带钢筋混凝土底板的重力式挡土墙设计.PDF

〔 收稿日期〕 2004 - 01 - 05 带钢筋混凝土底板的重力式挡土墙设计 成 青1 黄太华2 谭 萍2 (1 1 株洲市规划设计院 21 中南林学院建工学院) 摘 要 通过在重力式挡土墙底部设置钢筋混凝土底板,使重力式挡土墙的挡土高度能得到显著增加,同 时也能使该种形式的挡土墙能适应较软弱的地基。该种形式的挡土墙能同时做到较重力式挡土 墙经济且较悬臂式或扶壁式挡土墙施工方便。 关键词 混凝土底板 重力式 挡土墙 挡土高度低于6m时,一般选用重力式挡土墙, 挡土高度大于6m时,稳定性及地基承载力的要求 制约了它的使用。致使重力式挡土墙施工方便的优 势在挡土墙高度较大时得不到发挥。对于高度较大 的挡土墙,我们一般选用钢筋混凝土悬臂式或扶壁 式挡土墙,该类挡土墙虽能适应较大的挡土高度,但 施工极为不便,工期也较长。 经过分析,结合以上两种挡土墙的优势,选择带 钢筋混凝土底板的重力式挡土墙,既能适应较大的 挡土高度,又较经济,也能达到施工方便的目的。 1 设计原理 为了满足挡土墙的抗倾覆要求,应尽量使挡土 墙的自重远离墙趾,由于砌体结构的抗拉强度较低, 作为石砌体的重力式挡土墙不可能做到这一点,通 过在挡土墙底部设钢筋混凝土底板就可使挡土墙的 重力远离墙趾,从而达到较好的抗倾覆效果。 另外,为了减薄墙身以达到减少墙身工程量的 目的,尽量在石砌体的墙胸侧设竖向的钢筋混凝土 挡板,挡板的高度应按以下原则确定,挡板过高将带 来施工不便,挡板过低则使减薄了的石砌体墙不能 满足稳定和强度要求,挡板高度H2的设计取值原 则为:使挡板以上墙体在自重及土压力的综合作用 下,其合力作用点的偏心距e≤017y为谊,y为交 界面石砌体宽度的一半。设置挡板后对于石砌体部 分只需验算石砌体与挡板交界面处强度。 当挡土墙不能满足倾覆要求时,可通过加长墙 趾板长度B1解决此问题(图 1) 。 2 算 例 某挡土墙,挡土高度为715m ,墙后填土内摩擦 图1 带钢筋混凝土底板的重力式挡土墙 角为φ= 30,填土重度 γ= 18 kN m - 3 ,石砌体重 度γs= 18 kNm- 3,不考虑地下水作用 ,填土水平, 不考虑填土与墙身的摩擦力,地基承载力特征值fa =200 kPa (修正后 ) , 地基与墙底的摩擦系数 μ= 0155 ,试设计此挡土墙。 解:为使计算简便,取B3=B4 经试算,各尺寸取值如下:B= 4100m ,B1= 1150m ,B2= 0175m ,B3= 1175m ,H1=B4= 0150m ,H2= 2150m ,H3= 4150m ,H5= 0150m , H6= 2100m。 (1)H3取值合理性复核:交界面以上土压力合 力为 Ea= 1 2 γH2 3tan245- φ 2 = 1 2 1841502 tan245- 30 2 = 60175kN 交界面以上土压力合力作用点距交界面为 1150m;墙身自重 γsH3B3= 2241501175 = 173125kN ;偏心距e= 601751150 173125 = 01526m≤ 66 材料与装备GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD VOL. 7 No. 4 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 017 y= 017 1175 2 = 01613m;故H3的取值是合理 的,但稍偏大。 (2)挡土墙自重计算:石砌体重量22710 1175 = 26915kN ;距墙址距离为1150 + 0175 + 1175 2 = 31125m;钢筋混凝土重量: G1= 015410025 = 50kN ; x1= 2100m; G2= 1 2 0150115025 = 914kN ; x2= 1 3 1150 = 0150m; G3= 2150017525 = 4619kN ; x3= 1150 + 0175 2 = 1188m; G1+G2+G3= 5010 + 914 + 4619 = 10613kN ; G1x1+G2x2+G3x3 G1+G2+G3 = 50102100 + 9140150 + 46191188 5010 + 914 + 4619 = 1181m; 总自重为G= 26915 + 10613 = 37518kN ; 总自重距墙址距离: x= 2691531125 + 106131181 26915 + 10613 = 275m。 (3)土压力计算: Ea= 1 2 γH2tan245- φ 2 = 1 2 187152tan2 45- 30 2 = 168175kN 土压力合力距墙底的距离为z= 1 3 H= 1 3 7150 = 2150m (4)抗滑稳定验算:μG Ea = 015537518 168175 = 1122 ; 接近113 ,基本满足规范要求。 (5)抗倾覆验算: Gx Eaz = 375182175 168175215 = 2145≥116 ,满足规范要 求。 (6)地基承载力验算: 偏心距计算e=x- B 2 - Eaz G = 2175 - 4100 2 - 168175215 37518 = - 0137m; 合力中心位于 B 30 =0113m～ B 6 =0167m范围内, 故地基反力为:p= 37518 410 = 9410kPa ; pmax= 37518 410 + 375180137 1 6 1104102 = 146kPa ; pmin= 37518 410 - 375180137 1 6 1104102 = 42kPa。 从以上计算结果可以看出,带钢筋混凝土底板 的重力式挡土墙,能显著提高抗倾覆承载力和降低 对地基承载力的要求,且能适应较大的挡土高度,施 工也较简便。 查国标 《重力式挡土墙(一般地区)》95SJ008 (一)可知:对挡土高度为7150m的俯斜式挡土墙 (与上述假设一致时)的石砌体总量为16193m3,抗 倾覆稳定系数为2123 ,偏心距为1005mm ,最大地基 反力为459135kPa ,最小地基反力为0。 上述算例,石彻体总量为12125m3,抗倾覆稳定 系数为2145 ,偏心距为370mm ,最大地基反力为 146kPa ,最小地基反力为42kPa。 3 结 论 (1)该挡土墙能显著提高抗倾覆承载力,同时 也能显著降低对地基承载力的要求,比较适合于较 高的挡土墙或地基较差的地区使用。 (2)该挡土墙挖方较少,比较适合在高速公路 修建时,在不允许过多的土方开挖同时又要修建较 高的挡土墙时使用。 (3)该挡土墙同时具备重力式挡土墙施工方便 的优点和钢筋砼挡土墙适用于较大高度的优点。 (4)该挡土墙不能显著提高抗滑移能力,必要 时可通过在墙底加凸榫或加长墙踵板提高抗滑移安 全度。 (5)该挡土墙在湖南省炎帝陵公祭区工程设计 中得到运用,在河边的地基较差的情况下,达到挖方 较少、 施工方便的目的,效果明显。 参考文献 [1] 中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范( GB50007 - 2002) .北京:中国建筑工业出版社,20021 [2] 朱彦鹏.特种结构.武汉:武汉工业大学出版社,20001 [3] 黄太华.柱下矩形偏心扩展基础地基承载力的探讨.工程建设 与设计,2003 ,(6) . 第一作者通讯地址:湖南省株洲市规划设计院 邮编:412007 76 岩土工程界 第7卷 第4期材料与装备 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.