預(yù)制鋼筋混凝土塊拼裝式綠色擋土墻設(shè)計(jì)與計(jì)算-工點(diǎn)1

1、<p><b>　　西南交通大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　預(yù)制鋼筋混凝土塊拼裝式綠色擋土墻設(shè)計(jì)與計(jì)算-工點(diǎn)1</p><p>　　DESIGN AND CALCULATION OF PRECAST REINFORCED CONCRETE ASSEMBLING BLOCK GREEN RET

2、AINING WALL </p><p><b>　　年級(jí)：2014級(jí)</b></p><p>　　學(xué)號(hào)：20100230</p><p>　　姓名： </p><p>　　專業(yè)：鐵道工程（土木茅班2010-01班）</p><p>　　指導(dǎo)老師： </p>

3、<p><b>　　2014年6月</b></p><p>　　院系：專業(yè)：</p><p>　　年級(jí)：姓名：</p><p>　　題目：</p><p>　　指導(dǎo)教師：</p><p>　　評(píng)語：

4、</p><p>　　指導(dǎo)教師：（簽章）</p><p><b>　　評(píng)閱人：</b></p><p>　　評(píng)語：

5、</p><p>　　評(píng)閱人：（簽章）</p><p><b>　　成績(jī)：</b></p><p>　　答辯委員會(huì)主任：（簽章）</p><p><b>　　年月日</b

6、></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)書</p><p>　　班級(jí)：土木茅班2010-01班 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 20100230</p><p>　　發(fā)題日期：2013年12月1日 完成時(shí)間：06月10日</p><p>　　題目：預(yù)制鋼筋混凝土塊拼裝式綠色擋土墻設(shè)計(jì)與計(jì)算—工點(diǎn)

7、1</p><p>　　1、本論文的目的、意義：</p><p>　　在追求效率和質(zhì)量的今天，傳統(tǒng)擋土墻已經(jīng)越來越不適用。無論是材料的選用，結(jié)構(gòu)形式的變化，擋土墻已經(jīng)有了一個(gè)較大的發(fā)展。但這些還不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)土木工程的要求。研究預(yù)制鋼筋混凝土塊拼裝式擋土墻的目的就在于解決在擋土墻施工時(shí)混凝土必須現(xiàn)澆的問題，通過在工廠預(yù)制好混凝土塊之后，再將其運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝?？梢怨?jié)省大量的人力和費(fèi)用。

8、并且也不需要在施工的現(xiàn)場(chǎng)堆放大量材料和施工機(jī)具，場(chǎng)地大小對(duì)其限制不大。</p><p>　　對(duì)于個(gè)人而言，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓自己對(duì)學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和運(yùn)用。了解了現(xiàn)在擋土墻應(yīng)用和發(fā)展，學(xué)習(xí)了新的土壓力的計(jì)算方式 ，對(duì)動(dòng)應(yīng)力對(duì)擋土墻的影響有了一個(gè)更深刻的認(rèn)識(shí)，熟悉了擋土墻的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，對(duì)Autocad和理正擋土墻設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用更加的熟悉，對(duì)擋土墻的施工工藝有所了解。</p>

9、<p>　　2、學(xué)生應(yīng)該完成的任務(wù)</p><p>　　1）收集與本課題相關(guān)的資料并進(jìn)行認(rèn)真閱讀和整理分析； </p><p>　　2）做不少于一萬字符的英文資料的翻譯； </p><p>　　3）根據(jù)所給題目本身自帶的原始資料，應(yīng)

10、用已經(jīng)掌握的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行擋土 墻土壓力計(jì)算分析和擋土墻設(shè)計(jì)與計(jì)算，繪制必要的圖紙； </p><p>　　4）編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書并按規(guī)范整理進(jìn)行打??； </p><p>　　5）學(xué)習(xí)有關(guān)擋土墻、土壓力的

11、相關(guān)知識(shí)； </p><p>　　6）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)日志及畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告。 </p><p>　　3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 16 周）</p><p>　　第一部分 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，收集相關(guān)

12、資料，并進(jìn)行認(rèn)真學(xué)習(xí)與整理分析</p><p><b>　　( 2 周) </b></p><p>　　第二部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)日志及實(shí)習(xí)報(bào)告的整理 ( 2 周) </p><p>　　第三部分 外文資料的翻譯 ( 2 周)&l

13、t;/p><p>　　第四部分 學(xué)習(xí)土壓力計(jì)算擋土墻和路基面參數(shù)設(shè)計(jì)，擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與cad圖的繪制。 ( 2 周)</p><p>　　第五部分 擋土墻的設(shè)計(jì)與檢算，列車動(dòng)應(yīng)力作用下的擋土墻的檢算，用理正擋土墻軟件進(jìn)行分析與檢算。

14、 ( 5 周)</p><p>　　第六部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫整理及打印 ( 2 周) </p><p>　　評(píng)閱及答辯 ( 1 周)</p><p>　　備 注:

15、</p><p>　　指導(dǎo)教師：年 月 日</p><p>　　審 批 人：年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構(gòu)造物。隨著科學(xué)

16、技術(shù)的發(fā)展與人民生活水平質(zhì)量的不斷提高，其在鐵路邊坡、公路工程、水利工程岸堤防護(hù)、建筑物四周、礦山坑道等工程中的運(yùn)用也愈加廣泛。本文研究的鋼筋混凝土塊拼裝式擋土墻是近年來新興的一種綠色支擋結(jié)構(gòu)，雖然在國(guó)內(nèi)，其應(yīng)用范圍與傳統(tǒng)擋土墻相比并不是非常廣泛，但其特有的一些優(yōu)點(diǎn)決定了其定能漸漸的走進(jìn)人們的視野，得到人們的認(rèn)可。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：</p><p>　　其施工方便快捷，施工工期可提前；</p><

17、p>　　其對(duì)環(huán)境影響很小，基本不污染環(huán)境；</p><p>　　其外表簡(jiǎn)潔美觀，容易進(jìn)行美化設(shè)計(jì)；</p><p>　　其工程造價(jià)并不昂貴，性價(jià)比高。</p><p>　　本文首先對(duì)擋土墻的發(fā)展史和各類擋土墻的特點(diǎn)作了簡(jiǎn)單的介紹，然后進(jìn)行了土壓力計(jì)算方法的整理與分析。本文采用重力式結(jié)構(gòu)擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先對(duì)擋土墻墻后土體土壓力的分布情況進(jìn)行了分析，并對(duì)擋土墻進(jìn)

18、行了檢算。同時(shí)，考慮了動(dòng)荷載對(duì)于擋土墻的影響，運(yùn)用換算土柱法對(duì)其進(jìn)行了檢算。</p><p>　　最后，對(duì)于拼裝式擋土墻的施工工藝與擋土墻的美化工作做了簡(jiǎn)單介紹。</p><p>　　關(guān)鍵詞：拼裝式擋土墻；土壓力計(jì)算方法；動(dòng)荷載影響；施工工藝。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　R

19、etaining wall is the structure to support embankment or hillside soil and prevent soil deformation falling or instability. With the development of technology and continuous improvement of people’s living standard, retain

20、ing walls used in highway, railway slope, hydraulic embankment protection, surrounding of buildings, tunnels and other projects has become even more widespread. In this paper, reinforced concrete assembling block retaini

21、ng wall emerges in recent year as a green retaining structu</p><p>　　(1)Construct conveniently and quickly and the construction period can be reduced;</p><p>　　(2)Minimal impaction the environme

22、nt;</p><p>　　(3)Tidy and beautiful appearance and easy to conduct landscaping design;</p><p>　　(4)Project cost is not expensive and cost-effective</p><p>　　Firstly, this paper simpl

23、y introduce the history and characteristics of various type of of retaining wall, then does the work of collation and analysis of earth pressure calculation method. This paper uses the gravity retaining wall to design.

24、The paper analyses the distribution of earth pressure behind retaining wall and sizes count the retaining wall. This paper also considers the impact of dynamic load for the wall and uses method translating dynamic load

25、into the conversion soil column and</p><p>　　At last, this paper has a simple introduction to construction techniques and landscaping work of the assembly retaining wall.</p><p>　　Key words:the

26、assembly retaining wall; earth pressure calculation method; impact of dynamic load; construction techniques.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要4</b></p><p>　

27、　Abstract5</p><p><b>　　目錄6</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2擋土墻發(fā)展史介紹1</p><p>　　1.3

28、 關(guān)于本課題5</p><p>　　第2章 擋土墻土壓力計(jì)算分析7</p><p>　　2.1 各類擋土墻介紹7</p><p>　　2.1.1重力式擋土墻7</p><p>　　2.1.2錨定式擋土墻8</p><p>　　2.1.3薄壁式擋土墻8</p><p>　　2.1.4加

29、筋式擋土墻8</p><p>　　2.2作用在擋土墻上的力系9</p><p>　　2.3一般條件下庫(kù)倫（Coulomb）主動(dòng)土壓力計(jì)算10</p><p>　　2.4大俯角墻背的主動(dòng)土壓力—第二破裂面法18</p><p>　　2.5郎肯土壓力計(jì)算22</p><p>　　2.5.1概述22</p&

30、gt;<p>　　2.5.2主動(dòng)土壓力計(jì)算23</p><p>　　2.5.3被動(dòng)土壓力計(jì)算25</p><p>　　2.6建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中重力式擋土墻土壓力計(jì)算方法26</p><p>　　2.7庫(kù)倫理論與郎肯理論優(yōu)缺點(diǎn)分析28</p><p>　　第3章 擋土墻設(shè)計(jì)29</p><p>

31、;　　3.1參數(shù)設(shè)計(jì)29</p><p>　　3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34</p><p>　　3.2.1路基斷面設(shè)計(jì)34</p><p>　　3.2.2擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36</p><p>　　3.2.3預(yù)制鋼筋混凝土塊設(shè)計(jì)38</p><p>　　第4章 擋土墻計(jì)算39</p><p>　　

32、4.1靜荷載作用下土壓力計(jì)算39</p><p>　　4.1.1基本公式39</p><p>　　4.1.2基本數(shù)據(jù)收集與計(jì)算40</p><p>　　4.1.3主動(dòng)土壓力計(jì)算41</p><p>　　4.2擋土墻檢算42</p><p>　　4.2.1作用在擋土墻上的力系42</p><

33、;p>　　4.2.2滑動(dòng)穩(wěn)定性簡(jiǎn)算43</p><p>　　4.2.3抗傾覆穩(wěn)定性檢算45</p><p>　　4.2.4擋土墻基底應(yīng)力及偏心距檢算47</p><p>　　4.2.5擋土墻墻身截面強(qiáng)度檢算49</p><p>　　4.3動(dòng)荷載對(duì)擋土墻的影響54</p><p>　　4.3.1路基面動(dòng)應(yīng)

34、力54</p><p>　　4.3.2換算土柱法55</p><p>　　4.3.3抗滑移穩(wěn)定性檢算56</p><p>　　4.3.4抗傾覆穩(wěn)定性檢算56</p><p>　　4.3.5擋土墻基底應(yīng)力及偏心距檢算57</p><p>　　4.3.6擋土墻墻身截面強(qiáng)度檢算58</p><

35、p>　　4.4基礎(chǔ)鋼筋配置61</p><p>　　第5章 拼裝式擋土墻施工63</p><p>　　5.1擋土墻的施工要求及注意事項(xiàng)63</p><p>　　5.2施工工藝流程64</p><p>　　5.3施工步驟64</p><p>　　第6章 擋土墻綠化設(shè)計(jì)66</p><

36、p>　　6.1 擋土墻綠化必要性分析66</p><p>　　6.2生態(tài)擋土墻系統(tǒng)分析66</p><p>　　6.3擋土墻綠化設(shè)計(jì)68</p><p><b>　　結(jié)論1</b></p><p><b>　　致謝2</b></p><p><b>

37、　　參考文獻(xiàn)3</b></p><p><b>　　附錄一：附圖1</b></p><p>　　附錄二：實(shí)習(xí)報(bào)告2</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　

38、　擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構(gòu)造物[1]。隨著科學(xué)技術(shù)分發(fā)展于與人民生活質(zhì)量的不斷提高，其在鐵路、公路邊坡、建筑物四周、礦山坑道、水利工程岸堤防護(hù)等工程中的作用越來越重要，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。</p><p>　　擋土墻類型多式多樣，分類方式也很多，按其作用性質(zhì)不同分可分為：路肩墻、路堤墻、路塹墻、山坡墻、隧道及明洞口擋土墻、橋梁兩端擋墻等；按其結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同可分為：重力式擋土墻

39、、錨定式擋土墻、薄壁式擋土墻、加筋土擋土墻、其它擋土墻（柱板式擋土墻、樁板式擋土墻、垛式擋土墻）等[2]。</p><p>　　拼裝式預(yù)制鋼筋混凝土塊擋土墻是最近一些年新興的一種擋土墻形式，其與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆擋土墻相比具有很多優(yōu)點(diǎn)：第一是其施工速度快，施工工期可提前；二是，由于其不產(chǎn)生大量的廢渣，故對(duì)環(huán)境影響很小，基本不污染環(huán)境；三是其外表美觀簡(jiǎn)潔，容易進(jìn)行美化設(shè)計(jì)；四是其工程造價(jià)并不昂貴，性價(jià)比很高。同時(shí)，其施工工

40、藝與結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)擋土墻也有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)在其無需現(xiàn)場(chǎng)澆筑，只需簡(jiǎn)單的進(jìn)行拼裝，其工程量較小。但是相比較于部分拼裝的擋土墻而言，預(yù)制鋼筋混凝土拼裝式擋土墻雖然還沒有在國(guó)內(nèi)大量的使用，但是其發(fā)展前景也相當(dāng)可觀。因?yàn)槠渫耆瞧囱b的，所以在施工過程中不會(huì)用到大量的人力，且施工簡(jiǎn)單方便。但是由于結(jié)構(gòu)形式的選擇面較小所以有時(shí)候不會(huì)將其作為優(yōu)先考慮。但是其優(yōu)點(diǎn)還是比較明顯的，設(shè)計(jì)計(jì)算也較方便。</p><p>　　1.2

41、擋土墻發(fā)展史介紹</p><p>　　在古代人民反復(fù)不斷的實(shí)踐中，人們漸漸總結(jié)出了有關(guān)于擋土墻設(shè)計(jì)的豐富的經(jīng)驗(yàn)并世代相傳下來，從中國(guó)的具有悠久歷史的古長(zhǎng)城、古代望星臺(tái)、古墓及古墓周邊的古驛道、古棧道的兩側(cè)，都可以發(fā)現(xiàn)前人進(jìn)行邊坡防護(hù)而修筑擋土墻的痕跡。在近代，擋土墻的作用越發(fā)明顯，其更是被廣泛應(yīng)用于各種各樣土木及建筑工程中，特別是鐵道與公路的路基工程、建筑工程、市政園林工程、水利水電工程、水土保持工程中。擋土墻可

42、以說是隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。</p><p>　　重力式擋土墻是從古至今歷史最悠久的一種擋土墻結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)槠洳牧腺Y源豐富、結(jié)構(gòu)形式容易理解、取材方便無需大范圍搬運(yùn)、施工簡(jiǎn)便快捷，所以其仍然是目前各國(guó)應(yīng)用的最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。為了適應(yīng)各式各樣不同地形條件和不同地基承載力的復(fù)雜要求，在重力式擋土墻的基礎(chǔ)上，漸漸發(fā)展形成了半重力式擋土墻與衡重式擋土墻。</p><p>

43、　　為了適應(yīng)不同地區(qū)的建筑條件（如地基、料源、地形等）和不同的使用要求（如建筑高度、穩(wěn)定性等），研究開發(fā)了多種形式的擋土墻，如懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨定板式、錨桿式、土釘式及卸荷板式等，這些形式都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[3]。</p><p>　　扶臂式和懸臂式擋土墻在國(guó)外各個(gè)國(guó)家中應(yīng)用非常廣泛，但在我國(guó)尚未大范圍的進(jìn)行普及，相信隨著高等級(jí)高要求的公路工程向中西部地區(qū)的大力推進(jìn)，其在建筑工程中的應(yīng)用將越來越廣。&l

44、t;/p><p>　　加筋土式擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用了先進(jìn)的加筋土技術(shù)，這是在上個(gè)世紀(jì)60年代由法國(guó)的一個(gè)著名工程師亨利一維達(dá)爾(Hneri一Vidal)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的，試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)土中摻有纖維材料時(shí)，擋土墻的強(qiáng)度能夠提高到原來?yè)跬翂?qiáng)度的幾倍以上。同時(shí)，他還通過三軸壓縮試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果首次提出了加筋土的概念，并且將其研究成果撰寫成論文，分析了擋土墻內(nèi)力計(jì)算分析的方法，為現(xiàn)代加筋土技術(shù)具有的廣闊的應(yīng)用前景奠

45、定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從而，工程師亨利一維達(dá)爾(Hneri一Vidal)榮獲了加筋土技術(shù)創(chuàng)始人的稱號(hào)。我國(guó)對(duì)于加筋土技術(shù)的研究與進(jìn)行應(yīng)用20世紀(jì)70年代的中期才漸漸開始，1978年在云南的田壩貯煤場(chǎng)首次建成了我國(guó)第一座加筋土擋土墻進(jìn)行試驗(yàn)，1980年在山西晉城—陵川公路上修建了第一座公路加筋土擋土墻。加筋土擋土墻已在鐵路、建筑、水利、公路和各種礦產(chǎn)部門得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　錨桿技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用已經(jīng)

46、具有非常悠久與輝煌的歷史。最早于1890年北威爾士的一個(gè)煤礦加固工程中，由于結(jié)構(gòu)需要最先出現(xiàn)運(yùn)用鋼筋加固巖層，美國(guó)于1912年在阿伯施來辛德的大型煤礦中使用錨桿來進(jìn)行頂板的支付工作。從20世紀(jì)四、五十年代開始，法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家就漸漸的開始運(yùn)用錨桿的特殊作用來對(duì)隧道及其洞口的邊坡、各種建筑物的邊坡進(jìn)行加固工作。到20世紀(jì)50年代開始，由于工程建筑的需要，我國(guó)開始從國(guó)外引進(jìn)錨桿技術(shù)，最初是將其運(yùn)用于煤炭系統(tǒng)中的加固與防護(hù)。從20

47、世紀(jì)60年代之后，錨桿技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用迅猛發(fā)展并且越來越廣泛的應(yīng)用于土木工程建設(shè)過程中的大量領(lǐng)域中。錨桿擋土墻作為一種輕型的支擋結(jié)構(gòu)，由于其大量的有點(diǎn)被認(rèn)可，其開始逐漸取代早期的笨重的重力式擋土墻，并廣泛應(yīng)用于鐵路、公路路、煤礦及水利等工程的支擋結(jié)構(gòu)當(dāng)中。</p><p>　　錨定板擋土墻是由我國(guó)鐵道部門在不斷實(shí)踐與總結(jié)中發(fā)明而出的，它在20世紀(jì)70年代的初期開始得到迅猛的發(fā)展，1974年首次運(yùn)用于太焦鐵路

48、上，目前由于其獨(dú)特的性能，在鐵路部門各類工程中的應(yīng)用非常廣泛，其在鐵路、公路、煤礦、水利等部門的立交橋臺(tái)的防護(hù)、邊坡的支撐、坡腳的防護(hù)等大量工程中也有非常廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　從20世紀(jì)70年代開始，法國(guó)、美國(guó)、英國(guó)以及原德意志聯(lián)邦共和國(guó)這幾個(gè)國(guó)家均各自獨(dú)立的發(fā)明了一種用于邊坡穩(wěn)定和土坑開挖的的一種稱為土釘支護(hù)的新型擋土墻支護(hù)技術(shù)，并在法國(guó)、德國(guó)兩國(guó)中得到了迅猛的大范圍推廣運(yùn)用。尤其在是20世紀(jì)70年

49、代和其后面的一段短的時(shí)間內(nèi)，土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)先后在德國(guó)的法蘭克福地鐵工程與紐倫堡地鐵工程的基坑土體開挖工程中的應(yīng)用獲得巨大成功，這次的成功應(yīng)用對(duì)于土釘墻的技術(shù)出現(xiàn)與推廣發(fā)展產(chǎn)生了重大的積極影響。</p><p>　　我國(guó)于1980年第一次將土釘墻支護(hù)技術(shù)在山西柳灣煤礦的邊坡穩(wěn)定工程中應(yīng)用，其后，土釘墻技術(shù)在我國(guó)也得到發(fā)展。近年來，一些高等教育院校、建筑設(shè)計(jì)院和科研院等部門在土釘墻技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)用方面也進(jìn)行了大量的

50、試驗(yàn)與研究工作。</p><p>　　卸荷板擋土墻結(jié)構(gòu)在外國(guó)建筑工程中的應(yīng)用比較早，小的日本、前蘇聯(lián)等這些國(guó)家在港口一些工程建筑物中對(duì)這種新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究比較多。印度于20世紀(jì)70年代對(duì)在建筑物邊坡工程中設(shè)置卸荷板的懸臂式擋土墻進(jìn)行了大量的研究，通過理論上的分析與在現(xiàn)實(shí)中的試驗(yàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)形式做了一些討論。我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)于卸荷板擋土墻在港口工程建筑物中的運(yùn)用也相對(duì)較早，主要在重力式碼頭與岸壁結(jié)構(gòu)中對(duì)其進(jìn)行大量的運(yùn)用。

51、原德意志聯(lián)邦共和國(guó)還進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)10年的工程觀測(cè)，獲得了許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。</p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)對(duì)新型結(jié)構(gòu)的研究也更加廣泛，誕生了大量復(fù)合式擋土墻結(jié)構(gòu)，如下圖所示的重力式錨桿復(fù)合擋土墻與豎向預(yù)應(yīng)力錨桿擋土墻等。</p><p>　　豎向預(yù)應(yīng)力錨桿擋土墻是重力式擋土墻與豎向設(shè)置的預(yù)應(yīng)力錨桿組合形成的一種新型支擋構(gòu)造物，如圖1-1所示[4]。</p>&

52、lt;p>　　重力式錨桿擋土墻是在原本的重力式擋土墻的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，添加進(jìn)錨桿技術(shù)而產(chǎn)生的一種新型的支擋結(jié)構(gòu)，如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-1 豎向預(yù)應(yīng)力錨桿擋土墻 圖1-2 重力式錨桿擋土墻</p><p>　　這些年以來，在熟悉掌握了傳統(tǒng)擋土墻結(jié)構(gòu)形式與構(gòu)造技術(shù)的基礎(chǔ)上，同時(shí)也研究與開發(fā)了一些新的結(jié)構(gòu)形式的擋土墻，如常見的U形擋

53、土墻和倒Y形擋土墻。倒Y形擋土墻這一新型結(jié)構(gòu)是由日本的神戶大學(xué)的田中博士通過實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)的，倒Y形擋土墻它首先是將混凝土通過預(yù)制做成1～4m的不同尺寸的砌體塊狀物，然后再將預(yù)制的砌形塊狀物通過組合鋪筑在碎石類基礎(chǔ)之上，最后回填碎石從而構(gòu)成完整的擋土墻。倒Y形擋土墻在力學(xué)性能上具有較高的抗傾覆、抗滑動(dòng)的重要特點(diǎn)，另外倒Y形擋土墻還具有良好的排水性能，避免地下水位對(duì)擋土墻造成嚴(yán)重侵蝕的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　U形

54、擋土墻在結(jié)構(gòu)形式上與傳統(tǒng)的懸臂式擋土墻類似，它是通過將底板和側(cè)壁通過鋼筋連成一個(gè)整體，形成與字母“U”相似的形狀。在需要采取挖方的地段，需要我們將路基面鋪筑在地下水位之下時(shí)，很適合采用采用U形擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行U形擋土墻的設(shè)計(jì)時(shí)，其與傳統(tǒng)的擋土墻相比，主要不同之處在于應(yīng)該考慮地下水水壓力對(duì)于路基的影響，同時(shí)在進(jìn)行檢算時(shí)必須考慮上浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。U形擋土墻的底板寬度與傳統(tǒng)擋土墻相比更寬，可將其看作一個(gè)彈性的地基梁。當(dāng)遇到地下水的水位

55、較高的情況時(shí)，為保證擋土墻的上浮穩(wěn)定性也可以將地板進(jìn)行加厚設(shè)計(jì)或者設(shè)計(jì)成橫向懸出。</p><p>　　在現(xiàn)代，進(jìn)行一些新型結(jié)構(gòu)的研究開發(fā)的同時(shí)，開發(fā)對(duì)擋土墻應(yīng)用新材料、新施工工藝也是擋土墻向前發(fā)展的一種新趨勢(shì)。</p><p>　　加筋土擋土墻當(dāng)中最為常用的筋材形狀是條帶式，而通過網(wǎng)狀加筋和土工合成材料進(jìn)行平面加筋能夠很大程度上增強(qiáng)填土和加筋材料之間的摩擦力，從而從另一方面提高擋土墻的抗

56、傾覆與抗滑移穩(wěn)定性。除此之外，由于擋土墻填土發(fā)生的固結(jié)沉降，會(huì)改變擋土墻中加筋的受力情況，同時(shí)使加筋所受拉力與墻面板所受的基礎(chǔ)壓力增大增強(qiáng)，所以在一些國(guó)家中，在墻面板與加筋連接部位之間安裝了可以發(fā)生上下自由滑動(dòng)的機(jī)構(gòu)來對(duì)墻面板和填土之間發(fā)生的不均勻沉降引起的不利因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　錨索擋土墻是在錨桿擋土墻的基礎(chǔ)上，使用錨索代替?zhèn)鹘y(tǒng)錨桿從而形成的。目前錨索在防護(hù)、加固工程中應(yīng)用非常廣泛。</p

57、><p>　　為了能夠滿足擋土墻所受到的上部荷載的支承力，可以通過減輕墻后填料的重度，從而墻后的填料重度越輕就越能減少墻基所受支承力和墻背所受土壓力。對(duì)于修筑于軟弱地層地基上的擋土墻，為了防止擋土墻發(fā)生滑移，可采用高爐爐渣等輕質(zhì)且具有良好摩擦的填料，也可以力用空心結(jié)構(gòu)物（如箱型、管形等結(jié)構(gòu)形式）對(duì)擋土墻背后進(jìn)行填充。</p><p>　　伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展與聚合物研究日趨成熟，聚合物的應(yīng)

58、用更加廣泛，泡沫砂漿、泡沫聚苯乙烯等這些具有良好性能的輕質(zhì)填料也開始得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　另外，從另一方面來講，也可以通過添加水泥或石灰等具有粘性的穩(wěn)定劑來改善土壤的含水性能，從而降低土壤的含水量，進(jìn)一步提高墻后填料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。通常來講，由于改善后的填料各方面性質(zhì)都普片得到了較大程度上的提高，對(duì)于減小墻后的土壓力作用效果是非常明顯的。</p><p><b>

59、　　1.3 關(guān)于本課題</b></p><p>　　在追求效率和質(zhì)量的今天，傳統(tǒng)擋土墻已經(jīng)越來越不適用。無論是材料的選用，結(jié)構(gòu)形式的變化，擋土墻已經(jīng)有了一個(gè)較大的發(fā)展。但這些還不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)土木工程的要求。研究預(yù)制鋼筋混凝土塊拼裝式擋土墻的目的就在于解決在擋土墻施工時(shí)混凝土必須現(xiàn)澆的問題，通過在工廠預(yù)制好混凝土塊之后，再將其運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝?？梢怨?jié)省大量的人力和費(fèi)用。并且也不需要在施工的現(xiàn)場(chǎng)堆放大

60、量材料和施工機(jī)具，場(chǎng)地大小對(duì)其限制不大。</p><p>　　因此，本文首先對(duì)擋土墻背景資料進(jìn)行了收集并整理，其中包括了擋土墻背景資料的了解、學(xué)習(xí)，外文文獻(xiàn)的翻譯與學(xué)習(xí)，有關(guān)專業(yè)資料的查找與整理。然后對(duì)各種土壓力方法進(jìn)行了分析與學(xué)習(xí)，包括了庫(kù)倫與郎肯土壓力計(jì)算方法、第二破裂面法、以及建筑地基規(guī)范方法計(jì)算重力式擋土墻土壓力計(jì)算方法等的分析與比較。最后對(duì)擋土墻進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括土壓力的計(jì)算，工點(diǎn)資料的研究，路基面

61、和擋土墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，擋土墻的檢算，以及在列車動(dòng)應(yīng)力作用下的擋土墻的檢算，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與鋼筋的配置，理正擋土墻設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，施工方法的研究。</p><p>　　第2章 擋土墻土壓力計(jì)算分析</p><p>　　2.1 各類擋土墻介紹</p><p>　　2.1.1重力式擋土墻</p><p>　　重力式擋土墻可分為三類：普通形式的重力式擋墻、

62、衡重式擋土墻與無衡重臺(tái)的折線形墻背形式重力擋土墻[5]。在這三類擋土墻形式中，衡重式擋土墻由于具有衡重臺(tái)的這一結(jié)構(gòu)的存在，改善了擋土墻墻體的承受力的性能，增強(qiáng)了擋土墻的抗傾覆能力和抗滑移能力，而使其在土工建筑物中的運(yùn)用范圍更加廣泛。因此，清楚正確地了解衡重式擋土墻的受力及變形特性，同時(shí)進(jìn)行精確的土壓力計(jì)算和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便具有非常重要的價(jià)值與作用。日前，對(duì)于擋土墻所受的土壓力計(jì)算方法仍然采用經(jīng)典的庫(kù)倫土壓力理論和朗金土壓力理論兩大理論。

63、經(jīng)典土壓力理論計(jì)算比較簡(jiǎn)便，基本能達(dá)到工程建設(shè)所需的精度要求，但庫(kù)倫土壓力理論中的一些基本假設(shè)并不與實(shí)際情況完全相符，使其的可靠性、準(zhǔn)確性與使用范圍等都受到不同程度的影響。為了進(jìn)一步發(fā)展和研究擋土墻的土壓力計(jì)算方法理論，很多專家學(xué)者在既有的經(jīng)典庫(kù)倫土壓力理論的基礎(chǔ)上做了很多更深一步的試驗(yàn)工作，對(duì)粘性土的土壓力計(jì)算方法、形成的破裂面的形態(tài)、土壓力的非線性分布、土壓力分布規(guī)律及大小及影響土壓力變化的因素等問題進(jìn)行了深入的研究。衡重式擋土墻的

64、由于具有衡重臺(tái)這一結(jié)構(gòu)存在，其墻背土壓力的分布及大小、土壓力的變化規(guī)律和一</p><p>　　2.1.2錨定式擋土墻</p><p>　　錨定式擋土墻由于其結(jié)構(gòu)特殊，是屬于輕型擋土墻中的一種，通常包括錨定板式擋土墻和錨桿式擋土墻兩種類型。錨定式擋土墻由墻面系、拉桿、錨定板和填土共同組成。通過擋土板和預(yù)制好的鋼筋混凝土立柱共同構(gòu)成擋土墻墻面，擋土墻墻面與處于水平或傾斜的鋼錨桿結(jié)合成整體共同

65、起到支擋土體的作用，其主要是依靠埋置在巖土中的錨桿的具有的抗拉力拉住立桿從而保證土體穩(wěn)定[6]。</p><p>　　2.1.3薄壁式擋土墻</p><p>　　薄壁式擋土墻一種鋼筋混凝土構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形式，通常有扶壁式和懸臂式兩種不同的結(jié)構(gòu)型式。懸臂式擋土墻通過地板與立壁組合構(gòu)成，其擁有三個(gè)懸臂，即踵板、趾板和立壁。當(dāng)懸臂式擋土墻的墻身比較高時(shí)，可通過沿墻長(zhǎng)方向一定距離安置肋板，使其將立壁板

66、與踵板連接起來，從而形成另一種擋土墻形式，即扶壁式擋土墻。</p><p>　　2.1.4加筋式擋土墻</p><p>　　加筋式擋土墻的組成分為墻后填土、墻后填土中的拉筋條和墻面板三部分。加筋式擋土墻是通過墻后填土與填土中拉筋間的摩擦力的作用把土對(duì)擋土墻的側(cè)向壓力削減，然后傳遞到土體中起到穩(wěn)定土體的作用。加筋土擋土墻從結(jié)構(gòu)形式上屬于一種柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)于地基變形情況適應(yīng)性較大，其建筑的高度也

67、可以很大，適合于在填土路基中使用；但在選用的同時(shí)，需考慮擋土墻擋板后填土的滲水穩(wěn)定性與地基發(fā)生變形對(duì)其的不利影響，需要進(jìn)行計(jì)算與分析之后合理選用。</p><p>　　2.2作用在擋土墻上的力系</p><p>　　分析與確定作用于擋土墻上的力系是擋土墻設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，其中最主要的是確定所受土壓力情況。作用在擋土墻上的由各種力形成的力系，按其對(duì)于擋土墻不同的作用性質(zhì)可將它們分為主要力系、附加力

68、和特殊力[7]。</p><p>　　主要力系：是指平常時(shí)間段經(jīng)常作用于擋土墻上的各式各樣的力。如圖2-1所示，它包括：</p><p>　　(1)擋土墻的自身重量G；</p><p>　　(2)擋土墻墻背上承受的由填料和活荷載所引起的側(cè)向力；</p><p>　　(3)擋土墻墻頂上或墻背與第二破裂面之間的有效荷重；</p>&

69、lt;p>　　(4)基地的法向反力N及摩擦力T；</p><p>　　(5)一年中大部分時(shí)間內(nèi)保持的常水位時(shí)靜水壓力和浮力。</p><p>　　圖2-1 擋土墻力系</p><p>　　2.附加力系：指在平常一般情況下不發(fā)生，而是偶然時(shí)候發(fā)生的或發(fā)生概率很小的力，包括：</p><p>　?。?）季節(jié)性洪水位以下最不利計(jì)算水位對(duì)于擋土

70、墻產(chǎn)生的靜水壓力和浮力；</p><p>　?。?）水位退落時(shí)對(duì)擋墻的動(dòng)水壓力；</p><p>　?。?）波浪對(duì)擋墻的壓力；</p><p>　?。?）凍脹壓力與凍壓力；</p><p>　?。?）溫度變化引起的力。</p><p>　　3.特殊力：指暫時(shí)的或?qū)儆跒?zāi)害性的，發(fā)生概率極小的力，包括：</p>

71、<p>　　由地震活動(dòng)所引起的地震力</p><p>　　臨時(shí)施加的荷載、施工荷載、水流漂浮物對(duì)擋墻產(chǎn)生的撞擊力等。</p><p>　　在一般地區(qū)，對(duì)擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)僅需考慮主要力系的作用，在浸水區(qū)還應(yīng)該考慮附加力，而在地震區(qū)還應(yīng)考慮地震作用對(duì)擋土墻的影響。各種力的取舍，應(yīng)根據(jù)擋土墻所處的位置的外界條件確定，按照各種力系的最不利的組合作為設(shè)計(jì)的依據(jù)[8]。</p>

72、;<p>　　2.3一般條件下庫(kù)倫（Coulomb）主動(dòng)土壓力計(jì)算</p><p>　　進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處在于確定擋土墻所受土壓力作用的情況。擋土墻的位移情況的不同，能夠形成不同性質(zhì)的土壓力，如圖2-2所示。當(dāng)擋土墻因外力作用而發(fā)生傾覆或位移從而向外產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)，擋土墻所受土壓力將會(huì)隨著移動(dòng)而減小，直到擋土墻墻后土體產(chǎn)生破裂面且沿破裂面向下滑動(dòng)而達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用于擋土墻墻背上的土壓力稱為

73、主動(dòng)土壓力；當(dāng)擋土墻墻后土體發(fā)生擠壓移動(dòng)，土體對(duì)擋土墻的壓力將會(huì)增大，墻后土體將被推動(dòng)從而發(fā)生向上的移動(dòng)而處于極限平衡狀態(tài)，這時(shí)土體對(duì)擋土墻的抗力稱為被動(dòng)土壓力；當(dāng)擋土墻處于其原本的位置而不發(fā)生任何移動(dòng)位移時(shí)，土壓力性質(zhì)介于兩種情況之間，此時(shí)的土壓力被稱為靜止土壓力。到底應(yīng)該采用何種性質(zhì)的土壓力作為擋土墻的設(shè)計(jì)荷載值，這要根據(jù)擋土墻所處的具體情況而具體分析。</p><p>　　圖2-2 三種不同性質(zhì)的土壓力&l

74、t;/p><p>　　路基擋土墻一般均有向外發(fā)生傾覆或者產(chǎn)生位移的可能，因此，在進(jìn)行擋土墻的設(shè)計(jì)時(shí)，按照擋土墻墻背土體達(dá)到主動(dòng)極限平衡狀態(tài)，且在擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)取一定的安全系數(shù)，以保證墻背土體的穩(wěn)定。對(duì)于擋土墻墻趾前土體的被動(dòng)土壓力Ep，在擋土墻基礎(chǔ)處于一般埋深的深度的時(shí)候，綜合考慮到各種人畜活動(dòng)和自然力的作用，一般均不計(jì)，以偏于安全[9]。</p><p>　　庫(kù)倫土壓力理論的基本假定：<

75、/p><p><b>　　墻后填料為粗粒土；</b></p><p>　　當(dāng)擋土墻由于荷載或其他外界因素影響而發(fā)生很小的位移（轉(zhuǎn)動(dòng)或者發(fā)生移動(dòng)）時(shí)，擋土墻墻后土體被破壞，從而在土體中形成破裂棱體，形成的破裂棱體并且沿著墻背與墻后土體中產(chǎn)生的破裂面發(fā)生滑動(dòng)，假定土中的產(chǎn)生的破裂面是一個(gè)平面；</p><p>　　擋土墻的墻身與墻后土體中產(chǎn)生的破裂棱體

76、都視作為剛體，在外力的作用下不產(chǎn)生壓縮或者膨脹變形；</p><p>　　假定土壓力Ea的方向，與墻背法向之間成角（墻背與填土之間的摩擦角），破裂面的反力R與破裂面的法線成角，并都偏向阻止棱體滑動(dòng)的一側(cè)。</p><p>　　路基擋土墻由于路基形式和荷載分布的不同，土壓力有多種計(jì)算圖式。以路堤擋土墻為例，按破裂面交于路基面的位置不同，可分為五種圖式：破裂面交于荷載的外側(cè)、中部和內(nèi)側(cè)，破裂面

77、交于路基面內(nèi)邊坡，以及破裂面交于路基面的外邊坡。茲分述如下：</p><p>　　破裂面交于內(nèi)邊坡，如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3破裂面交于內(nèi)邊坡</p><p>　　這一擋土墻內(nèi)力圖式適用于路堤式或者路塹式擋土墻。圖中AB為擋土墻的墻背，BC為墻后土體中形成的破裂面，破裂面BC與鉛垂線之間的夾角θ稱為破裂角，ABC表示破裂棱體。破裂棱體上作用有三個(gè)

78、不同性質(zhì)的力，即破裂面上的反力R0、主動(dòng)土壓力的反力Ea、破裂棱體自重G。R的方向與破裂面法線之間成角，且偏向于阻止棱體向下滑動(dòng)的方向；Ea的方向與墻背法線之間成角，且偏于阻止棱體向下滑動(dòng)的方向。取擋土墻長(zhǎng)度為1m計(jì)算，作用于棱體上的平衡力三角形abc可得：</p><p><b>　　（2-1）</b></p><p><b>　　式中：</b>

79、;</p><p><b>　　因 </b></p><p><b>　　而： </b></p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　將式（2-2）帶入式（2-1），得：</p><p><b>　　

80、（2-3）</b></p><p><b>　　令</b></p><p>　　則 （2-4)</p><p>　　通過以上計(jì)算式分析可得，當(dāng)參數(shù)、、、、固定不便時(shí)，Ea的大小隨著破裂面位置的

81、變化而發(fā)生變化，即Ea為破裂角的函數(shù)。因此，要求得最大土壓力Ea的值，首先應(yīng)該求出土壓力Ea取得最大值時(shí)其對(duì)應(yīng)的破裂角。取</p><p><b>　　，得：</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　

82、　由式（2-5）求得的值，然后將其代入式（2-4），即可求得最大主動(dòng)土壓力Ea值。最大主動(dòng)土壓力Ea的另一種表示方法為：</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p><b>　?。?-7） </b></p><p>　　破裂角交于路基面，如圖2-4所示：</p><p>　

83、　圖2-4 破裂面交于路基面</p><p>　　當(dāng)破裂面相交于荷載的中部時(shí)，如圖2-4b所示：</p><p><b>　?。?-8） </b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　因此，破裂棱體的重量為，</p><p>　　將G代入（2-1）得&

84、lt;/p><p><b>　　（2-9） </b></p><p><b>　　令，</b></p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　經(jīng)過整理簡(jiǎn)化，得：</b></p><p>　　故

85、 （2-10)</p><p>　　將已經(jīng)求得的值代入式（2-9）中，即可求得主動(dòng)土壓力Ea的值。</p><p>　　應(yīng)該指出的是，式（2-9）與式（2-10）不僅是在上述情況下使用，其也具有普遍意義。因?yàn)闊o論破裂面相交于荷載的哪個(gè)位置，破裂棱體的斷面面積S的表達(dá)式均能夠總結(jié)為一個(gè)公式，即：<

86、/p><p>　　式中與為邊界條件系數(shù)。因此，對(duì)于不同邊界條件下的、值，只需要將其代入上式中，均可求出與之相應(yīng)的破裂角與最大主動(dòng)土壓力。</p><p>　　當(dāng)破裂面交于荷載外側(cè)時(shí)，如圖2-4c所示：</p><p><b>　　則，</b></p><p>　　（2-11）3）當(dāng)破裂面交于荷載內(nèi)側(cè)時(shí)，如圖2-4a所示：&l

87、t;/p><p>　　在式（2-8）或者式（2-11）中，令</p><p><b>　　則</b></p><p>　　式中： （2-12）</p><p>　　破裂面交于外邊坡，如圖2-

88、5所示：</p><p>　　圖2-5 破裂面交于外邊坡</p><p><b>　　圖中</b></p><p>　　三角形ABC的面積為：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　　令</b></p>

89、<p><b>　　經(jīng)簡(jiǎn)化整理，得：</b></p><p>　　（2-14） </p><p>　　2.4大俯角墻背的主動(dòng)土壓力—第二破裂面法</p><p>　　當(dāng)我們進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)墻背俯斜比較緩慢，即墻背傾角很大的情況。當(dāng)擋土墻墻后土體在外力的作用下，從而土體自身

90、達(dá)到了主動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，土體內(nèi)形成的破裂棱體并不是沿著墻背或者假想墻背CA產(chǎn)生滑動(dòng)，破裂棱體而是順著土體中的另一個(gè)破裂面CD產(chǎn)生滑動(dòng)。此時(shí)，將遠(yuǎn)離墻的破裂面CF稱之為第一破裂面及將CD稱之為第二破裂面，為其相應(yīng)的破裂角[10]。</p><p>　　第二破裂面的形成條件與出現(xiàn)朗金狀的條件是一致的，即當(dāng)墻背不妨礙第二破裂面的形成以及二破裂面與墻背之間的破裂棱體不沿墻背下滑而是與墻背一起移動(dòng)時(shí)，則將出現(xiàn)朗金狀態(tài)，即

91、在墻背至第一破裂面之間存在一個(gè)第二破裂面。也可以表述為：</p><p>　　擋土墻墻背或者假想墻背的傾角必須大于擋墻土體內(nèi)部第二破裂面的傾角，即擋土墻墻背或假想墻背不能夠妨礙擋墻土體內(nèi)部第二破裂面的出現(xiàn)；</p><p>　　在擋土墻墻背或者假想墻背作用的抗滑力必須大于其產(chǎn)生的下滑力，即NR>NG，或，使棱體不會(huì)沿墻背或假想墻背下滑，而是與墻背一起移動(dòng)；也可以表述為作用于墻背或假想

92、墻背上的土壓力對(duì)墻背法線的傾角應(yīng)小于或等于墻背摩擦角[11]。</p><p>　　通過以上分析，現(xiàn)以衡重式路堤擋土墻為例，來闡明計(jì)算公式的推導(dǎo)過程，其墻后土體的第一破裂面相交于荷載內(nèi)部，第二破裂面相交于邊坡。如圖2-6所示：</p><p>　　圖2-6衡重式路堤墻第二破裂面</p><p>　　1.根據(jù)擋土墻的邊界條件計(jì)算破裂棱體的重量G的值</p>

93、<p>　　首先，自衡重臺(tái)后邊緣A點(diǎn)作表坡線的垂線OB，設(shè)其長(zhǎng)度為，則</p><p><b>　?。?- 15）</b></p><p>　　將包含變量的兩函數(shù)表示為：</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　（2-16）</b>&

94、lt;/p><p>　　2.通過力三角形求的方程式</p><p><b>　　（2-17）</b></p><p><b>　　因：</b></p><p>　　將以上求得的兩式及式（2-16）代入式（2-17），則：</p><p><b>　　（2-18）<

95、/b></p><p>　　3.求的最大值及其相應(yīng)的破裂角的值</p><p>　　令，經(jīng)整理簡(jiǎn)化后得：</p><p><b>　?。╝）</b></p><p>　　令，經(jīng)整理簡(jiǎn)化后得：</p><p><b>　?。╞）</b></p><p&

96、gt;　　解聯(lián)立方程組（a）、（b），得：</p><p><b>　?。╟）</b></p><p>　　式（c）中，當(dāng)e取正號(hào)時(shí)，則（c）可表達(dá)成：</p><p><b>　　（d）</b></p><p>　　代入式（a），經(jīng)整理簡(jiǎn)化后得：</p><p><b

97、>　　（e）</b></p><p>　　不難發(fā)現(xiàn)，式（e）為一元二次方程，通過求解得：</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　公式（2-19）中可解得兩個(gè)不同的根，有效跟可取兩個(gè)根中為正值的較小的一個(gè)。&

98、lt;/p><p>　　將上式所求得的第一破裂角代入式（c）中，其中，可以得到：</p><p><b>　　（2-20）</b></p><p>　　由式（2-20）和（a）和（b）可得</p><p><b>　　或（2-21）</b></p><p>　　4.求主動(dòng)土壓力的

99、作用點(diǎn)</p><p>　　繪出擋土墻壓應(yīng)力分布圖，如圖2-6b所示。</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　2.5郎肯土壓力計(jì)算</p><p><b>　　2.5.1概述</b></p><p>　　朗肯土壓力理論是依據(jù)半空間體的應(yīng)力狀態(tài)和

100、土的極限平衡理論推出土壓力強(qiáng)度的計(jì)算式[12]。</p><p>　　其假設(shè)條件為1．擋土墻墻背為垂直的；2．擋土墻墻后填土表面為水平的；3．擋土墻背面視為光滑，即不考慮墻背與土體之間的摩擦力[13]。</p><p><b>　　其應(yīng)用范圍為：</b></p><p>　　1.墻背與填土條件：</p><p>　?。?

101、）擋土墻墻背為垂直、光滑且其墻后填土面為水平；</p><p>　?。?）擋土墻墻背為垂直，其填土面為一傾斜的平面；</p><p>　　（3）坦墻（即擋土墻出現(xiàn)滑裂面）；</p><p>　　（4）也適用于為“∠”形的鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算 </p><p><b>　　2.地質(zhì)條件</b></p>

102、<p>　　對(duì)于粘性土和無粘性土都可使用,均有公式可以直接求解[14]</p><p>　　2.5.2主動(dòng)土壓力計(jì)算</p><p>　　圖2-7 主動(dòng)土壓力分布圖</p><p>　　由圖2-7可以得到大主應(yīng)力與小主應(yīng)力的關(guān)系為：</p><p><b>　　黏性土：</b></p><p

103、><b>　　無黏性土：</b></p><p>　　將帶入上面式子得到：</p><p><b>　　對(duì)于黏性土：</b></p><p><b>　　無黏性土：</b></p><p>　　其中—主動(dòng)土壓力系數(shù)；</p><p>　　—擋土墻墻

104、厚填土的重度，處于地下水位以下的取有效重度；</p><p><b>　　—填土的黏聚力；</b></p><p><b>　　—填土的內(nèi)摩擦角；</b></p><p>　　z—計(jì)算點(diǎn)距填土面的深度。</p><p>　　2.5.3被動(dòng)土壓力計(jì)算</p><p>　　圖2-

105、8 被動(dòng)土壓力計(jì)算</p><p><b>　　由上圖2-8可知：</b></p><p><b>　　黏性土</b></p><p><b>　　無黏性土</b></p><p>　　2.6建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中重力式擋土墻土壓力計(jì)算方法</p><p&g

106、t;　　對(duì)于如圖2-9所示的擋土墻，基本數(shù)據(jù)為：墻面傾斜，與水平面成角，填土為黏性土，其容重為，內(nèi)摩擦角為，凝聚力為c，擋墻填土與墻面的摩擦角為，填土表面傾斜，與水平面的夾角為，填土表面作用有向下的均布荷載q，此時(shí)填土作用在檔土墻上的主動(dòng)土壓力可表示為[15]：</p><p>　　圖2-9 重力式擋墻土壓力計(jì)算</p><p>　　—主動(dòng)土壓力（kN）；</p><p

107、>　　—主動(dòng)土壓力增大系數(shù)，當(dāng)擋土墻高度小于5 m時(shí)取1.0，高度5~8 m時(shí)取1.1，高度大于8 m時(shí)取1.2；</p><p>　　—填土重度（kN/m3）；</p><p>　　—擋土墻結(jié)構(gòu)的高度（m）；</p><p><b>　　—主動(dòng)土壓力系數(shù)；</b></p><p>　　對(duì)于高度小于或等于5 m的擋

108、土墻，在排水條件好的情況下，可以通過查表得出。</p><p>　　1.對(duì)土質(zhì)邊坡（擋土墻為路塹墻時(shí)），邊坡主動(dòng)土壓力按下面公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)擋土墻的填土為無黏性土?xí)r，主動(dòng)土壓力系數(shù)的值可通過庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算方法計(jì)算得到。當(dāng)支擋結(jié)構(gòu)的條件滿足朗肯土壓力理論要求時(shí)，可按朗肯土壓力理論計(jì)算公式計(jì)算得到。對(duì)于黏性土或粉土則可按楔體試算法圖解確定。</p><p>　　2.對(duì)于支擋結(jié)構(gòu)的后緣有較為

109、陡峭的巖石邊坡面的情況，其巖石邊坡坡的坡腳時(shí)，應(yīng)根據(jù)有限范圍填土方法計(jì)算其土壓力，取巖石平坡面作為破裂面。根據(jù)穩(wěn)定巖石邊坡面與填土間的摩擦角計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)；</p><p>　　—穩(wěn)定巖石坡面傾角（°）；</p><p>　　—穩(wěn)定巖石坡面與填土間的摩擦角（°），根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定其值大小。當(dāng)沒有試驗(yàn)資料時(shí)，可取作為計(jì)算值，其中為填土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（°）。&l

110、t;/p><p>　　2.7庫(kù)倫理論與郎肯理論優(yōu)缺點(diǎn)分析</p><p>　　建造擋土墻的目的是為了保證特定位置的巖土的穩(wěn)定性，保證其位移和變形在一定的安全的范圍內(nèi)，從而保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。如果巖土體在一些不利因素（人為或自然因素）下出現(xiàn)了失穩(wěn)或者破壞的情況，就有可能會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果，對(duì)我們的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大的危害。因此，保證擋土墻的安全與穩(wěn)定就成為一個(gè)我們需要解決的非常重要的問題。而土

111、壓力計(jì)算作為擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就變得非常關(guān)鍵與重要，需要我們對(duì)其進(jìn)行大量的分析與試驗(yàn)。</p><p>　　經(jīng)典的庫(kù)倫土壓力理論與郎肯土壓力理論，由于它們簡(jiǎn)單明了，容易被人們所掌握，從而被廣泛的應(yīng)用于各種工程建設(shè)過程中。</p><p>　　對(duì)于庫(kù)倫理論，其優(yōu)點(diǎn)在于其簡(jiǎn)單明了，其計(jì)算所得數(shù)值能夠滿足工程上精度的需要，從而被人們廣泛的使用。其不足之處在于：（1）理論中假定擋土墻均勻

112、的往前發(fā)生位移與實(shí)際情況不符合；（2）擋土墻墻后的土楔體是否真正處于極限平衡狀態(tài)沒有可靠的證明確定，還需進(jìn)一步考察研究；（3）此理論假設(shè)土壓力是成線性分布還缺乏進(jìn)一步的依據(jù)，而且只能計(jì)算出土壓力合力，對(duì)于土壓力作用形態(tài)的分析尚顯不足；（4）假設(shè)中平滑面與實(shí)際情況相比誤差較大，特別是在粘性土中的表現(xiàn)更加突出。</p><p>　　郎肯理論也稱為土體單元極限平衡計(jì)算理論。它是土壓力理論發(fā)展過程中的一個(gè)非常大的突破，它

113、對(duì)庫(kù)倫理論中存在的一些不足之處與其局限性進(jìn)行了很好的補(bǔ)充與完善，同時(shí)它也是對(duì)極限平衡理論的繼承與發(fā)展。其不足之處在于：（1）理論中假設(shè)擋土墻墻背豎直、表面光滑，與土體間不產(chǎn)生摩擦作用，而實(shí)際情況下墻背必定具有摩擦影響；（2）擋土墻墻體的位移模式不夠全面，其只考慮了墻體的平移模式，而實(shí)際情況中墻體不一定為平移模式，也有可能出現(xiàn)繞墻體的轉(zhuǎn)動(dòng)；（3）沿著整個(gè)擋土墻高度的方向，墻面上的摩擦角不可能全部充分發(fā)揮作用，其合力的作用點(diǎn)并不剛好位于墻角

114、以上三分之一墻高處，在實(shí)際情況下必然會(huì)產(chǎn)生誤差[16]。</p><p><b>　　第3章 擋土墻設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過查閱文獻(xiàn)與規(guī)范，對(duì)擋土墻進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：</p><p>　　某I級(jí)特重型雙線鐵路直線地段，其旅客列車行車速度為

115、140km/h，根據(jù)實(shí)際情況需設(shè)置擋土墻。</p><p>　　擋土墻設(shè)計(jì)類型為路肩墻，支護(hù)類型為片石混凝土，路基填料為碎石類土，墻高8.0m,墻厚1.8m。</p><p>　　查表可得：雙線線間距為4.0m；道床頂面寬度為3.5m，道床厚度為0.3m，道床邊坡坡率取1.75；路基面寬度取11.2m；鋼軌重度取75Kg/m，軌枕為III型混凝土枕，混凝土枕長(zhǎng)度為2.6m，鋪軌根數(shù)為166

116、7根/Km；換算土柱寬度3.3m，重度19KN/m3，換算土柱高度3.2m。</p><p>　　圖3-1 客貨共線鐵路直線地段路基面寬度</p><p>　　圖3-2 列車與軌道荷載換算土柱高度及分布寬度</p><p>　　表3-1 區(qū)間正線第一、二線間最小間距</p><p>　　重力式擋土墻墻身混凝土取C20，重度為23 KN/m3。