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衡重式擋土墻設(shè)計(jì)論文
摘要：衡重式擋土墻的常規(guī)設(shè)計(jì)需要經(jīng)過(guò)反復(fù)的驗(yàn)算才能滿足安全性與經(jīng)濟(jì)性的要求，這樣就需要花費(fèi)大量的時(shí)間和人力，設(shè)計(jì)過(guò)程還不能充分的考慮影響衡重式擋土墻設(shè)計(jì)的諸多因素，也就不能保證得出的設(shè)計(jì)結(jié)果是衡重式擋土墻設(shè)計(jì)的最優(yōu)解。因此，對(duì)衡重式擋土墻的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，得到滿足各種條件的全局最優(yōu)解，就顯得比較重要。
關(guān)鍵詞：衡重式擋土墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；材料選擇
1土壓力計(jì)算中等效內(nèi)摩擦角的問(wèn)題
在土壓力的計(jì)算中，一般只考慮主動(dòng)土壓力。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)一般使用庫(kù)侖主動(dòng)土壓力公式計(jì)算，但是庫(kù)侖理論假定墻后填土為砂性土（即c＝0），當(dāng)墻后填土為粘性土?xí)r，一般采用等效內(nèi)摩擦角?準(zhǔn)0，通常取?準(zhǔn)0=35°。等效內(nèi)摩擦角的確定可以采用三種不同的等效條件進(jìn)行折算：①抗剪強(qiáng)度相等的條件；②朗肯總土壓力相等的條件；③朗肯土壓力對(duì)趾部力矩相等。這三種方法的計(jì)算結(jié)果都表明?準(zhǔn)0隨擋土墻高度的增大而減小，如不考慮這種減少的影響，對(duì)高擋土墻的設(shè)計(jì)是偏不安全的。使用等效內(nèi)摩擦角的方法對(duì)填土高度6～8m時(shí)較為合適，用此角度計(jì)算高墻或低墻土壓力時(shí)則產(chǎn)生低墻偏大，高墻偏小的缺陷，依據(jù)它所設(shè)計(jì)出的擋土墻截面則低墻保守，高墻危險(xiǎn)。
通過(guò)分析三種等效內(nèi)摩擦角算法，從中選擇一種較為合理而又簡(jiǎn)便的等效內(nèi)摩擦角的折算方法，便于直接采用庫(kù)侖理論及其計(jì)算公式設(shè)計(jì)高擋土墻，即先按朗肯總土壓力相等的條件折算等效內(nèi)摩擦角，再用庫(kù)侖理論及其計(jì)算公式計(jì)算土壓力。
2軟土地基中衡重式擋土墻的結(jié)構(gòu)
地基承載力驗(yàn)算是擋土墻設(shè)計(jì)中的必須內(nèi)容。在軟土地基中修筑衡重式擋土墻時(shí)，其結(jié)構(gòu)形式與地基承載力有著直接的關(guān)系。通過(guò)改變擋土墻結(jié)構(gòu)（譬如，適當(dāng)加寬擋土墻底寬），同時(shí)采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)地基進(jìn)行加固處理，就可以使地基滿足衡重式擋土墻修筑的要求。在鶴大線黑石礁至河口段（華錄配套公路工程）一級(jí)公路的改擴(kuò)建工程中，通過(guò)改變擋墻結(jié)構(gòu)（基底加寬15cm，外墻坡由1：0.05改為1:0.1）和用砂礫墊層加固地基的辦法進(jìn)行衡重式擋土墻修建，這樣既節(jié)省了挖方和填方量，又縮短了工期。擋墻底面加寬時(shí)，需考慮以下事項(xiàng)：
①基礎(chǔ)從哪邊加寬、要視墻后不同的填筑材料及計(jì)算的偏心距而定，偏心距越小越好，出現(xiàn)負(fù)偏心距更利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
�、诨A(chǔ)加寬多少，要根據(jù)基礎(chǔ)所用不同材料、控制其擴(kuò)散角在30～40°為宜。
③加寬后，基礎(chǔ)與墻身聯(lián)結(jié)的變截面處最好砌成弧形，以防應(yīng)力集中產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。
3浸水條件下衡重式擋土墻的設(shè)計(jì)
3.1衡重式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式衡重式擋土墻的優(yōu)點(diǎn)在于利用衡重臺(tái)上部填土的土壓力作用和全墻重心的后移來(lái)增加墻身的穩(wěn)定，減小斷面尺寸；它的墻面陡直，下墻墻背仰斜，可大大降低墻高，減少基礎(chǔ)的開挖量。適用于山區(qū)、地面橫坡陡的路肩墻，也可用于路塹墻（上墻可用于攔擋落石）或路堤墻。 一般在設(shè)置重力式擋土墻墻高超過(guò)8～10m時(shí)，就可以考慮采用衡重式擋土墻。其中有卸荷板式衡重式擋土墻。卸荷板又稱減壓板，它的作用是增加擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性，它的位置根據(jù)計(jì)算來(lái)確定；為樁墻結(jié)構(gòu)的形式，在擋土墻基礎(chǔ)不能滿足要求或墻身要求太高時(shí)，可以采用此結(jié)構(gòu)形式。衡重式擋土墻的斷面尺寸一般為：上墻與下墻的比例為4:6，衡重臺(tái)寬度為墻高的0.25~0.35倍，墻頂取0.3~0.6m，胸坡坡度采用1:0.05，上墻俯斜坡度1:0.25~1:0.45，下墻仰斜坡度為1:0.25~1:0.30。墻面一般為直線形，其坡度應(yīng)與墻背坡度相協(xié)調(diào)。同時(shí)還應(yīng)考慮墻趾處的地面橫坡，在地面橫向傾斜時(shí)，墻面坡度影響擋土墻的高度，橫向坡度愈大影響愈大。因此地面橫坡較陡時(shí)，墻面坡度一般為1:0.25~1:0.20，矮墻時(shí)也可采用直立；地面橫坡平緩時(shí)，墻面可適當(dāng)放緩，但一般不緩于1:0.35。在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，斷面形式不宜變化過(guò)多，以免造成施工困難，并且應(yīng)當(dāng)注意不影響擋土墻的外觀。為增加擋土墻的抗滑移穩(wěn)定，當(dāng)基礎(chǔ)浸水時(shí)基底逆坡可以設(shè)置為0.05:1，而在巖石基底或不浸水條件下基底逆坡取0.07:1。
3.2衡重式擋土墻的布置擋土墻的布置也是擋土墻設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，包括擋土墻位置的選定、擋土墻的縱向布置、橫向布置與平面布置，通常在路基斷面圖和墻址縱斷面上進(jìn)行。布置前，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)路基橫斷面圖，不滿足要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)測(cè)，并測(cè)繪墻址處的縱斷面圖，收集墻址的地質(zhì)和水文資料。
4擋土墻位置的選定
4.1縱向布置縱向布置在墻址縱斷面圖上進(jìn)行，布置后繪成擋土墻正面圖，布置內(nèi)容有：
�、俅_定擋土墻的起砌點(diǎn)和墻長(zhǎng)，選擇擋土墻與路基或砌體結(jié)構(gòu)物的銜接方式。路肩擋土墻端部可以嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接；與橋臺(tái)連接時(shí)，為了防止墻后回填土從橋臺(tái)尾端與擋土墻連接處的空隙溜出，需在臺(tái)尾與擋土墻之間設(shè)置隔墻及接頭墻。
②按地基、地形及墻身斷面變化情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫和沉降縫位置。
�、鄄贾酶鞫螕跬翂Φ幕A(chǔ)。墻趾地面有縱坡時(shí)，擋土墻的基底宜做成不大于5％的縱坡。但地基為巖石時(shí)，為減少開挖，可縱向做成臺(tái)階。臺(tái)階尺寸應(yīng)隨縱坡大小而定，但其高寬比不宜大于1:2。
�、懿贾眯顾椎奈恢茫〝�(shù)量、間隔和尺寸等。
�、荽送�，在布置圖上應(yīng)注明各特征斷面的樁號(hào)，以及墻頂、基礎(chǔ)頂面、基底、沖刷線、冰凍線、常水位或設(shè)計(jì)洪水位的標(biāo)高等。
4.2橫向布置橫向布置選擇在墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處以及其它必須樁號(hào)的橫斷面圖上進(jìn)行。根據(jù)墻型、墻高、地基及填土的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)或套用標(biāo)準(zhǔn)圖，確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)施等，并繪制擋土墻橫斷面圖。
4.3平面布置對(duì)于個(gè)別復(fù)雜的擋土墻，如高、長(zhǎng)的沿河擋土墻和曲線擋土墻，除縱橫向布置外，還應(yīng)進(jìn)行平面布置，繪制平面圖，標(biāo)明擋土墻與路線的平面位置及附近地貌和地物等情況，特別是與擋墻有干擾的建筑物的情況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向、其他防護(hù)與加固工程等。
參考文獻(xiàn)：
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