加筋挡土墙设计.doc

- PAGE 10 - 加筋挡土墙设计 拟在某黄土地区的二级公路上修建一座路堤式加筋挡土墙。据调查，挡土墙不受浸水影响，以确定挡土墙全长为60m，沉降缝间距采用20m，挡土墙高度12m，顶部填土0.6m，其计算断面见图1。 图1 加筋土挡墙计算断面 已知各项计算资料汇列如下： （1）路基宽度为12m，路面宽9m。 （2）活载标准为公路—Ⅱ级。 （3）面板为1m×0.8m十字型混凝土板，板厚20cm （4）筋带采用聚丙烯土工带，带宽为18mm，厚1mm，容许拉应力50Mpa，似摩擦系数。 （5）筋带节点的水平间距，垂直间距。 （6）填料为黄土，容重，内摩擦角，粘聚力，计算内摩擦角。 （7）地基为老黄土，容重，内摩擦角，粘聚力，地基容许承载力，基底摩擦系数。 （8）墙顶和墙后填料与加筋体填料相同。 试按荷载组合I进行结构计算。 计算如下： 1.计算加筋体上填土重力的等代土层厚度h2 由图1可知，H=12m，bb=0.5m，m=1.5，H’=0.6m， 因为： 所以取h2= H’=0.6m 2.计算车辆等代土层厚度h0 （1）计算车辆荷载布置长度L 已知车辆荷载公路—Ⅱ级的前后轴距加一个车轮接地长度总和为L0=13m，得： 因L大于15m，取扩散长度L=15m。 （2）计算荷载布置宽度B0 根据规范要求，挡土墙在进行内部稳定计算时，应首先判断活动区是否进入路基宽度，据此决定B0的取值。车辆荷载横向布置图见图2，破裂面距加筋体顶部面板的水平距离为3.6m，已进入路基内2.2m，进入路面内0.7m，可布置一侧 图2 车辆荷载横向布置图见图 重车车轮。 ①按活动区宽度布置汽车荷载求 由图2知，，，L=15m，，得： ②按路基全宽布置汽车荷载求 因路面宽为9m，横向可布置三辆重车，则 ，，L=15m，，得： ③按《公路路基设计规范》（JTJ 30—2004）的方法求 因墙高为12m，大于10m，所以取q=10kN/m2，得： 因，故取h0=0.5m，此时Lc=B0=12m，且沿全路基宽布置三行车队。 3.筋带所受拉力计算 参见图3、4，计算列表进行。对于车辆荷载的扩散应力、扩散宽度、拉力Ti分别按以下公式计算： 图3 内部稳定计算图示 其中，；以第1层为例：hi=0.2m，， Lci=12.8m，，，Ti=2.11kPa，其它层依此类推。 4.筋带断面积计算 已知筋带容许拉应力，筋带厚度为1mm，查表得当荷载组合I时，筋带容许拉应力提高系数K=1，由公式计算得筋带断面积，最后取为偶数条。 如第1层得断面积为： 5.筋带长度计算 图4 荷载传递及影响范围 根据以下公式计算各层筋带一个节点处在活动区、锚固区的长度及该结点的总长。 ，， ， 以第1层为例：hi=0.2m，Ti=2.11kPa，筋带总宽度bi=0.072m，似摩擦系数， 抗拔安全系数（荷载组合I） 则筋带总长为： L1= Loi + Lei =0.3×12+4.58=8.18m0.7H=8.4m 初步取L1=0.7H=8.4m≈ 第30层筋带总长为：L30=0.570.4H=4.8m,初步取L30=5m。 其余各层计算过程省略。 6.基底底面地基应力验算 按规范规定，当对路堤式加筋挡土墙进行外部稳定性验算时，B0的取值及等代土层厚度h0布置的范围为路基全宽，加筋体上填土重力的影响按填土几何尺寸计算。 经试算，加筋体底部宽度5m，难以满足外部稳定性要求，因此取该加筋体为矩形断面，及上下均为9m（调整后的抗拔稳定系数，此时Kf远大于[Kf]）。 地基应力验算见图5所示。 （1）基底面上的垂直力N 由图5可得： （2）墙背AB上水平土压力E 图5 地基应力验算 路基顶面A点的水平应力： 基底面B点水平应力： 所以， （3）求各力对基底重心O点的力矩 ， ， 所以， （4）地基应力计算 ， 因，，所以，地基承载力满足要求。 7.基底抗滑移稳定验算 查表，荷载组合为I时，要求的基底滑移稳定系数[Kc]=1.3，又已知基底摩擦系数。 由前项计算得： 垂直合力 水平合力 由公式得： 所以，基底抗滑移稳定性满足要求。 8.抗倾覆稳定验算 见图6，作用于墙体的力系与基底滑移验算时相同。查表，荷载组合为I时，要求的抗倾覆稳定系数[K0]=1.5。 （1）求各力对墙趾O点的力矩 （2）由公式得： 图6 抗倾覆稳定计算图 所以，抗倾覆稳定性满足要求。 9.整体滑动稳定验算 见图7，按以下公式验算，由经验得知，再采用圆弧滑动面假定时，最不利位置通常出现在图7所示的XOY象限内，但具