論逆作拋物線拱墻的設(shè)計與施工

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.論逆作拋物線拱墻的設(shè)計與施工中建七局四公司基礎(chǔ)設(shè)施分公司 劉興春引論：逆作拱墻作為基礎(chǔ)支擋結(jié)構(gòu)的一種，根據(jù)基坑平面形狀，可采用圓拱、橢圓拱、拋物線拱。其中拋物線形拱通常設(shè)計為對稱連拱組合墻。因拋物線形為合理拱軸線，在均布荷載作用下，主要承受軸向壓力，作為支護結(jié)構(gòu)具有施工方便、節(jié)省工期、造價低、安全可靠的特點。本文通過工程實例對拋物線型拱墻的設(shè)計與施工做出了詳細的介紹。工程概述某市政工程程的城區(qū)區(qū)污水改改造工程程位于市市區(qū)繁華華地段的的老街區(qū)，設(shè)設(shè)計為DDN1

2、2200污污水頂管管，污水水管埋設(shè)設(shè)深度為為自然地地面以下下7m左右右，因街街區(qū)道路路狹窄，無無法在道道路內(nèi)設(shè)設(shè)工作井井，只能能在街區(qū)區(qū)的十字字交叉口口設(shè)頂進進井，雙雙向頂進進，單向向頂距為為2855米，施施工方案案擬采用用泥水平平衡機械械頂管。原方案頂管工作井采用鋼筋砼沉井，后經(jīng)現(xiàn)場勘察，距設(shè)計污水管中心線二米處自然地面以下2.5米有移動與聯(lián)通公司的綜合光纜管溝，無法進行遷移；右側(cè)地下四到五米處為老城區(qū)在用污水管（磚砌）。二者之間凈距為5.5米，如采用沉井方法施工工作井，工作井外圍結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)在4.5*7米左右，光纜管溝處在沉井結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)；即使在犧牲工作井內(nèi)施工凈距的情況下對沉井進行移位，勉強

3、進行沉井施工。沉井下沉?xí)r，將帶動其周圍內(nèi)二米的土體下沉，因老城區(qū)街道狹窄，不僅影響周邊交通，須進行封閉施工，且土體下沉很可能會對光纜溝及原有污水管的結(jié)構(gòu)造成破壞，一旦在用的污水管破裂，會造成無法估量的損失。經(jīng)多方論證證，選用用了逆作作磚砌拋拋物線連連拱組合墻作為工工作時的的作法。其施工特點點是：11、挖土土與做閉閉合拱圈圈可同時時交叉施施工，如如下圖示示意。第一步挖土土，在第第一階段段內(nèi)按平平面挖出出所需拱拱形，進進行砌體體砌筑。第第二階段段分段開開挖，分分段砌筑筑。拱墻墻在垂直直方向上上分道施施工，拱拱墻與坑坑壁之間間的空隙隙以砂漿漿填滿塞塞實。如如光纜管管溝處于于工作井井內(nèi)時，因因拱形由由

4、砌塊組組砌，可可在對光光纜管溝溝進行加加固后，將將其置于于工作井井范圍內(nèi)內(nèi)而不至至于影響響工作井井的正常常施工。如如下圖為為施工中中的實際際情況：2、拋物線線拱的優(yōu)優(yōu)點是其其為合理理拱軸線線，在均均布荷載載作用下下拱圈的的彎矩很很小，同同時，拱拱圈外的的土也形形成土拱拱，減少少了一定定的土壓壓力。拱拱截面主主要承受受壓力，彎彎矩小，節(jié)節(jié)約鋼筋筋。因施施工為逆逆作，要要求拱與與土壁緊緊密接觸觸，故施施工對土土體的影影響范圍圍只在拱拱圈外徑徑以內(nèi)，對對拱圈以以外無影影響。即即使與原原有污水水管溝相相鄰，也也不會危危及其安安全。二、拋物線線拱線形形設(shè)計1、拱軸幾幾何數(shù)據(jù)據(jù)拋物線方程程式：yy=4f(

5、1-)根據(jù)建筑筑基坑支支護技術(shù)術(shù)規(guī)程JJGJ1120-99中中逆作拱拱墻章節(jié)節(jié)條文要要求“拱墻軸軸線的矢矢跨比不不宜小于于1/88”。在實實際操作作中可用用auttocaad按下下表對拋拋物線形形進行設(shè)設(shè)計。點位xy00010.050.1920.100.3630.150.5140.200.6450.250.7560.300.8470.350.9180.400.9690.450.99100.501.00乘數(shù)lf拋物線連拱拱組合墻墻可視作作4個兩兩兩對稱稱的拋物物線拱，如如下圖實實際采用用的滿足足頂進需需要的44.5*7米凈距距的拋物物線組合合拱。2、組合拱拱墻內(nèi)力力計算因組合拱墻墻兩兩對對稱，設(shè)

6、設(shè)計時只只分析一一個支座座反力即即可。如如下圖所所示，以以主動土土壓力EEa為作作用在筒筒壁上的的均布荷荷載，先先求出11號拱和和2號拱拱的支座座反力FF1和FF2，則則作用于于拱座合合力F=F1+F2推向土體的的不平衡衡力由拱拱腳基坑坑的被動動土壓力力Ep提提供。設(shè)設(shè)計時在在拱腳兩兩側(cè)各LL1范圍圍內(nèi)將拱拱壁加厚厚即可為為拱腳基基礎(chǔ)，使使L式中H-拱拱圈高度度Ep-被動動土壓力力K-安全系系數(shù)Ep=199*8*2.55+2*10*1.558=4411.6KNNL=0.002288（取5000mmm）根據(jù)地質(zhì)勘勘察報告告，管線線埋設(shè)深深度內(nèi)土土層信息息如下表表：表1層號土類名稱層厚(m)重度(

7、KNN/m33)浮重度(KKN/mm3)粘聚力(KPa)內(nèi)摩擦角(度)1填土0.7192-1粘質(zhì)粉土0.7-22.6 1866762572-2砂質(zhì)粉土2.6-33.719191872952-3粘質(zhì)粉土3.7-55.9188881062623淤泥質(zhì)粉質(zhì)質(zhì)粘土5.9以下下179799541 eq oac(,1) eq oac(,2)水平荷荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值按規(guī)程對粉粉土及粘粘性土以以下式計計算：eajk=ajkkKai-2Cikajk作用于于深度ZZj處的的豎向應(yīng)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值考慮場地實實際情況況，基坑坑外側(cè)按按滿布附附加荷載載q0（400KN/m2）計算，豎豎向應(yīng)力力標(biāo)準(zhǔn)值值ajkk按下列列規(guī)定計計算：

8、ajk=YmjjZj+ q0Ymj-深深度Zjj以上土土的加權(quán)權(quán)平均天天然重度度計算深度（mm）各層豎向應(yīng)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值(KKN/mm2)2.688.6443.7109.6654.7128.4455.9147.2257167.9938185.883Kai -第i層的主主動土壓壓力系數(shù)數(shù)按規(guī)程以下下式計算算：Kai=ttg2(455-)ik-三三軸試驗驗確定的的第i層層土固結(jié)結(jié)不排水水（快）剪剪內(nèi)摩擦擦角標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值Zj-計算算點深度度層號土類名稱層厚(m)內(nèi)摩擦角(度)主動土壓力力系數(shù)1填土0.7道路結(jié)構(gòu)層層，不利利用2-1粘質(zhì)粉土0.7-22.62570.39552-2砂質(zhì)粉土2.6-33.729

9、50.342-3粘質(zhì)粉土3.7-55.92620.38773淤泥質(zhì)粉質(zhì)質(zhì)粘土5.9以下下410.8677層號土類名稱層厚(m)內(nèi)摩擦角(度)被動土壓力力系數(shù)1填土0.7道路結(jié)構(gòu)層層，不利利用2-1粘質(zhì)粉土0.7-22.62572.532-2砂質(zhì)粉土2.6-33.72952.942-3粘質(zhì)粉土3.7-55.92622.583淤泥質(zhì)粉質(zhì)質(zhì)粘土5.9以下下411.15由此得出，主動土壓力如下圖所示。計算深度（mm）各層水平荷荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值(KKN/mm2)2.625.4663.727.13354.736.5225.943.87127.998143.442由規(guī)程附表表得拋物物線拱內(nèi)內(nèi)力計算算公式：以深度

10、度八米處為為計算點點，查相相關(guān)文獻獻的等截截面拋物物線拱內(nèi)內(nèi)力影響響線，可可得得1號拱支支座豎向向反力NNa=Nb=1443.442*11.6661=2388.222KN2號拱支座座豎向反反力Naa=Nbb=1443.442*11.43350886=2055.822KN由圖解法求求得合力力：1550.4469KKN計算深度（mm）各層水平荷荷載標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值(KKN/mm2)1號拱軸力力影響線線值2號拱軸力力影響線線值1號拱拱頂頂軸力（KKN）2號拱拱頂頂軸力（KKN）2.625.4661.627734441.3911426641.43335.4333.727.133544.15537.7664.7

11、36.52259.43350.8115.943.871.28860.9447127.99208.114177.9968143.442233.44199.556 eq oac(,3)計計算結(jié)果果以列表深度度為分段段計算高高度，由由此得出出拱墻結(jié)結(jié)構(gòu)軸向向力設(shè)計計值Ni，如下下圖所示示。 eq oac(,4)拱拱墻厚度度計算按砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計規(guī)規(guī)范（GGB5000033-20001）砂漿強度取M2.5,磚強度等級取MU10，查表求抗壓強度設(shè)計值1.3MPa。計算深度（mm）1號拱分段段計算高高度內(nèi)圓圓拱墻的的厚度（mmm）2號拱分段段計算高高度內(nèi)圓圓拱墻的的厚度（mmm）設(shè)計取值（mmm）2.612

12、.255 942取240mmm3.730.823699取240mmm4.745.735155取370mmm5.945.735144取370mmm7145.55111996取500mmm8179.5513811取500mmm四、逆作圓圓拱墻施施工注意意事項 eq oac(,1)挖挖土可與與做閉合合拱圈同同時交叉叉施工。 eq oac(,2)可可分段砌砌筑，分分段澆筑筑砼圈梁梁，但上上口肋梁梁宜在整整個分段段完成后后整體澆澆筑。 eq oac(,3)拱拱圈內(nèi)應(yīng)應(yīng)力與拱拱軸曲線線關(guān)系很很大，放放線必須須準(zhǔn)確，拱拱軸線沿沿曲率半半徑方向向誤差控控制在40MMM。 eq oac(,4)拱拱墻在垂垂直方向

13、向應(yīng)分道道施工，視視土層的的直立度度決定每每道施工工高度，不不宜超過過2.55M，上上道拱墻墻合攏且且砌體或或砼強度度達到770%設(shè)設(shè)計強度度后，才才可進行行下道拱拱圈的挖挖土施工工。上、下下兩道拱拱墻的豎豎向施工工縫應(yīng)錯錯開，錯錯開距離離不宜小小于2MM。拱墻墻施工宜宜連續(xù)作作業(yè)，每每道拱墻墻施工時時間不宜宜超過去去36hh。 eq oac(,5)下下道拱圈圈的施工工，應(yīng)嚴(yán)嚴(yán)格控制制，要防防止挖下下道拱圈圈時，使使上道拱拱圈失去去支持而而導(dǎo)致破破壞。可可以采用用分段跳跳挖。 eq oac(,6)砌砌體外側(cè)側(cè)與土壁壁按觸處處的空隙隙必須采采用砌筑筑砂漿填填嵌，并并插搗密密實。 eq oac(,7)開開挖土方方，應(yīng)采采取盆式式挖土，即即先挖基基坑中部部土方，以以得降排排水，并并利用未未挖土平平衡拱圈圈外側(cè)土土壓力，防防止外側(cè)側(cè)土方塌塌垮。施施工前應(yīng)應(yīng)做好降降水工作作。積水水坑設(shè)置置應(yīng)遠離離坑壁，距距離不應(yīng)應(yīng)小于22米。 eq oac(,8)由由于地質(zhì)質(zhì)條件的的非均勻勻性及施施工等方方面的原原因，盡盡管拱結(jié)結(jié)構(gòu)