衡重式路肩擋土墻土壓力計算方法探討

衡重式路肩擋土墻土壓力計算方法探討

由于平衡重量臺的存在，上墻的壓力比衡重更復雜。不同的計算方法對平衡重量的前墻和整體墻都有不同的影響。上墻土壓力的計算最早有實際墻背法。該法假定上墻出現(xiàn)主動狀態(tài),按庫倫主動土壓力計算。衡重臺之上土體按重力考慮,下墻為延長墻背法。目前截面檢算設計上還是采用實際墻背法?？紤]到上墻與下墻之間產生相對位移時,出現(xiàn)主動狀態(tài)的可能性不大。如墻身整體轉動出現(xiàn)主動狀態(tài),上墻出現(xiàn)第二破裂面時按第二破裂面滑動,或衡重臺較短,不能出現(xiàn)第二破裂面時,按衡重臺外端與墻頂?shù)倪B線滑移,推導出一系列上墻土壓力計算公式。但墻身截面檢算還是保留采用實際墻背法,上墻截面檢算按庫倫主動土壓力計算可能偏小而這不是本文所要研究的問題下墻的計算方法由延長墻背法發(fā)展到力多邊形法。本文借助力多邊形法推導的思路,對于上墻的土壓力計算,介紹另一種實際墻背法的公式推導,并簡要地進行不同公式之間的計算結果對比分析,見圖1。1衡重臺土壓力從圖(1)可知求出E式中γ———填料重度,(AE式中ψ=90°+φ-δ破裂角計算出來以后,可計算出土壓力系數(shù),修正后的重度等。根據(jù)應力圖形的分布計算衡重臺上的土壓力。在計算土壓力時,與一般衡重式墻不同的是先計算E2入思想上代(1)從圖(1)可求得(3)、(4)式。經整理得(5)。(A將公式(7)、(8)代入(6)得(9)。在圖1的情況下,當求得θL———衡重臺寬度將公式(10)代入公式(11)得將公式(12)代入公式(9)得:令:公式(13)中則,E公式(14)所對應的應力圖形如圖(2)所示:當求出E3衡重人工擋墻土壓力由于邊界條件的不同,土壓力E這種土壓力的計算方式實際上只對下墻有影響,因為衡重臺上的土壓力不會傳至上墻,上墻所受的土壓力與一般的實際墻背法的計算值是一樣的。4應力系的檢算結果首先,用第二破裂面法計算出一組衡重式路肩墻。為了真實地反應這兩種方法的土壓力大小以及各檢算結果,在相同參數(shù)的前提下,將計算出的墻身截面尺寸代入實際墻背法中進行檢算,觀察力系的大小和檢算結果。經比較歸納如下。(1)按第二破裂面計算的低墻和高墻的水平推力較大,中間墻高的墻按實際墻背法計算的水平推力較大。(2)傾覆彎矩除2、3m的低墻外,按實際墻背法計算的較大。穩(wěn)定彎矩除2、3m的低墻外,按實際墻背法計算的較小。按實際墻背法計算的傾覆穩(wěn)定系數(shù)較小。(3)按實際墻背法計算的4～10m墻高的抗滑穩(wěn)定系數(shù)較小。(4)按實際墻背法計算的墻趾應力較大。總之,按第二破裂面計算的各項檢算指標的總趨勢與實際墻背法相比,安全儲備較小。5衡重臺實際墻背法計算(1)第二破裂面法和實際墻背法的計算結果顯示(圖3、圖4),下墻水平土壓力相差不大;實際墻背法上墻土壓力分別作用在上墻背和衡重臺上,其合力大于第二破裂面法計算值。但穩(wěn)定力矩顯示實際墻背法的計算值較小,故按第二破裂面法計算能滿足擋墻截面要求,按實際墻背法計算可能不能滿足要求。(2)按實際墻背法計算,因假設土體沿墻背和衡重臺滑動故墻背和衡重臺上除了存在正壓力外,還存在摩擦力,衡重臺上E(3)按第二破裂面法計算和實際墻背法計算的結果都顯示出衡重臺附近的土壓應力較大。第二破裂面法計算,衡重臺處土壓應力較大的原因有二:(1)因為路基面以上荷載產生的附加應力;(2)因為第二破裂面俯斜。按實際墻背法計算,衡重臺處土壓應力較大的原因有三:(1)路基面以上荷載產生的附加應力;(2)上墻背俯斜;(3)衡重臺處還存在一個水平力?？傊?