畢業(yè)設(shè)計(jì)—加筋土擋土墻設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　加筋土擋墻是由拉筋、墻面板和填土構(gòu)成的一種新型復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)物。相對(duì)于傳統(tǒng)的重力式擋土墻，加筋土擋墻為一種柔性結(jié)構(gòu)，具有較好的變形協(xié)調(diào)性和抗震性能，對(duì)地基的承載能力要求也不高，且具有很好的經(jīng)濟(jì)性和造型美觀性等一些其他結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)越性。因此，被廣泛應(yīng)用與公路、水利、城市建設(shè)和鐵路等工程中。</p><p>

2、;　　加筋擋土墻雖有較好的抗震性能，但并非能夠抵抗任何等級(jí)的地震作用。對(duì)于規(guī)范要求的抗震設(shè)計(jì)加筋土擋墻工程，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)須考慮地震力對(duì)其的影響。根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范，地震烈度在6度以上的地區(qū)，加筋土擋墻應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。采用擬靜力法來考慮地震作用，不計(jì)豎向地震力的影響，只需考慮水平地震力作用。</p><p>　　本文對(duì)加筋擋土墻的構(gòu)造、特點(diǎn)及其發(fā)展應(yīng)用狀況作了概述。通過加筋擋土墻的構(gòu)造，分析了加筋擋土墻的加固機(jī)理和破

3、壞模式。加筋土本身是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，在工作態(tài)下，各組成部分之間的相互影響使其具有一定的復(fù)雜性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：加筋土擋墻；地震力；穩(wěn)定性分析與計(jì)算</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Reinforced earth retaining wall is a new composite suppo

4、rting structure comprised of reinforcement, wall sheathing and filling. Compared with traditional gravity retaining wall, the reinforced earth retaining wall is a flexible structure with better deformation compatibility

5、and seismic behavior.Moreover, the reinforced earth retaining wall requires low foundation bearing capacity and has advantages like economical efficiency as well as better appearance which are incomparable to other struc

6、ture</p><p>　　The reinforced earth retaining wall having good seismic behavior does not mean it can resist the earthquake effect of any grade. To reinforced earth retaining wall with seismic design required

7、in the specification, the effect of seismic force should be taken into account in design calculation. According to the current standard, in the area where seismic intensity is level six or above, the reinforced earth ret

8、aining wall should be designed to resist earthquake. If adopting pseudo-static method t</p><p>　　This thesis gives a brief introduction to the structure, characteristics, development and application of the r

9、einforced earth retaining wall, at the same time, analyzes its reinforcement mechanism and failure modes through the structure of the reinforced earth retaining wall. Reinforced earth is a composite structure itself, an

10、d interrelationship of each component makes it relatively complex in the working state. </p><p>　　Key words: Reinforced earth retaining wall; Seismic force ; Stability analysis and calculation </p>&l

11、t;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章緒論1</b></p><p>　　1.1 支擋結(jié)構(gòu)與擋土墻1</p><p>　　1.1.1 支擋結(jié)構(gòu)1</p><p>　　1.1.2擋土墻1</p><p>　　1.2加筋土擋墻的特點(diǎn)和

12、適用性2</p><p>　　1.2.1 加筋土擋墻的特點(diǎn)2</p><p>　　1.2.2 加筋土擋墻的適用性2</p><p>　　1.3加筋土擋墻的應(yīng)用與發(fā)展2</p><p>　　1.3.1國外發(fā)展概況2</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)發(fā)展概況3</p><p>　　1

13、.3.3 加筋土技術(shù)的不足4</p><p>　　1.4 本課題設(shè)計(jì)的背景、目的及意義4</p><p>　　1.4.1 背景4</p><p>　　1.4.1 目的與意義5</p><p>　　第2章 加筋土擋墻的設(shè)計(jì)原理6</p><p>　　2.1 加筋土擋墻的構(gòu)造6</p><p

14、>　　2.1.1 墻面板6</p><p>　　2.1.2 拉筋6</p><p>　　2.1.3 填料7</p><p>　　2.2 加筋土擋墻的設(shè)計(jì)原理8</p><p>　　2.2.1 摩擦原理9</p><p>　　2.2.2 準(zhǔn)粘聚力原理10</p><p>　　2.

15、3 加筋土擋墻的破壞模式11</p><p>　　2.4 破裂面的確定13</p><p>　　2.5 加筋土擋墻設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的基本假定15</p><p>　　第3章 加筋土擋墻的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法16</p><p>　　3.1 穩(wěn)定性分析計(jì)算方法16</p><p>　　3.1.1 擬靜力法16<

16、/p><p>　　3.1.2 數(shù)值分析法17</p><p>　　3.2 內(nèi)部穩(wěn)定性分析計(jì)算18</p><p>　　3.2.1 土壓力計(jì)算18</p><p>　　3.2.2 作用在拉筋上的豎向壓應(yīng)力計(jì)算21</p><p>　　3.2.3 地震力計(jì)算22</p><p>　　3.2.4

17、 拉筋拉力計(jì)算23</p><p>　　3.2.5 拉筋抗拔力計(jì)算23</p><p>　　3.2.6 拉筋長(zhǎng)度的確定23</p><p>　　3.2.7 拉筋抗拔穩(wěn)定檢算24</p><p>　　3.2.8 拉筋抗拉強(qiáng)度檢算24</p><p>　　3.2.9 墻面板內(nèi)力檢算25</p>&

18、lt;p>　　3.2.10 連接件內(nèi)力檢算26</p><p>　　3.3 外部穩(wěn)定性分析計(jì)算27</p><p>　　3.3.1 基底抗滑穩(wěn)定性計(jì)算27</p><p>　　3.3.2 傾覆穩(wěn)定性計(jì)算28</p><p>　　3.3.3 基底承載能力計(jì)算28</p><p>　　第4章 加筋擋土墻設(shè)計(jì)

19、30</p><p>　　4.1 工程資料30</p><p>　　4.1.1 工程概況30</p><p>　　4.1.2 工程條件30</p><p>　　4.2設(shè)計(jì)方案31</p><p>　　4.2.1 加筋土擋墻方案的選擇31</p><p>　　4.2.2 填料與拉筋的選

20、取32</p><p>　　4.3 初步確定拉筋長(zhǎng)度33</p><p>　　4.3.1 墻后總地震主動(dòng)土壓力計(jì)算33</p><p>　　4.3.2 基底抗滑穩(wěn)定34</p><p>　　4.3.3 抗傾覆穩(wěn)定34</p><p>　　4.4 荷載計(jì)算35</p><p>　　4.

21、4.1 側(cè)向壓力35</p><p>　　4.4.2 豎向壓力36</p><p>　　4.4.3 拉筋拉力37</p><p>　　4.5 拉筋長(zhǎng)度計(jì)算38</p><p>　　4.5.1 無效長(zhǎng)度38</p><p>　　4.5.2 有效長(zhǎng)度38</p><p>　　4.5.3

22、拉筋全長(zhǎng)39</p><p>　　4.6 拉筋抗拔力計(jì)算39</p><p>　　4.7 拉筋抗拔穩(wěn)定檢算40</p><p>　　4.7.1 有荷載作用的抗拔穩(wěn)定檢算40</p><p>　　4.7.2 無荷載作用的抗拔穩(wěn)定檢算41</p><p>　　4.8 外部穩(wěn)定性檢算42</p>&

23、lt;p>　　4.8.1 基底滑動(dòng)穩(wěn)定檢算42</p><p>　　4.8.2 全墻傾覆穩(wěn)定檢算43</p><p>　　4.8.3 基底承載力檢算44</p><p>　　4.9 截面及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44</p><p>　　4.9.1 墻面板44</p><p>　　4.9.2 基礎(chǔ)45</p&g

24、t;<p>　　4.9.3 帽石45</p><p>　　4.10 內(nèi)部穩(wěn)定性檢算45</p><p>　　4.10.1 拉筋強(qiáng)度檢算45</p><p>　　4.10.2 墻面板及連接件內(nèi)力檢算46</p><p>　　4.11 小結(jié)47</p><p><b>　　結(jié)論48<

25、;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p><b>　　附錄52</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 支擋結(jié)構(gòu)與擋土墻</p><p>　　1.1.1 支擋結(jié)構(gòu)</

26、p><p>　　支擋結(jié)構(gòu)是用來支撐、加固填土或山坡體，防止其坍滑，保持其穩(wěn)定的一種建筑結(jié)構(gòu)物。支擋結(jié)構(gòu)在土木工程中廣泛應(yīng)用，尤其是鐵路與公路工程中，主要用于穩(wěn)定路基、隧道洞口與橋臺(tái)處邊坡，此外，當(dāng)以上或其他工程中遇到滑坡、泥石流、危巖、落石以及崩塌等不良地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，支擋結(jié)構(gòu)主要用于加固和攔擋不良地質(zhì)體。</p><p>　　支擋結(jié)構(gòu)的劃分有多種方法，通常，按結(jié)構(gòu)形式可劃分為重力式擋土墻（包括衡

27、重式）、錨定板擋土墻、托盤式和卸荷板式擋土墻、懸臂式和托臂式擋土墻、樁基托梁擋土墻、加筋土擋墻、預(yù)應(yīng)力錨索、土釘墻、抗滑樁以及結(jié)合的多種復(fù)合式支擋結(jié)構(gòu)。</p><p>　　重力式擋土墻依靠其墻身的自重來維持墻在土壓力作用下的穩(wěn)定性。這種擋土墻的形式簡(jiǎn)單，取材容易，施工方便，因此，長(zhǎng)期以來在我國支擋工程中應(yīng)用最為廣泛。但重力式擋土墻又存在圬工數(shù)量多、在石材缺乏和地形困難地區(qū)難以施工，以及施工進(jìn)度慢等明顯缺點(diǎn)。&l

28、t;/p><p>　　近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的增長(zhǎng)，材料與機(jī)械業(yè)的發(fā)展，工程研究與水平施工技術(shù)的進(jìn)步，以及對(duì)自然環(huán)境與工程效益的新要求，新型支擋結(jié)構(gòu)順應(yīng)而生，并在實(shí)踐工程中得到很好的應(yīng)用。巖土工程技術(shù)人員將繼續(xù)對(duì)新型支擋結(jié)構(gòu)理論和技術(shù)的研究，以適應(yīng)巖土工程生產(chǎn)的需求。</p><p><b>　　1.1.2擋土墻</b></p><p>　　擋土

29、墻是支擋結(jié)構(gòu)的一種，系指利用結(jié)構(gòu)物的自重、強(qiáng)度及剛度承受挖方或填土的側(cè)向壓力，以保持其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)物。支擋結(jié)構(gòu)中，擋土墻的形式最多，應(yīng)用也最為廣泛。</p><p>　　擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)保證擋土墻在自重和外力系的作用下，依然能夠保證不斷裂、不滑動(dòng)和不傾覆。而作用在擋土墻上的主要力系是土壓力，研究與計(jì)算墻背上的土壓力是擋土墻設(shè)計(jì)的核心問題。</p><p>　　1.2加筋土擋墻的特點(diǎn)和適用性&l

30、t;/p><p>　　1.2.1 加筋土擋墻的特點(diǎn) </p><p>　　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的應(yīng)用，其特點(diǎn)概括起來有以下幾點(diǎn)： </p><p>　?。?）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(jiǎn)便、快速，縮短了工期，同時(shí)也節(jié)省了勞動(dòng)力。</p><p

31、>　?。?）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。</p><p>　?。?）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(jiǎn)單，可節(jié)省20％~60％的造價(jià)[1]。</p><p>　　（4）造型美觀。加筋土擋墻墻面板的外觀可配

32、合周圍環(huán)境與景觀，做成具有欣賞性的建筑結(jié)構(gòu)物。</p><p>　　1.2.2 加筋土擋墻的適用性</p><p>　　級(jí)配較好的砂石土路基的變形與沉降容易控制，具有很好的承載能力和排水能力，穩(wěn)定性較好[2]。因此，加筋土擋墻通常適用于石料比較缺乏的地區(qū)。加筋土擋墻為柔性結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)一定限度的變形，對(duì)地基的承載能力不高,適合軟土地段路基加固處理[3，4]。對(duì)于地震烈度8度以上地區(qū)和具有強(qiáng)

33、腐蝕的環(huán)境不宜使用?？紤]到上述因素，以及對(duì)鐵路路基使用年限的要求，加筋土擋墻僅限于使用在一般地區(qū)的鐵路工程中的路肩墻，尤其在干線中很少使用。一般對(duì)加筋土擋墻的墻高一般沒有限制，但鐵路干線上墻高不宜大于10m，當(dāng)高度大于10m時(shí)按特殊設(shè)計(jì)考慮[5]。</p><p>　　1.3加筋土擋墻的應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　　1.3.1國外發(fā)展概況</p><p>　　19

34、60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耳熱（Pragere），從而引起

35、歐洲對(duì)于加筋土擋墻的廣泛研究。</p><p>　　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技術(shù)，并展開廣泛的研究。

36、</p><p>　　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(zhǎng)，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。

37、</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)發(fā)展概況</p><p>　　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年建成一座長(zhǎng)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

38、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。</p><p>　　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

39、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。</p><p>　　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]。</p><p>　　試驗(yàn)研究與實(shí)踐工程證實(shí)

40、，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]。</p><p>　　1.3.3 加筋土技術(shù)的不足</p><p>　　盡管加筋土技術(shù)的發(fā)明是一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，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

41、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]。</p><p>　　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

42、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(Rankine，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]。</p><p>　　1.4 本課題設(shè)計(jì)的背景、目的及意義</p><p><b>　　1.4.1 背景</b></p>

43、<p>　　隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度的加快，公里、鐵路、市政和水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年，我國公里里程突破400萬公里，2012年底，我國鐵路運(yùn)營里程達(dá)近12萬公里。我國正處于經(jīng)濟(jì)化建設(shè)階段，鐵路更是國民運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，建設(shè)鐵路應(yīng)滿足國家現(xiàn)代化發(fā)展的步伐。</p><p>　　加筋土擋墻有一些其它只當(dāng)結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)越性，比如抗震性能好和造價(jià)經(jīng)濟(jì)等。因此，加筋土擋墻被廣泛應(yīng)用于土木工程

44、行業(yè)中，在理論與技術(shù)領(lǐng)域也不斷地向前推進(jìn)。</p><p>　　我國地處兩條異?；钴S的地震帶之間，地震活動(dòng)頻繁[9]，基本烈度為6、7、8、9度的地區(qū)加筋土應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)[11,12]，設(shè)計(jì)時(shí)只考慮水平地震力可不計(jì)計(jì)豎向地震力。圖1-1為08某地震后被破壞的加筋土擋墻 [10]。</p><p>　　圖1-1 汶川大地震造成加筋土擋墻的破壞[10]</p><p>

45、　　**鐵路是從成昆鐵路云南廣通站，至大理市下關(guān)。該地區(qū)是高烈度地震區(qū)，地震烈度為Ⅷ度。因此，在鐵路路基加筋土擋墻設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入地震力。</p><p>　　1.4.1 目的與意義</p><p>　　借助該課題設(shè)計(jì)，能夠使本人對(duì)加筋土擋墻有全面理解，并深化所學(xué)理論知識(shí)。加筋土擋墻作為一種新型柔性支擋結(jié)構(gòu)，被廣泛用于實(shí)踐工程中。想要對(duì)其真正的掌握，并能夠用于實(shí)際設(shè)計(jì)，有必要了解其發(fā)展歷

46、程與研究的狀況。在了解其構(gòu)造的基礎(chǔ)上，掌握它的設(shè)計(jì)原理和計(jì)算方法，能夠?qū)⑺鶎W(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)應(yīng)用到工程實(shí)際中，完成**鐵路某車站一斷面處加筋土擋墻的初步設(shè)計(jì)計(jì)算，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的目的。</p><p>　　第2章 加筋土擋墻的設(shè)計(jì)原理</p><p>　　2.1 加筋土擋墻的構(gòu)造</p><p>　　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

47、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。</p><p><b>　　2.1.1 墻面板</b></p><p>　　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。

48、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?，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。</p><p>　　圖2-1 加筋土擋墻外觀實(shí)景圖</p><p>　　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

49、孔等形式。</p><p><b>　　2.1.2 拉筋</b></p><p>　　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。</p><p>　　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

50、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(zhǎng)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

51、土分節(jié)串聯(lián)加筋。</p><p><b>　　2.1.3 填料</b></p><p>　　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

52、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]。</p><p>　　基礎(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

53、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。</p><p>　　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所示。</p><p>　　圖2-2 加筋土擋墻立面示意圖</p><p>　　圖2-3 加筋土擋墻斷面示意圖</p><p>　　2.2 加筋土擋墻的設(shè)計(jì)原理</p><

54、;p>　　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)。</p><p>　　He

55、nri. 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原理和準(zhǔn)粘聚力原理。</p><p>　　2.2.1 摩擦原理</p><p>　　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，

56、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。</p><p>　　如圖2-4所示，取微元長(zhǎng)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：

57、</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　若要求筋帶保持不被拉出，根據(jù)水平方向受力平衡，則有：</p><p><b>　?。?-2） </b></p><p>　　當(dāng)微元體滿足（2-2）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。<

58、;/p><p>　　圖2-4 拉筋與填料摩擦原理示意圖</p><p>　　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。</p>

59、;<p>　　然而，在實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，通常簡(jiǎn)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，其原理還是較為簡(jiǎn)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。</p><p>　　2.2.2 準(zhǔn)粘聚力原理</p><p>　　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

60、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。</p><p>　　通過砂樣的三軸對(duì)比試驗(yàn)，可得到圖2-5所示結(jié)果：</p><p>　　圖2-5 加筋土和無筋土強(qiáng)度曲線</p><p&

61、gt;　　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?！皽?zhǔn)粘聚力”事實(shí)上不是粘聚力，而是加筋土的強(qiáng)度增量。</p><p>　　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

62、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。</p><p>　　2.3 加筋土擋墻的破壞模式</p><p>　　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分為整體

63、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2-6所示，加筋土擋墻的具體破壞模式如下：</p><p>　?。?）筋帶拉斷引起的破壞，如圖a）所示；</p><p>　?。?）筋帶拔出引起的破壞，如圖b）所示；</p><p>　　

64、（3）擋土墻基底滑動(dòng)破壞，如圖c）所示；</p><p>　?。?）擋土墻傾覆破壞，如圖d）所示；</p><p>　　（5）基礎(chǔ)沉降破壞，如圖e）所示；</p><p>　?。?）連接件斷裂破壞，如圖f）所示。</p><p>　　a) b）</p><p&

65、gt;　　c) d)</p><p>　　e) f）</p><p>　　圖2-6 加筋土擋墻的破壞模式</p><p>　　2.4 破裂面的確定</p><p>　　基于摩擦原理的把拉筋和填土分開考慮的設(shè)

66、計(jì)計(jì)算方法相對(duì)簡(jiǎn)捷，在實(shí)際工程中得到廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)也采用了此種設(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(zhǎng)度的重要依據(jù)。現(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2-7.</p><p>　　a）直線型 b）對(duì)數(shù)螺旋線型</p><p&g

67、t;　　c）折線型 d）復(fù)合型</p><p>　　圖2-7 破裂面形式</p><p>　　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：</p><p>　　《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2-8 a）所示，破

68、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]。</p><p>　　《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2004）的0.3H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3-8 b）所示。</p><p>　　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。 </p><p>　　a）

69、 b）</p><p>　　圖2-8 0.3H折線法確定破裂面</p><p>　　2.5 加筋土擋墻設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的基本假定</p><p>　　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]：</p><p>　?。?）墻面板承受填料產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力，

70、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；</p><p>　?。?）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?？拷姘寤顒?dòng)區(qū)內(nèi)的拉筋長(zhǎng)度為無效長(zhǎng)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(zhǎng)度為有效長(zhǎng)度；</p><p>　?。?）

71、拉筋與填料之間摩擦系數(shù)在拉筋全范圍內(nèi)相同；</p><p>　?。?）壓在拉筋有效長(zhǎng)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。</p><p>　　第3章 加筋土擋墻的設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法</p><p>　　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

72、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。</p><p>　　3.1 穩(wěn)定性分析計(jì)算方法</p><p>　　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[12~13,16]，是根據(jù)加筋土擋墻在外荷載作用下的破壞模

73、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(zhǎng)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。</p><p>　　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)

74、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，只可用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。</p><p>　　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。</p><p>　　3.1.1 擬靜力法</p><p>　　擬靜力法將地震瞬間荷載等效為長(zhǎng)期

75、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(jiǎn)化為直線型、折線型、雙曲線型和對(duì)數(shù)螺旋線型等。</p><p>　　Nouri等[1

76、6]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)

77、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(zhǎng)度公式和臨界配筋率[21]。</p><p>　　擬靜力法計(jì)算簡(jiǎn)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。</p>&l

78、t;p>　　3.1.2 數(shù)值分析法</p><p>　　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。</p><p>　　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

79、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)力變形分析恰好就存在這些困難問題,因此很適宜用有限元法。</p><p>　　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

80、；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)卣鸺铀俣却笄页掷m(xù)時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，填土?xí)杆僭龃笞冃危陨韽?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

81、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。</p><p>　　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。</p><

82、;p>　　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優(yōu)點(diǎn)，但該方法被用于設(shè)計(jì)的情況并尚不多見[26]。</p><p>　　3.2 內(nèi)部穩(wěn)定性分析計(jì)算</p><p>　　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

83、重點(diǎn)。</p><p>　　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(zhǎng)度（包括錨固長(zhǎng)度和非錨固長(zhǎng)度）的確定，以確保拉筋在最大拉力作用下不被拉斷或拔出。</p><p>　　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。</p><p

84、>　　3.2.1 土壓力計(jì)算</p><p>　　前面已經(jīng)闡述了加筋土擋墻的構(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。</p><p>　　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。</p><p>　　3.2.1.1 墻后填料產(chǎn)生的土壓力</p><p>　　

85、墻后填土產(chǎn)生的土壓應(yīng)力，其分布曲線如圖3-1所示，根據(jù)下式計(jì)算：</p><p><b>　　（3-1） </b></p><p>　　當(dāng)時(shí) </p><p>　　當(dāng)時(shí) </p><p>　　式中 —填土產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力（KPa）；</p><p&g

86、t;　　—填土重度（KN/）；</p><p>　　—墻頂填土距第層墻面板中心的高度（m）；</p><p>　　—擋土墻內(nèi)深處的土壓力系數(shù)；</p><p><b>　　—靜止土壓力系數(shù)；</b></p><p><b>　　—主動(dòng)土壓力系數(shù)；</b></p><p>　　

87、—填土綜合內(nèi)摩擦角（°）。</p><p>　　—墻頂以上填土高度（m）；—墻高與之和</p><p>　　圖3-1 由填土產(chǎn)生的水平壓應(yīng)力分布</p><p>　　3.2.1.2 墻頂荷載產(chǎn)生的土壓力 </p><p>　　墻頂荷載產(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]：</p>

88、<p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 —荷載產(chǎn)生水平土壓應(yīng)力（KPa）；</p><p>　　—荷載邊緣至墻背的距離（m）；</p><p>　　—荷載換算土柱高（m）；</p><p>　　—荷載換算寬度（m）。</p><p>　　因此，對(duì)于路肩

89、擋土墻，作用在墻背上的土壓應(yīng)力為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　3.2.1.3 墻后填土總地震土壓力</p><p>　　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3-2。</p><p><

90、b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　主動(dòng)土壓力系數(shù)</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　地震主動(dòng)土壓力 （3-6）</p><p>　　式中 —

91、土體綜合內(nèi)摩擦角（°）；</p><p>　　—修正后的土體綜合內(nèi)摩擦角（°）；</p><p>　　—墻背與土體之間的摩擦角（°）；</p><p>　　—修正后的墻背與土體之間的摩擦角（°）；</p><p><b>　　—土體重度（）；</b></p><

92、p>　　—修正后的土體重度（）；</p><p><b>　　—地震角（°）；</b></p><p><b>　　—主動(dòng)土壓力系數(shù)；</b></p><p>　　—墻背傾角（°）；俯斜時(shí)取正，仰斜時(shí)取負(fù)；</p><p>　　—墻背土體表面的傾角（°）；<

93、/p><p>　　—地震主動(dòng)土壓力（KN）；</p><p><b>　　—墻高（m）。 </b></p><p>　　地震土壓力與豎直方向的夾角為。</p><p>　　圖3-2 主動(dòng)土壓力計(jì)算圖示</p><p>　　3.2.2 作用在拉筋上的豎向壓應(yīng)力計(jì)算</p><p>

94、;　　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：</p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　　式中 —第層面板所對(duì)應(yīng)拉筋上的垂直壓應(yīng)力（KPa）；</p><p>　　—計(jì)算點(diǎn)至荷載中

95、線的距離（m）；如圖3-3所示。</p><p>　　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(zhǎng)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。</p><p>　　圖3-3 荷載引起的豎向壓應(yīng)力 </p><p>　　3.2.3 地震力計(jì)算</p><p>　　作用

96、在擋土墻第截面以上墻身質(zhì)心處的水平地震力為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 —第截面以上墻身質(zhì)心處的水平地震力（KN）；</p><p>　　—水平地震作用修正系數(shù)；巖石地基取0.20，非巖石地基取</p><p>　　0.25； </p>

97、<p>　　—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；</p><p>　　—地震峰值加速度（）；</p><p>　　—第截面以上墻身的質(zhì)量（t）。</p><p>　　3.2.4 拉筋拉力計(jì)算</p><p>　　拉筋拉力由水平土壓力乘以系數(shù)計(jì)算，如式（3-9）、（3-10）： </p>

98、<p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中 —第層面板所對(duì)應(yīng)拉筋的計(jì)算拉力（KN）；</p><p>　　—第層面板所承受的側(cè)向壓力（KN）；</p><p>　　—第層面板所承受的地震側(cè)向壓力（KN）；&l

99、t;/p><p>　　—拉筋拉力峰值附加系數(shù)，可采用1.5~2.0；</p><p>　　、—拉筋之間的水平和垂直間距（m）。</p><p>　　3.2.5 拉筋抗拔力計(jì)算</p><p>　　拉筋抗拔力計(jì)算中，由于拉筋厚度遠(yuǎn)小于其寬度和長(zhǎng)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：</p>

100、<p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中 —拉筋抗拔力（KN）；</p><p><b>　　—拉筋寬度（m）；</b></p><p>　　—拉筋有效錨固長(zhǎng)度（m）；</p><p>　　—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)<

101、/p><p>　　時(shí)，可采用0.3~0.4。</p><p>　　3.2.6 拉筋長(zhǎng)度的確定</p><p>　　拉筋總長(zhǎng)度包括無效長(zhǎng)度（非錨固長(zhǎng)度）和有效長(zhǎng)度（錨固長(zhǎng)度）。設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)0.3H折線法來確定拉筋的長(zhǎng)度。</p><p><b>　　拉筋的無效長(zhǎng)度</b></p><p><b&g

102、t;　　（3-12）</b></p><p>　　拉筋有效長(zhǎng)度 （3-13）</p><p>　　拉筋總長(zhǎng)度 （3-14）</p><p>　　3.2.7 拉筋抗拔穩(wěn)定檢算</p>

103、<p>　　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2-8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，但不得小于1.5。</p><p>　　拉筋抗拔穩(wěn)

104、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：</p><p>　　全墻抗拔穩(wěn)定系數(shù) （3-15）</p><p>　　單板抗拔穩(wěn)定系數(shù) （3-16）</p><p>　　3.2.8 拉筋抗拉強(qiáng)度檢算</p><p&g

105、t;　　拉筋容許抗拉強(qiáng)度根據(jù)式（3-8）計(jì)算，拉筋容許拉應(yīng)力根據(jù)式（3-9）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。</p><p>　　拉筋容許抗拉強(qiáng)度 （3-17）</p><p>　　拉筋拉應(yīng)力

106、 （3-18）</p><p>　　式中 —拉筋極限抗拉強(qiáng)度（KN）；</p><p>　　—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</p><p>　　影響系數(shù)；此處可取最大值5.0；</p><p>　　—各分墻段拉筋層的最大拉力（KN）；</p><p>　　—拉筋拉應(yīng)力（KP

107、a）；</p><p>　　—扣除預(yù)留銹蝕量后的各分墻段拉筋截面面積（）；</p><p>　　—拉筋容許應(yīng)力提高系數(shù)；</p><p>　　—拉筋容許拉應(yīng)力（KPa）。</p><p>　　3.2.9 墻面板內(nèi)力檢算</p><p>　　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(jiǎn)支梁或懸臂梁，進(jìn)行豎

108、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。</p><p>　　3.2.9.1 換算均布荷載</p><p>　　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(zhǎng)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。</p><p>　　按下式將面板內(nèi)側(cè)

109、土壓力換算成均布荷載：</p><p><b>　　（3-19）</b></p><p>　　式中 —面板內(nèi)側(cè)土壓力（KN）；</p><p>　　—拉筋水平方向間距（m）；</p><p>　　—拉筋豎直方向間距（m）。</p><p>　　3.2.9.2 軸心受壓</p>

110、<p>　　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。</p><p>　　3.2.9.3 彎矩和剪力</p><p>　　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

111、，分別為 和，如圖3-4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。</p><p><b>　　a）均布荷載</b></p><p><b>　　b）彎矩圖</b></p><p><b>　　c)剪力圖</b></p><p>　　圖3-4 面板受力圖<

112、/p><p>　　面板計(jì)算截面彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力應(yīng)分別滿足式（3-20）、（3-21）的條件。</p><p><b>　?。?-20） </b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　式中 —計(jì)算截面處的彎矩（KN?m）；</p><p>

113、　　—計(jì)算截面處的剪力（KN）；</p><p>　　—計(jì)算截面凈面積（）；</p><p>　　—材料容許應(yīng)力提高系數(shù)；</p><p>　　—混凝土容許彎拉應(yīng)力（MPa）；</p><p>　　—混凝土容許剪應(yīng)力（MPa）。 </p><p>　　3.2.10 連接件內(nèi)力檢算 </p>&

114、lt;p>　　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。 </p><p>　　3.3 外部穩(wěn)定性分析計(jì)算</p><p>　　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.