帶抗滑鍵的擋土墻設(shè)計淺談

摘要 在對帶抗滑鍵擋土墻設(shè)計進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對帶抗滑鍵擋土墻的設(shè)計進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，得到了帶抗滑鍵的擋土墻設(shè)計的基本程序。

關(guān)鍵詞 抗滑鍵；擋土墻；設(shè)計

中圖分類號 TU476 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0124-02

在山區(qū)的支擋結(jié)構(gòu)當(dāng)中，帶抗滑鍵的擋土墻經(jīng)常被利用到了錨固的巖體當(dāng)中?？够I可以采用單樁或者是群樁兩種方式，而成樁的形式一般都采用鉆孔的方式予以實(shí)現(xiàn)。但是，在軟巖也可以采用挖孔的成樁方式。而埋設(shè)的抗滑鍵深度也不大，通常深度在4 m~6 m之間。當(dāng)前這種帶支擋結(jié)構(gòu)的抗滑鍵擋土墻運(yùn)用較為廣泛，尤其是對于那些需要考慮到水平載荷的承載樁存在的載荷-變位關(guān)系、擋土墻后土體壓力的分布特點(diǎn)以及整個擋土墻系統(tǒng)所發(fā)生的變形協(xié)調(diào)關(guān)系等。而目前對于這種帶抗滑鍵的擋土墻的設(shè)計工作研究不夠深入，因此有必要對之進(jìn)行系統(tǒng)而詳細(xì)的分析，得到并總結(jié)出一個帶抗滑鍵的擋土墻設(shè)計的幾個基本程序。

1 帶抗滑鍵的擋土墻

圖1是一個典型的帶抗滑鍵擋土墻體，其中的抗滑鍵是一個錨固與巖體當(dāng)中的鋼筋混凝土樁。擋土墻與抗滑鍵之間屬于完全的剛性連接，且擋土墻本身的剛度也較大，可以將之視為完全的剛體。在設(shè)計的過程中忽略了擋土墻之前的那一薄層墻前填土帶來的壓力。

圖1 帶抗滑鍵的擋土墻典型結(jié)構(gòu)

根據(jù)帶抗滑鍵擋土墻在工作過程中的受力情況，對之進(jìn)行受力分解（如圖2所示），并結(jié)合變形協(xié)調(diào)的關(guān)系，得到如下的關(guān)系式。

H=Ea-F

M=Eah-Ge

M1=M

H1=H

U1=U

θ1=θ

在上式當(dāng)中，H1—擋土墻底部承受的總體水平推力；

M1—擋土墻底部承受的總體水平彎矩；

Ea—作用在擋土墻的總體土壓力；

h—總體土壓力與其作用點(diǎn)之間的距離；

F—墻體底部承受的壓力；

G—分析段墻體承受的總體重量；

e—抗滑鍵承軸心與墻體承重中心的距離。

而H和M分別表示土體作用在抗滑鍵樁部頂端的推力與彎矩；U1、θ1 和U、θ分別表示擋土墻底部水平的位移、轉(zhuǎn)角以及抗滑鍵樁部頂端水平的位移、轉(zhuǎn)角。

2 擋土墻體后部壓力分布的非線性表示

擋土墻體后部承受的壓力E與擋土墻之間的位移S存在非線性關(guān)系，該關(guān)系可以用圖3來進(jìn)行表示。在具體的工程實(shí)踐當(dāng)中，擋土墻后部土體壓力與結(jié)構(gòu)之間的整體位移存在著非線性的關(guān)系，可以采用雙曲線公式來進(jìn)行表達(dá)。

圖3 土體壓力—位移之間的非線性關(guān)系

在進(jìn)行擋土墻體后部壓力的分析過程中，可以分為擋土墻結(jié)構(gòu)發(fā)生與土體相分離的位移以及擋土墻結(jié)構(gòu)發(fā)生朝向土體位移的位移兩種情況，這里不作具體分析和表述。

3 擋土墻后土體壓力的計算

圖4表示的是擋土墻土體壓力分布情況。假設(shè)擋土墻的實(shí)際最大位移要比主動土體壓力所需要的位移量要小。而在實(shí)際的工程實(shí)踐當(dāng)中，這種假設(shè)也是與錨固巖體當(dāng)中的抗滑鍵擋土墻是相符的，假設(shè)完全合理。

結(jié)合圖4，根據(jù)具體的受力分析，可以用下式來進(jìn)行計算

分析：

這樣，可以利用上式計算出在擋土墻之后的土體的總體壓力以及對應(yīng)的作用點(diǎn)位置，進(jìn)而能夠計算出H和M值。由于擋土墻體之后所采用的填土可以是粘性土也可以是砂石土，因此在計算的過程中為了方便，可以只考慮墻后是砂石土的情況，而對于實(shí)際情況當(dāng)中的粘性土也可以采用相同的方式計算出來。

在實(shí)際的計算過程中，還應(yīng)該對處于水平載荷作用下，根據(jù)

圖4 墻體土體壓力計算圖示

樁體的性質(zhì)，包括柔性樁、剛性樁以及中等柔性樁幾種情況，對樁體的載荷—位移關(guān)系式。由于篇幅所限，這里不作詳細(xì)敘述，直接給出對應(yīng)的計算公式。

柔性樁：

剛性樁：

中等柔性樁，應(yīng)該將實(shí)際的樁土模量比代入到柔性樁計算

公式，取實(shí)際的深徑比代入剛性樁計算公式，分別進(jìn)行計算。

4 擋墻綜合設(shè)計分析

通過上面對擋土墻體的變形協(xié)調(diào)關(guān)系、后部壓力的非線性表示以及后部土體壓力的計算公式的推導(dǎo)，得到了擋土墻體后部土體壓力的分布情況以及計算公式。同時，抗滑鍵在水平載荷以及彎矩的綜合作用下樁部頂端的載荷-變形關(guān)系的解析表達(dá)式子。下面對帶抗滑鍵擋土墻體設(shè)計的步驟進(jìn)行總結(jié)。

1）以巖體的具體物理參數(shù)以及所設(shè)置的抗滑鍵參數(shù)作為依據(jù)，根據(jù)得到的相關(guān)公式來對樁體的剛度進(jìn)行判斷，確定是柔性樁、剛性樁還是屬于中等柔性樁。

2）根據(jù)上面判斷得到的結(jié)構(gòu)，并利用對應(yīng)的公式計算出抗滑鍵樁頂部的水平位移U以及轉(zhuǎn)角θ。

3）以擋土墻的具體物理參數(shù)以及墻體填料的物理力學(xué)性能指標(biāo)為依據(jù)，根據(jù)對應(yīng)的公式計算得到抗滑鍵樁部頂端所承受的剪切應(yīng)力以及所承受的彎矩，最后得到樁體底部的摩擦阻力。

4）根據(jù)第2）、3）兩步中得到的方程式就可以得到在載荷作用下抗滑鍵的水平位移、轉(zhuǎn)角以及作用于其頂部的水平剪切力與彎矩。

5）根據(jù)上一步得到的土體壓力來對擋土墻進(jìn)行設(shè)計，將獲得的作用力直接作用于抗滑鍵的頂端，對之進(jìn)行計算，獲得相關(guān)的設(shè)計參數(shù)。

6）在進(jìn)行設(shè)計的過程中，假若擋土墻的使用區(qū)域位于高級別的地震多發(fā)區(qū)域，而且擋土墻的高度在4 m以上時，這時還應(yīng)該根據(jù)相關(guān)的規(guī)范對之進(jìn)行地震校驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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