為0.25 0.4m，寬為0.3m 0.5m。對(duì)于土質(zhì)地基基礎(chǔ)埋深不小于0.6m，還應(yīng)考慮凍結(jié)深度、沖刷深度等。土質(zhì)斜坡地區(qū)，基礎(chǔ)不能外露，其部趾到傾斜地面的水平距離應(yīng)大于等于1m。加筋土擋墻的示意立面圖如圖2.2所示，示意斷面如圖2.3

13、所示。圖2.2 加筋土擋墻立面示意圖圖2.3 加筋土擋墻斷面示意圖2. 4 沉降縫沉降縫是指在工程結(jié)構(gòu)中，為避免因地基沉降不均導(dǎo)致結(jié)構(gòu)沉降裂縫而設(shè)置的永久性的變形縫。沉降縫主要控制剪切裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，通過設(shè)置沉降縫消除因地基承載力不均而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加內(nèi)力，自由釋放結(jié)構(gòu)變形，達(dá)到消除沉降縫的目的。實(shí)際上它將建筑物劃分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)承重體系。 沉降縫的設(shè)置部位： （1）建筑平面的轉(zhuǎn)折部位； （2）高度差異或荷載差異處； （3）長高比過大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋砼框架的適當(dāng)部位； （4）地基土的壓縮性有顯著差異處； （5）建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處； （6）分期建造房屋的交界處。 沉降縫的做法

14、與伸縮縫不同，它要求在沉降縫處將基礎(chǔ)連同上部結(jié)構(gòu)完全斷開，自成獨(dú)立單元。 必須注意，在沉降縫內(nèi)不能填塞材料，以免妨礙建筑物兩側(cè)各單元的自由移動(dòng)，不少工程，雖然設(shè)置了沉降縫，但由于施工時(shí)不慎縫內(nèi)被磚塊或砂漿等雜物堵塞，往往失去沉降縫的作用。在寒冷地區(qū)，因保暖需要，可在縫的側(cè)面充填保溫材料，但必須保證墻體能自由沉降。2. 5拉筋與面板的連接（1）面板與拉筋連接必須堅(jiān)固可靠，耐腐蝕性能應(yīng)與拉筋相同。（2）鋼筋混凝土拉筋與面板之間，串聯(lián)式鋼筋混凝土拉筋節(jié)與節(jié)之間的連接，一般采用焊接。（3）金屬薄板拉筋與墻面板之間的連接一般采用圓孔內(nèi)插入螺栓連接。（4）聚丙烯拉筋與面板的連接，可用拉環(huán)，也可直接穿在面板

15、的預(yù)留孔中。（5）埋入土中的接頭拉環(huán)，以浸透瀝青的玻璃絲布繞裹兩層防護(hù)。如圖2.4所示。圖2.4 拉筋節(jié)連接構(gòu)造圖2.6墻面板基礎(chǔ)（1）混凝土澆注或漿砌片石砌筑。一般為矩形，高為0.250.4m，寬0.30.5m。（2）頂面可作一凹槽，以利于安裝底層面板。（3）土質(zhì)地基基礎(chǔ)埋深不小于0.5m，還應(yīng)考慮凍結(jié)深度，沖刷深度等。（4）對(duì)于軟弱地基，除作必要處理外，尚應(yīng)考慮加大基礎(chǔ)尺寸。（5）土質(zhì)斜坡地區(qū)，基礎(chǔ)不能外露，其它要求如圖。（6）加筋擋土墻高度大于12m時(shí)，墻高的中部宜設(shè)寬度不小于2.0m的錯(cuò)臺(tái)。錯(cuò)臺(tái)頂部應(yīng)設(shè)不小于20%的排水橫坡，并用混凝土板防護(hù)；當(dāng)采用細(xì)粒填料時(shí)，上級(jí)墻的面板基礎(chǔ)下應(yīng)設(shè)置

16、寬不小于1.0m，高不小于0.5m的砂礫或灰土墊層。如圖2.5，圖2.6所示。圖2.5 加筋土擋墻護(hù)腳橫斷面圖圖2.6 錯(cuò)臺(tái)與墊層橫斷面圖2.7帽石與欄桿（1）加筋擋土墻頂面，一般設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土帽石。帽石突出墻面35cm，其作用是約束墻面板。（2）欄桿高1.01.5m，欄桿柱埋于帽石中，以保證欄桿堅(jiān)固穩(wěn)定。2.8加筋體的橫斷面形式加筋土的斷面尺寸由內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性的計(jì)算確定。一般情況下，上部筋帶長度由抗拔穩(wěn)定性所決定，而下部筋帶長度則取決于加筋體的抗滑移穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、地基承載力以及加筋體的整體抗滑移穩(wěn)定性等中的一種或若干種因素。如圖2.7所示。 圖2.7 加筋體典型橫斷面

17、3加筋土擋墻的設(shè)計(jì)原理自然土體在自重作用下能在較小的坡度內(nèi)直立，當(dāng)坡角超過臨界角度或在外力擾動(dòng)作用下，則容易發(fā)生嚴(yán)重的變形或倒塌，若在土中沿應(yīng)變方向埋置具有撓性的筋帶形成加筋土，則土體與筋帶材料之間產(chǎn)生摩擦，猶如使加筋土具有了某種程度的粘著性，從而改善土的力學(xué)性能。加筋土擋墻在墻后土體內(nèi)埋設(shè)筋帶，使土體與筋帶組成復(fù)合土體共同作用，以增強(qiáng)其自身穩(wěn)定性，能夠彌補(bǔ)土的抗剪強(qiáng)度低和沒有抗拉強(qiáng)度的弱點(diǎn)。Henri·Vidal等14通過三軸試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析了砂土加筋后復(fù)合土體強(qiáng)度、穩(wěn)定性提高的原因，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果解釋了土體和筋帶之間的相互作用原理。根據(jù)研究成果，筋帶和土體之間相互作用可分為摩擦

18、原理和準(zhǔn)粘聚力原理。3.1 摩擦原理在加筋土結(jié)構(gòu)中，填土自重和荷載等在其它外力產(chǎn)生的側(cè)壓力作用于面板，通過面板與筋帶的連接件又將此側(cè)壓力傳遞給筋帶，企圖將筋帶從填土中拉出。筋帶被填土壓住，于是填土與筋帶間的摩擦力發(fā)揮作用，阻止筋帶被拉出。因此，只要筋帶有足夠的強(qiáng)度，并與填土之間產(chǎn)生足夠的摩擦力，則加筋土他就可以保持穩(wěn)定。如圖3.1所示，取微元長的筋帶，法向應(yīng)力為，左右截面分別受力和，忽略筋帶自重和微元上土的重量。設(shè)筋帶與填土顆粒之間的摩擦系數(shù)為，筋帶寬度為。因填土水平推力在該微元筋帶引起的拉力為，則。設(shè)土顆粒在該微段上的總摩擦力為，則： （3-1）若要求筋帶保持不被拉出，根據(jù)水平方向受力平衡，

19、則有： （3-2）當(dāng)微元體滿足（3-2）式時(shí)，墻后土壓力被摩擦力克服，拉筋和填土之間不會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，微元保持穩(wěn)定。圖3.1 拉筋與填料摩擦原理示意圖拉筋與顆粒之間的摩擦作用是很復(fù)雜的，不僅取決于土壤組成成分、土粒粒徑和級(jí)配、拉筋的類型與斷面尺寸，而且還與環(huán)境狀況、加筋土結(jié)構(gòu)類型、荷載作用方式等有關(guān)。該原理未考慮筋帶的變形，以及土是連續(xù)介質(zhì)和各向異性的特性，故對(duì)于小變形的如鋼筋混凝土筋帶和金屬筋帶是合適的，對(duì)于變形較大的土工合成材料則結(jié)果不夠準(zhǔn)確。然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，通常簡化摩擦設(shè)計(jì)原理，不會(huì)考慮從拉筋側(cè)面的摩擦力，以及拉筋產(chǎn)生一定變形后與填料之間作用機(jī)理等一些因素。因此，其原理還是較為

20、簡單的明確的，以砂性土為填土的加筋土擋墻在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。3.2 準(zhǔn)粘聚力原理準(zhǔn)粘聚力原理視加筋體為各向異性的復(fù)合材料，根據(jù)三軸試驗(yàn)，在外力和自重作用下的加筋土試件，由于在土中埋置了水平方向的筋帶，在沿筋帶方向發(fā)生膨脹變形時(shí)，筋帶相當(dāng)于一個(gè)約束應(yīng)力，阻止了土體的延伸變形。此應(yīng)力相當(dāng)于土體與筋帶之間的靜摩擦阻力，其最大值取決于筋帶材料的抗拉強(qiáng)度。加筋土在豎向正應(yīng)力作用下，側(cè)向變形會(huì)大大減小。通過砂樣的三軸對(duì)比試驗(yàn)，可得到圖3.2所示結(jié)果：圖3.2 加筋土和無筋土強(qiáng)度曲線由上圖可知，加筋砂與無筋砂的強(qiáng)度曲線近似平行，說明兩種砂土的內(nèi)摩擦角相等。但加筋土的強(qiáng)度曲線未經(jīng)過原點(diǎn)，加筋砂的強(qiáng)度比無

21、筋砂的強(qiáng)度大，此強(qiáng)度值被稱為是“準(zhǔn)粘聚力”，提高了加筋土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。“準(zhǔn)粘聚力”事實(shí)上不是粘聚力，而是加筋土的強(qiáng)度增量。兩種設(shè)計(jì)原理，加筋土擋墻的計(jì)算也對(duì)應(yīng)有兩種方法：一是基于摩擦原理，把加筋土看成由土與拉筋兩種不同性質(zhì)的材料組成，兩者通過界面相互影響、相互作用，設(shè)計(jì)時(shí)把拉筋、土體分開計(jì)算；另一種是基于“準(zhǔn)粘聚力”原理，把加筋土看成復(fù)合材料，拉筋的相互作用表現(xiàn)為內(nèi)力，只對(duì)復(fù)合材料的性質(zhì)產(chǎn)生影響，而不直接出現(xiàn)在應(yīng)力應(yīng)變的計(jì)算中。3.3 加筋土擋墻的破壞模式加筋土擋墻的破壞模式分類有很多種，楊果林等就將其分為穩(wěn)定性破壞、傾覆破壞和拉筋破壞15。從加筋土擋墻的穩(wěn)定性來劃分，加筋土擋土的破壞模式可

22、分為整體穩(wěn)定性破壞和內(nèi)部穩(wěn)定性破壞。整體穩(wěn)定性破壞發(fā)生在擋土墻外部，包括擋土墻基底滑動(dòng)、傾覆轉(zhuǎn)動(dòng)和連同基礎(chǔ)下沉等。內(nèi)部穩(wěn)定性破壞發(fā)生在擋土墻內(nèi)部，包括拉筋拉斷、拉筋拔出和連接件斷裂等。如圖3.3所示，加筋土擋墻的具體破壞模式如下：（1）筋帶拉斷引起的破壞，如圖a）所示；（2）筋帶拔出引起的破壞，如圖b）所示；（3）擋土墻基底滑動(dòng)破壞，如圖c）所示；（4）擋土墻傾覆破壞，如圖d）所示；（5）基礎(chǔ)沉降破壞，如圖e）所示；（6）連接件斷裂破壞，如圖f）所示。圖3.3 加筋土擋墻的破壞模式3.4 破裂面的確定基于摩擦原理的把拉筋和填土分開考慮的設(shè)計(jì)計(jì)算方法相對(duì)簡捷，在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)也

23、采用了此種設(shè)計(jì)計(jì)算方法。在這種方法中，加筋土擋墻面板后填料中的破裂面的形狀和位置是確定拉筋截面和長度的重要依據(jù)?，F(xiàn)行設(shè)計(jì)理論對(duì)破裂面的類型和位置的假定只要有以下四種，即直線型、對(duì)數(shù)螺旋線型、折線型和復(fù)合型，見圖3.4。 a）直線型 b）對(duì)數(shù)螺旋線型 c）折線型 d）復(fù)合型圖3.4 破裂面形式設(shè)計(jì)計(jì)算中破裂面通常選用折線型的0.3H法?，F(xiàn)行加筋土相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的0.3H折線法確定破裂面有兩種：鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10025-2006 ）所推薦的確定方法如圖3.5 a）所示，破裂面上部取墻后0.3H處的豎直面，下部取墻腳與0.3H的連線16。公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD30-2004）的0.

24、3H折線法豎直部分取在墻后0.3H處，破裂面下部的斜面為和水平面成的斜面17，如圖3.5 b）所示。破裂面將墻后的土體分為活動(dòng)區(qū)（非錨固區(qū)）和穩(wěn)定區(qū)（錨固區(qū)）兩部分。 a） b）圖3.5 0.3H折線法確定破裂面3.5 加筋土擋墻設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的基本假定 通過前面所述的設(shè)計(jì)原理，加筋土擋墻在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可做以下幾點(diǎn)基本假定18：（1）墻面板承受填料產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力，且每塊面板承受各自相應(yīng)范圍內(nèi)的土壓力，并由連接在墻面板上的拉筋的有效摩擦阻力即抗拔力來平衡；（2）擋土墻內(nèi)部加筋體分為活動(dòng)區(qū)（非錨固區(qū)）和穩(wěn)定區(qū)（錨固區(qū)），這兩區(qū)分界面即為土體的破裂面。破裂面通常按0.3H折線法來確定。靠近面板活動(dòng)區(qū)內(nèi)的

25、拉筋長度為無效長度；作用于面板上的土壓力由穩(wěn)定區(qū)與填料之間的摩擦阻力平衡，在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)拉筋長度為有效長度；（3）拉筋與填料之間摩擦系數(shù)在拉筋全范圍內(nèi)相同；（4）壓在拉筋有效長度上的填料自重及荷載對(duì)拉筋均可產(chǎn)生有效的摩擦阻力。4加筋土擋土墻的計(jì)算模型前面講述了加筋土擋墻的設(shè)計(jì)原理，即摩擦原理和準(zhǔn)粘聚力原理。實(shí)踐工程設(shè)計(jì)中，通常采用摩擦原理。對(duì)于土壓力的計(jì)算，一般基于庫倫理論。在考慮地震力時(shí)，采用擬靜力法，將地震力動(dòng)荷載視為作用在加筋土擋墻上的靜荷載來作設(shè)計(jì)計(jì)算。4.1 穩(wěn)定性分析計(jì)算方法加筋土擋墻的穩(wěn)定性分為外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性。擋土墻的破壞大多是由失穩(wěn)所造成的，因此，分析加筋土擋墻的穩(wěn)定性，是

26、其設(shè)計(jì)的基本前提，對(duì)施工亦有很大的指導(dǎo)作用。鐵路和公路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定加筋土擋墻的設(shè)計(jì)計(jì)算1213,16，是根據(jù)加筋土擋墻在外荷載作用下的破壞模式來進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算與驗(yàn)算的。通過外部穩(wěn)定性分析計(jì)算初步確定拉筋的長度，然后再進(jìn)行內(nèi)部穩(wěn)定性分析，使其同時(shí)滿足內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性。加筋土擋墻的穩(wěn)定性分析方法通常有定性分析法和定量分析法。定性分析法研究影響加筋土擋墻動(dòng)力性能的因素，擋土墻的失穩(wěn)機(jī)理和破壞模式，以及借助現(xiàn)有工程和模擬實(shí)驗(yàn)等，來評(píng)價(jià)地震作用下加筋土擋墻的穩(wěn)定性。此方法雖綜合考慮了影響加筋土擋墻動(dòng)力性能的多種因素，并且能夠快速的評(píng)價(jià)擋土墻的穩(wěn)定性，卻不能定量的分析和評(píng)價(jià)加筋土擋墻的穩(wěn)定性，只可用

27、于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。地震作用下加筋土擋墻的計(jì)算方法通常有：擬靜力法、數(shù)值法、可靠度分析法、試驗(yàn)分析法和滑塊法等。其中，擬靜力法和有限單元法是目前主要采用的方法，以下只做此兩種方法的介紹。4.1.1 擬靜力法擬靜力法將地震瞬間荷載等效為長期荷載，視地震慣性力為自重和加速度的乘積，作用在潛在不穩(wěn)定土體的重心上，然后根據(jù)極限平衡理論，將所有作用在潛在不穩(wěn)定土體上的力和力矩進(jìn)行分解，建立潛在不穩(wěn)定土體的力和力矩平衡方程，求解不穩(wěn)定系數(shù)。不穩(wěn)定系數(shù)與拉筋材質(zhì)、填土參數(shù)、潛在破裂面形狀及位置、地震力等有關(guān)。潛在破裂面的形狀和位置根據(jù)墻后填土的類型和工程經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐的對(duì)比，可以簡化為直線型、折線型、雙曲線型和對(duì)

28、數(shù)螺旋線型等。Nouri等16加筋土擋墻的水平與豎直方向施加擬靜力，發(fā)現(xiàn)水平力對(duì)加筋土擋墻的影響很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了豎直力的影響。姚令侃等10,11也通過汶川大地震的實(shí)地勘察研究，發(fā)現(xiàn)地震作用下，加筋土擋墻的基礎(chǔ)產(chǎn)生橫向位移，附加剪力傳遞到上部砌塊式擋土墻，引起靠近基礎(chǔ)部位的應(yīng)力疊加，導(dǎo)致加筋被被拔出過連接件破壞，產(chǎn)生由上至下的崩解破壞10。蔣建清等20運(yùn)用擬靜力水平條分法研究了水平力和豎直力下加筋土擋墻的內(nèi)部穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)墻后填土的內(nèi)摩擦角和地震加速度對(duì)加筋土擋墻的穩(wěn)定性有顯著影響；柔性材料的抗震性比剛性材料要好。并通過加筋土擋墻的拉筋破壞和填土黏著破壞分析，推導(dǎo)了筋帶臨界長度公式和臨界配筋率21

29、。擬靜力法計(jì)算簡單，是現(xiàn)行公路加筋土擋墻設(shè)規(guī)范（JTJ 051-91）采用的設(shè)計(jì)方法。但和傳統(tǒng)的極限平衡法一樣，擬靜力法忽略了土與拉筋之間的相互作用13，且采用一些假設(shè)條件，無法計(jì)算擋土墻的位移和筋帶的變形。4.1.2 數(shù)值分析法將結(jié)構(gòu)復(fù)雜的受力變化情況用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行模擬，從而分析影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素，數(shù)值分析法在現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)分析研究中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得很多理論成果。代表性的數(shù)值分析法為有限元分析法。有限單元法主要是采用離散化結(jié)構(gòu),分片插值位移試函數(shù),通過單元?jiǎng)哦染仃?、?yīng)力矩陣,最終分析總結(jié)出結(jié)構(gòu)的受力與變形情況。有限元法的突出優(yōu)點(diǎn)是適于處理非線性、非均質(zhì)和復(fù)雜邊界等問題,而土體應(yīng)力變形

30、分析恰好就存在這些困難問題,因此很適宜用有限元法。蔣鑫等22基于有限元程序Phase2 V6.0軟件平臺(tái)，用剪力強(qiáng)度折減法分析了拉筋拉伸模量和拉筋位置對(duì)加筋土穩(wěn)定性的影響。李小青等23用ANSYS軟件進(jìn)行加筋土模擬分析研究，發(fā)現(xiàn)加筋可有效的降低負(fù)荷土體的側(cè)向水平位移，抑制土體塑性區(qū)的發(fā)展，顯著增加擋土墻的整體抗剪性和穩(wěn)定性；內(nèi)摩擦角的加筋效果要比粘聚力的加筋效果顯著的多，選用內(nèi)摩擦角較大的砂性土可增加加筋效果。程火焰等24通過有限元模擬地震作用下加筋土動(dòng)力特性，得出地震荷載下，拉筋應(yīng)力應(yīng)包括靜應(yīng)力和地震動(dòng)應(yīng)力，當(dāng)?shù)卣鸺铀俣刃∏页掷m(xù)時(shí)間段時(shí)，加筋土結(jié)構(gòu)可通過內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整而保持平衡，當(dāng)?shù)卣鸺铀俣却?/p>

31、且持續(xù)時(shí)間長時(shí)，填土?xí)杆僭龃笞冃?，自身?qiáng)度突然減小，同時(shí)伴隨著筋土間摩擦不足或拉筋強(qiáng)度不足，導(dǎo)致拉筋被拔出或拉斷。李海深等25用有限元分析法，建立了加筋土擋墻彈塑性本構(gòu)模型，編制了加筋土擋墻在地震作用下通用數(shù)值計(jì)算程序。有限元分析起步相對(duì)較晚，70年代后才開始運(yùn)用該方法預(yù)測(cè)加筋土結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)部穩(wěn)定性，并迅速發(fā)展。該方法的優(yōu)勢(shì)是將加筋土體變形協(xié)調(diào)性與應(yīng)力平衡結(jié)合在一起，能夠考慮巖土材料的層次體系及筋土之間的非線性影響因素；能夠模擬不同工況下的加筋土結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理和破壞性狀；經(jīng)濟(jì)性高，在一定條件下也具有很高可靠性。由于計(jì)算中需要的加筋體本構(gòu)關(guān)系和相應(yīng)的參數(shù)確定有很大困難，盡管有限元分析法有諸多

32、優(yōu)點(diǎn)，但該方法被用于設(shè)計(jì)的情況并尚不多見26。4.2 內(nèi)部穩(wěn)定性分析計(jì)算加筋土擋墻設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于內(nèi)部穩(wěn)定性分析，特別是拉筋拉力的計(jì)算。由于加筋土的特性，外部失穩(wěn)而致使結(jié)構(gòu)破壞的情況一般很少發(fā)生，因此，研究加筋土的內(nèi)部穩(wěn)定性問題，一直是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。內(nèi)部穩(wěn)定性分析包括拉筋拉力計(jì)算、拉筋強(qiáng)度檢算，以及拉筋長度（包括錨固長度和非錨固長度）的確定，以確保拉筋在最大拉力作用下不被拉斷或拔出。本文設(shè)計(jì)計(jì)算按照鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10125-2006）和鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50111-2006）推薦的方法，進(jìn)行加筋土擋墻的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。4.2.1 土壓力計(jì)算前面已經(jīng)闡述了加筋土擋墻

33、的構(gòu)造與設(shè)計(jì)原理。在加筋土擋墻設(shè)計(jì)計(jì)算中，土壓力是作用在面板上的一個(gè)主要力系。作用在加筋土擋墻面板上的水平土壓力，為墻后填料和墻頂荷載產(chǎn)生的水平土壓力與之和，即。4.2.1.1 墻后填料產(chǎn)生的土壓力墻后填土產(chǎn)生的土壓應(yīng)力，其分布曲線如圖4.1所示，根據(jù)下式計(jì)算： （4-1） 當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí) 式中 填土產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力（KPa）； 填土重度（KN/）； 墻頂填土距第層墻面板中心的高度（m）； 擋土墻內(nèi)深處的土壓力系數(shù)； 靜止土壓力系數(shù)； 主動(dòng)土壓力系數(shù)； 填土綜合內(nèi)摩擦角（°）。 墻頂以上填土高度（m）；墻高與之和圖4.1 由填土產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力分布4.2.1.2 墻頂荷載產(chǎn)生的土壓力 墻

34、頂荷載產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力，根據(jù)規(guī)范推薦的方法，采用彈性理論采用下式計(jì)算16： （4-2）式中 荷載產(chǎn)生水平土壓應(yīng)力（KPa）； 荷載邊緣至墻背的距離（m）； 荷載換算土柱高（m）； 荷載換算寬度（m）。 因此，對(duì)于路肩擋土墻，作用在墻背上的土壓應(yīng)力為： （4-3）4.2.1.3 墻后填土總地震土壓力墻后填土總地震土壓力根據(jù)庫倫理論公式計(jì)算，在考慮地震力作用影響時(shí)，計(jì)算中將填土的參數(shù)修改成地震作用下填土的參數(shù)。計(jì)算示意圖如圖4.2。 （4-4） 主動(dòng)土壓力系數(shù) （4-5）地震主動(dòng)土壓力 （4-6）式中 土體綜合內(nèi)摩擦角（°）； 修正后的土體綜合內(nèi)摩擦角（°）； 墻背與土體之間的

35、摩擦角（°）； 修正后的墻背與土體之間的摩擦角（°）； 土體重度（）； 修正后的土體重度（）； 地震角（°）； 主動(dòng)土壓力系數(shù)； 墻背傾角（°）；俯斜時(shí)取正，仰斜時(shí)取負(fù)； 墻背土體表面的傾角（°）； 地震主動(dòng)土壓力（KN）； 墻高（m）。 地震土壓力與豎直方向的夾角為。圖4.2 主動(dòng)土壓力計(jì)算圖示4.2.2 作用在拉筋上的豎向壓應(yīng)力計(jì)算計(jì)算填料與拉筋之間的摩擦阻力時(shí)，需確定該處的豎向壓應(yīng)力，則填料和拉筋之間單位面積上的摩擦阻力為，等于填料自重和墻頂填土自重豎向壓應(yīng)力與荷載引起的豎向壓應(yīng)力之和。即按下式計(jì)算： （4-7） 式中 第層面板所對(duì)應(yīng)拉筋

36、上的垂直壓應(yīng)力（KPa）； 計(jì)算點(diǎn)至荷載中線的距離（m）；如圖4.3所示。由于是隨距離變化的值，所以根據(jù)上式計(jì)算出的豎向土壓力沿拉筋長度分布是不同的。在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，可取線路中心線下、拉筋末端和墻背三點(diǎn)應(yīng)力得的平均值作為計(jì)算值。 圖4.3 荷載引起的豎向壓應(yīng)力 4.2.3 地震力計(jì)算作用在擋土墻第截面以上墻身質(zhì)心處的水平地震力為： （4-8）式中 第截面以上墻身質(zhì)心處的水平地震力（KN）； 水平地震作用修正系數(shù)；巖石地基取0.20，非巖石地基取 0.25； 水平地震作用沿墻高增大系數(shù)；墻高不大于12m時(shí)，取1.0； 地震峰值加速度（）； 第截面以上墻身的質(zhì)量（t）。4.2.4 拉筋拉力計(jì)算拉

37、筋拉力由水平土壓力乘以系數(shù)計(jì)算，如式（4-9）、（4-10）： （4-9） （4-10） 式中 第層面板所對(duì)應(yīng)拉筋的計(jì)算拉力（KN）； 第層面板所承受的側(cè)向壓力（KN）； 第層面板所承受的地震側(cè)向壓力（KN）； 拉筋拉力峰值附加系數(shù)，可采用1.5 2.0； 、拉筋之間的水平和垂直間距（m）。4.2.5 拉筋抗拔力計(jì)算拉筋抗拔力計(jì)算中，由于拉筋厚度遠(yuǎn)小于其寬度和長度，故可以忽略拉筋側(cè)面產(chǎn)生的摩擦力，只可根據(jù)拉筋上、下兩面所產(chǎn)生的摩擦力按下式計(jì)算： （4-11） 式中 拉筋抗拔力（KN）； 拉筋寬度（m）； 拉筋有效錨固長度（m）； 拉筋與填料之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)抗拔試驗(yàn)確定；當(dāng)沒有試驗(yàn)據(jù)時(shí)，可采

38、用0.3 0.4。4.2.6 拉筋長度的確定拉筋總長度包括無效長度（非錨固長度）和有效長度（錨固長度）。設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)0.3H折線法來確定拉筋的長度。拉筋的無效長度 （4-12） 拉筋有效長度 （4-13）拉筋總長度 （4-14）4.2.7 拉筋抗拔穩(wěn)定檢算對(duì)于路肩墻，計(jì)算拉筋的抗拔穩(wěn)定性時(shí)，拉筋錨固區(qū)和非錨固區(qū)的分界采用0.3H分界線，如圖3.5所示。拉筋的抗拔穩(wěn)定性包括全墻和單板的抗拔穩(wěn)定性。墻頂?shù)暮奢d在一定填土深度處，既有水平作用力，也有豎向作用力，兩者對(duì)拉筋的抗拔穩(wěn)定性效果正好相反。因此，計(jì)算拉筋抗拔穩(wěn)定性時(shí)應(yīng)包括有荷載和無荷載兩種情況。單板抗拔穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于2.0，困難時(shí)可適當(dāng)減小，

39、但不得小于1.5。拉筋抗拔穩(wěn)定性由拉筋抗拔穩(wěn)定系數(shù)來評(píng)價(jià)，其值計(jì)算式如下：全墻抗拔穩(wěn)定系數(shù) （4-15）單板抗拔穩(wěn)定系數(shù) （4-16）4.2.8 拉筋抗拉強(qiáng)度檢算拉筋容許抗拉強(qiáng)度根據(jù)式（4-8）計(jì)算，拉筋容許拉應(yīng)力根據(jù)式（4-9）計(jì)算。在拉筋抗拉強(qiáng)度檢算時(shí)，應(yīng)滿足拉筋最大拉力不大于拉筋抗拉強(qiáng)度，拉筋拉應(yīng)力不大于拉筋容許拉應(yīng)力。拉筋容許抗拉強(qiáng)度 （4-17）拉筋拉應(yīng)力 （4-18） 式中 拉筋極限抗拉強(qiáng)度（KN）； 拉筋考慮鋪設(shè)時(shí)機(jī)械損傷、材料蠕變、化學(xué)及生物破壞等因素時(shí)的影響系數(shù)；此處可取最大值5.0； 各分墻段拉筋層的最大拉力（KN）； 拉筋拉應(yīng)力（KPa）； 扣除預(yù)留銹蝕量后的各分墻段拉筋

40、截面面積（）； 拉筋容許應(yīng)力提高系數(shù)； 拉筋容許拉應(yīng)力（KPa）。4.2.9 墻面板內(nèi)力檢算在墻面板內(nèi)力檢算時(shí)，視板內(nèi)側(cè)土壓力強(qiáng)度為均布荷載，墻面板為簡支梁或懸臂梁，進(jìn)行豎向軸心受壓、橫向和豎向截面彎矩和剪力檢算，然后根據(jù)求解的內(nèi)力情況進(jìn)行配筋計(jì)算。4.2.9.1 換算均布荷載根據(jù)鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB10002.3-2005）27，當(dāng)墻面板的長邊與短邊之比大于或等于2時(shí)，按短邊為跨度計(jì)算板的內(nèi)力，否則應(yīng)按雙向板計(jì)算。按下式將面板內(nèi)側(cè)土壓力換算成均布荷載： （4-19）式中 面板內(nèi)側(cè)土壓力（KN）； 拉筋水平方向間距（m）； 拉筋豎直方向間距（m）。4.2.9.2

41、軸心受壓一般地，如果擋土墻不是太高，墻面板采用合適等級(jí)的混凝土預(yù)制時(shí)，面板不會(huì)發(fā)生軸心受壓破壞。在必要的檢算時(shí)，只可檢算最底層面板的截面壓應(yīng)力，確保其不超過面板軸心抗壓強(qiáng)度。4.2.9.3 彎矩和剪力假設(shè)面板在中心位置連接一根拉筋，板的跨度為，把面板視為拉筋連接處固定的懸臂梁，計(jì)算截面彎矩和剪力。彎矩和剪力的最大值均發(fā)生面板中間截面，分別為 和，如圖4.4所示。如果一個(gè)面板連接多根拉筋，則依實(shí)際情況計(jì)算面板內(nèi)力。a）均布荷載b）彎矩圖c)剪力圖圖4.4 面板受力圖 面板計(jì)算截面彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力應(yīng)分別滿足式（4-20）、（4-21）的條件。 （4-20） （4-21） 式中 計(jì)算截面處的彎矩（K

42、Nm）； 計(jì)算截面處的剪力（KN）； 計(jì)算截面凈面積（）； 材料容許應(yīng)力提高系數(shù)； 混凝土容許彎拉應(yīng)力（MPa）； 混凝土容許剪應(yīng)力（MPa）。 4.2.10 連接件內(nèi)力檢算 在加筋土擋墻內(nèi)部穩(wěn)定性滿足的情況下，必要時(shí)需檢算連接件的內(nèi)力強(qiáng)度，保證其在拉筋拉力作用下不被拉壞或從墻面板中拉出。 4.3 外部穩(wěn)定性分析計(jì)算在加筋土擋墻的外部穩(wěn)定性設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，將加筋體看做一個(gè)實(shí)體墻。外部穩(wěn)定性包括地基應(yīng)力、基底滑移和傾覆等。根據(jù)現(xiàn)行鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 10125-2006）第8.2.8條：加筋土擋墻的外部穩(wěn)定性計(jì)算方法與重力式擋土墻相同。4.3.1 基底抗滑穩(wěn)定性計(jì)算加筋土擋墻抗滑穩(wěn)定性計(jì)

43、算的原理是，驗(yàn)證基底抗滑力是否大于作用在擋土墻上的總水平力。若基底抗滑力大于總水平力，則擋土墻不會(huì)發(fā)生基底滑動(dòng)破壞。對(duì)于加筋土擋墻，在計(jì)算基底抗滑穩(wěn)定性時(shí)，同樣將加筋體視為實(shí)體墻。對(duì)非浸水條件： （4-22） 式中 抗滑穩(wěn)定系數(shù)；鐵路規(guī)范規(guī)定不應(yīng)小于1.3； 作用在基地上的豎向力總和（KN）； 墻后主動(dòng)土壓力的水平力總和（KN）； 墻前土壓力的水平分力（KN）； 基底傾斜角（°）； 基底與地層間的摩擦系數(shù)；鐵路規(guī)范規(guī)定取值在0.3 0.4之間。 地震力作用下，擋土墻的受力如圖4.5所示，此時(shí)擋土墻的抗滑穩(wěn)定系數(shù)為： （4-23） 式中 地震主動(dòng)土壓力的總水平分力（KN）； 地震主動(dòng)土

44、壓力的總豎向分力（KN）； 擋土墻墻身的總水平地震力（KN）；圖4.5加筋土擋墻抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算示意圖4.3.2 傾覆穩(wěn)定性計(jì)算同樣，加筋土擋墻在計(jì)算傾覆穩(wěn)定性時(shí)，將加筋體視為實(shí)體墻，其橫向?qū)挾葧?huì)很大。因此，加筋土擋墻一般不會(huì)發(fā)生傾覆破壞。必要檢算時(shí)，傾覆穩(wěn)定性由傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)來衡量，其值一般會(huì)遠(yuǎn)大于1.3。按下式計(jì)算： （4-24） 式中 抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)；鐵路規(guī)范規(guī)定不應(yīng)小于1.3； 穩(wěn)定力系對(duì)墻趾的總力矩（KN·m）； 傾覆力系對(duì)墻趾的總力矩（KN·m）。4.3.3 基底承載能力計(jì)算在計(jì)算基底承載能力時(shí)，先計(jì)算基底合力偏心距（）： （4-25）式中 基底合力偏心距（m

45、）；土質(zhì)地基不應(yīng)大于，巖石地基不應(yīng)大于 ； 基底寬度（m）； 作用作用于基底上的垂直分力對(duì)墻趾的力臂（m）； 作用在基地上的總豎向力（KN）。 （4-26） 式中 擋土墻趾部的壓應(yīng)力（KPa）； 擋土墻踵部的壓應(yīng)力（KPa）。 基底壓應(yīng)力不應(yīng)大于地基的容許承載能力，否則，應(yīng)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或進(jìn)行地基加固處理。5加筋土擋土墻的制作和施工5.1 加筋土擋土墻施工特征（1）早期加筋土擋土墻的填料，僅限于使用滲水性較好的粗粒土，因此推廣運(yùn)用加筋土擋土墻存在一定的局限性。近年來隨著加筋土技術(shù)的發(fā)展，在采用不透水填料上，已摸索出一套成功的經(jīng)驗(yàn)，其中包括黃土、黏性土、工業(yè)廢渣及穩(wěn)定土等。黃土。主要缺點(diǎn)是浸水后會(huì)

46、產(chǎn)生較大的側(cè)向變形而失去穩(wěn)定。因此在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)加強(qiáng)防、排水設(shè)施，杜絕水源入侵墻體。此外，為防止側(cè)向變形而引起的應(yīng)力集中，可適當(dāng)加強(qiáng)墻面板的強(qiáng)度和剛度。當(dāng)采取以上措施后，黃土成為比較好的加筋體填料。黏性土。隨著含水率和細(xì)粒含量的增加，筋帶與土之間的摩擦力逐漸降低。在施工中，若能在略小于或等于最佳含水率條件下保證填筑的壓實(shí)度，對(duì)滲水部分進(jìn)行封閉，防止地面水或地下水的浸入，可同樣作為加筋體的填料。粉煤灰。經(jīng)壓實(shí)后的粉煤灰工程性質(zhì)良好，變形適應(yīng)性和強(qiáng)度穩(wěn)定性較高，與筋帶摩阻效果好，施工簡便易于操作，特別對(duì)軟土地基上的高填土支擋工程，有著獨(dú)特的優(yōu)越性。（2）剛帶的特點(diǎn)是拉力大、變形小、使用壽命長。但

47、由于價(jià)格相對(duì)較高，加工制作量大，聯(lián)結(jié)不方便，熱噴涂防腐工藝只能在少數(shù)工廠進(jìn)行，因此，尚未得以大量采用。隨著鋼產(chǎn)量的增加，鋼材價(jià)格降低及高等級(jí)公路建設(shè)的需要，已具備了推廣應(yīng)用鋼帶的條件。（3）鋼筋混凝土帶具有強(qiáng)度高、變形小、抗拉拔力大等特點(diǎn)，在工程中使用效果較好。但其造價(jià)比聚丙烯土工帶高出一倍以上，制作與安裝復(fù)雜，街頭的防腐工作量大。（4）理論上鋼塑土工加筋帶抗腐蝕性好，使用壽命長，造價(jià)省。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合材料的整體受力性能尚需觀察和研究，其制作加工簡單，接長或與面板連接方便，施工較為簡便。（5）對(duì)聚丙烯土工加筋帶的容許蠕變控制值，筋帶的老化問題以及在填料中可能引起破壞的化學(xué)物質(zhì)，已積累了一些試

48、驗(yàn)研究成果及分析資料，但尚未完全認(rèn)識(shí)，缺少較長時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與考驗(yàn)。因此在應(yīng)用聚丙烯土工筋帶時(shí)，筋帶材料檢驗(yàn)及加筋體施工，均應(yīng)持慎重態(tài)度。塑料土工格柵也是應(yīng)用于加筋土擋土墻的土工合成材料之一，我國已制定了國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB-T17689)。據(jù)國外資料介紹，采用高密度聚乙烯(HDPE)的格柵筋帶材料，設(shè)計(jì)使用壽命可達(dá)120年。（6）鋼筋混凝土加筋帶用挖槽法鋪設(shè)時(shí)，雖然底槽不易達(dá)到精確平整，但為了保證填料壓實(shí)度的均質(zhì)性，避免壓路機(jī)直接碾壓筋帶的過薄填料覆蓋層上碾壓，造成筋帶損傷破碎，故仍規(guī)定應(yīng)挖槽鋪設(shè)。（7）聚乙烯土工加筋帶、聚丙烯土工加筋帶在面板拉環(huán)或預(yù)留孔中穿過時(shí)，不得繞死結(jié)，以免因超過筋帶的

49、抗彎折強(qiáng)度而影響筋帶使用壽命。5.2 施工準(zhǔn)備及原材料選擇（1）施工單位在接受任務(wù)后，應(yīng)建立正常的施工秩序，盡快做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。其中包括清理場(chǎng)地，布置現(xiàn)場(chǎng)和安排施工所需勞力、材料、工具、機(jī)械等的分期、分批、有序進(jìn)場(chǎng)。（2）測(cè)量放樣的主要內(nèi)容，一是在施工準(zhǔn)備階段，對(duì)設(shè)計(jì)單位提交的重要測(cè)量數(shù)據(jù)及標(biāo)志進(jìn)行復(fù)核或加固；二是在施工階段中，對(duì)擋土墻的墻身進(jìn)行放樣，核實(shí)墻長、位置是否正確，如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)糾正。因此，施工單位必須進(jìn)行復(fù)測(cè)工作。（3）高速公路和一級(jí)公路水準(zhǔn)點(diǎn)閉合差為±20(mm)；二級(jí)以下公路水準(zhǔn)點(diǎn)閉合差為±30(mm)。（4）現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)的重點(diǎn)是根據(jù)實(shí)際地形核查設(shè)計(jì)圖中擋土

50、墻布置、沉降縫設(shè)置是否合理，基礎(chǔ)埋置深度及地質(zhì)描述與實(shí)際地基情況是否符合，擋土墻兩端與路基或構(gòu)造物連接是否平順、穩(wěn)定等。（5）擋土墻在施工中，一般都附屬在路基范圍內(nèi)，故擋土墻的施工組織設(shè)計(jì)可配合路基施工方案統(tǒng)一編制。其主要內(nèi)容為：工程特點(diǎn)和施工環(huán)境；主要施工方法和所采取的相應(yīng)技術(shù)措施；施工布置及現(xiàn)場(chǎng)布置的平面圖；根據(jù)工程量制定所需人力、機(jī)械、材料、車輛運(yùn)輸和開工、完工日期等計(jì)劃。（6）擋土墻的水泥材料，應(yīng)按進(jìn)場(chǎng)日期先到先用，散裝水泥必須采用適當(dāng)?shù)拿荛]倉儲(chǔ)設(shè)備貯存，以防止受潮變質(zhì)、流失或污染環(huán)境14。5.3 加筋土擋土墻基礎(chǔ)施工1、根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及測(cè)量資料，實(shí)地放樣，確定加筋土擋土墻基礎(chǔ)位置。2、

51、根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙開挖基坑，排除地下水，做好防水工作?；娱_挖到位后，對(duì)地基進(jìn)行承載力檢測(cè)，根據(jù)承載力試驗(yàn)情況，回填0.51.0m厚的碎石墊層?；靥钏槭瘯r(shí)分層夯填，每層充分夯實(shí)整平，同時(shí)保證有足夠的寬度，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師檢查簽認(rèn)后進(jìn)行下道工序施工。3、在碎石基礎(chǔ)上安裝模型，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師檢查，合格后澆筑C15混凝土，充分振搗密實(shí)。混凝土基礎(chǔ)每15m設(shè)置伸縮縫或沉降縫一道，表面整平，待強(qiáng)度滿足要求后拆除模型?；A(chǔ)混凝土在擋墻外5cm的前擋，與墻面板整體現(xiàn)澆。4、本條對(duì)有滲水基坑的開挖作了增大面積的規(guī)定，無滲水基坑開挖的尺寸，可以省去因設(shè)置排水系統(tǒng)所需的面積，對(duì)土質(zhì)密實(shí)，不需設(shè)置基礎(chǔ)模板的基坑，可按基底平面