懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與穩(wěn)定性分析

王興科（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西　渭南　714000）

懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與穩(wěn)定性分析

王興科
（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西渭南714000）

摘要：在工程實際應(yīng)用中，懸臂式擋土墻的墻身高度限制等因素影響了其應(yīng)用范圍，本文提出了利用懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)來提高懸臂式擋土墻應(yīng)用范圍的方法，對此組合支擋結(jié)構(gòu)的應(yīng)用特點進行分析，并給出了組合支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析方法。

關(guān)鍵詞：懸臂式擋土墻；錨定板；組合支擋結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定性

擋土墻是抵擋土壓力、防止土體塌滑的構(gòu)筑物，用來支撐路基填土或山坡土體，防止其變形失穩(wěn)。懸臂式擋土墻作為一種常見的輕型支擋結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)尺寸較小、自重輕、便于施工等特點，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外的鐵路、公路等建設(shè)工程中石料缺乏和地基承載力較低的填方段[1]。在工程實際應(yīng)用中，懸臂式擋土墻的墻身高度限制影響了其應(yīng)用范圍，本文主要論證在懸臂式擋土墻上加裝錨定板形成的組合支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析和工程應(yīng)用。

1　懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)

懸臂式擋土墻作為一種常見的輕型支擋結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外的鐵路、公路等建設(shè)工程中。此類支擋結(jié)構(gòu)的抗滑、抗傾覆主要取決于墻身自重和墻底板以上填筑土體（包括荷載）的重力效應(yīng)，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)尺寸較小、自重輕，便于在石料缺乏和地基承載力較低的填方段使用[2]。

錨定板擋土墻是由墻面系、拉桿、錨定板以及充填墻面與錨定板之間的填土所共同組成的一個整體。在這個整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，存在著作用于墻面上的土壓力、拉桿的拉力和錨定板的抗拔力等相互作用的內(nèi)力，這些內(nèi)力必須互相平衡，才能保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部的穩(wěn)定。此類擋土墻具有結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、圬工數(shù)量少、構(gòu)件可預(yù)制、有利于實現(xiàn)機械化施工等優(yōu)點。

利用錨定板擋土墻的錨定板技術(shù)與懸臂式擋土墻相配合組成的新型的支擋結(jié)構(gòu)可以稱作懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)由鋼筋混凝土墻身、錨定板及填充在墻身與錨定板之間的填料所構(gòu)成。

2　懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)的特點分析

（1）主要通過錨定板來承受懸臂式擋土墻墻體所受的部分土壓力，從而使墻身立臂根部處的受拉彎矩減少，使墻身根部集中彎拉力過大的情況得以改善，這樣就使墻身從上到下處在一個較為合理的受力狀態(tài)中。

（2）為了維持墻體的穩(wěn)定性，L型擋墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)將墻后踵板之上土體自重和錨定板的抗拔力充分利用，從而支撐墻后土體的穩(wěn)定性。因此可以使墻身截面積大大減小，在缺少石料的地區(qū)使用該種支擋結(jié)構(gòu)且具有重要的意義。

（3）對于地基承載力較低的土質(zhì)地區(qū)來說，L型擋墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)墻身截面小、自重小的優(yōu)點也有著較低的地基承載力要求。

（4）墻后填料類型選擇由于L型擋墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)的抗拔力從土體對錨定板的被動土壓力而獲得而要求不嚴(yán)，只要按規(guī)定做好防排水設(shè)計及達(dá)到壓實密度的要求即可。

（5）通過錨定拉桿的連接，L型擋墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)將土體、錨定板和鋼筋混凝土墻身組合成一個共同作用的整體。作用于立臂上的側(cè)向土壓力由埋置于墻后穩(wěn)定土層內(nèi)的錨定板與它和墻體之間的土體的作用來抵抗，因此具有較高的墻體抗傾覆性和抗滑動性能。

（6）墻身做成直立狀的L型擋墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)還能夠節(jié)約土地資源。

3　懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析

作為一個整體復(fù)合結(jié)構(gòu)體系，存在的作用力包括邊界以外傳來的土壓力、活動荷載、結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的地基反力作用以及支擋結(jié)構(gòu)的位移趨勢產(chǎn)生的摩擦力作用等。必須使以上各種力保持靜力平衡狀態(tài)以保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)滑動和傾覆的發(fā)生。假定破裂面為郎肯破裂面時，見圖1。

圖1　郎肯破裂面時滑動體形狀

（1）抗滑穩(wěn)定性驗算

式中，F(xiàn)——抗滑力（kN）；Kc——抗滑穩(wěn)定系數(shù)；E1X——WC面上主動土壓力的水平分力（kN）；E1Y——WC面上主動土壓力的垂直分力（kN）；W1——滑動體ABCW重量（kN）；f——底板底面與地基之間的摩擦系數(shù)，f=tаn(φ/2)；T1、T2——錨定桿拉力（kN）。

（2）抗傾覆穩(wěn)定性驗算

式中，K為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；∑MY為穩(wěn)定力系對墻趾的穩(wěn)定力矩（kN·m）；∑M0為對墻趾的傾覆力矩（kN·m）。

4　結(jié)論

懸臂式擋土墻與錨定板組合支擋結(jié)構(gòu)充分利用了懸臂式擋土墻對地基承載力要求不高、截面形式簡單、墻后填料限制不嚴(yán)、便于施工等優(yōu)點，同時克服了懸臂式擋土墻隨著墻身高度的限制，充分利用土體的自重及錨定板的抗拔力，大大提高墻體內(nèi)部穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，具有較高的墻體抗傾覆性和抗滑動性能。在實際應(yīng)用中，可以使用以上方法對組合結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定性分析。

參考文獻：

[1]聶勇，付江山，吳肖俊.錨桿對懸臂式擋墻抗滑穩(wěn)定性的影響[J].西部交通科技，2010(01):29-37.

[2]施小平.懸臂式擋土墻抗滑穩(wěn)定性分析[J].南水北調(diào)與水利科技，2015(01):34-38.

基金項目：陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金項目（2013-39）

作者簡介王興科（1982-），男，河北石家莊人，碩士，講師。