加筋土挡土墙设计

加筋土挡土墙设计

张巧慧

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南７１４０００）

【摘要】结合实例介绍了此类挡土墙的设计验算，为同类工程设计提供借鉴和参考．

【关键词】加筋土挡土墙；设计；计算【中图分类号】ＴＵ４７６Ｓ４

【文献标志码ｌＢ

【文章编号】１００７－９４６７（２０１１）０１－００５９－０３

拉拔，不计破坏区范围内拉筋的摩擦阻力。

１概述

加筋土挡土墙是２０世纪６０年代起源于法国的一种轻型支挡结构，由于其造价低廉、施工简便、占地面积少、工期短和造型美观等优势，在国内公路、铁路、煤矿以及水利部门得到广泛采用。加筋土挡墙是由墙面板、拉筋、填料三部分共同组成的复合结构物，如图ｌ所示。依靠填料与拉筋之间的摩擦力，平衡墙面板所受的土压力（即加筋土挡墙的内部稳定），并以这一复合结构抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力（即加筋土挡墙的外部稳定），从而保证了整个结构的稳定。

４）拉筋和填料之间的摩擦系数，在拉筋长度范围内任何位置都是定值。

５）每块墙面板上只是分别承受相应范围内的土压力。６）作用在墙面板上的土压力，在利用该拉力值设计拉筋和连接件。

７）填土自重及墙顶荷载在拉筋的有效长度上均产生有效摩擦阻力（抗拔力）。

２．２加筋土挡土墙设计

加筋土挡土墙一般由基础、填料、面板、拉筋、帽石等主要部分组成。

面板的选择原则是与环境协调、造形优美、便于施工（预制脱模方便、便于安装、与筋带连接方便、规格品种少）、造价经济。常用的面板型式有矩形板、双十字形板、槽形板、十字形板、六角形板、Ｌ形板等，如图２所示。

－正面图ｂ全墙剖视。簟块透视

图１加筋土挡土墙结构简图

［］口匪羽囝圄圜回

－矩形板

ｂ双＋字形

ｃ槽形扳

２加筋土挡墙的设计

２．１基本假定

１）在墙面板的背面作用了主动土压力

２）加筋土墙体的内部分为稳定区和破坏区，两区的分界面即为主动土压力的破裂面。破坏区内的拉筋长度称为无效长度，稳定区内的拉筋长度称为有效长度，拉筋的全长为无效长度和有效长度之和。

３）由稳定范围内的拉筋有效长度上的摩擦阻力抵抗

ｄ十字形扳

［：Ｈ目

・六角形板

［＝：目

Ｅ］匣

ｆ

［＝＝二］Ｌ口

Ｌ形板

图２常用面板型式图

本设计选择矩形板，Ｓ亏Ｓ卸．５ｍ

拉筋在加筋土挡墙中起着非常重要的作用，因此选择的拉筋要求具有较高的抗拉强度，具有较好的柔性。韧性，以适应变形能力，同时拉筋是平衡侧压力而使挡墙稳定的

【作者简介】张巧慧（１９８１．），女，山西长治入。助教。从事铁道工程教学

与研究，（电子信箱）∞１２１３鞠＠啄ｕｅｄｍ∞ｏ

材料，要求拉筋与填料之间具有较大的摩擦系数，并要求拉筋有良好的抗疲劳性能，具有抗老化、耐腐蚀及化学稳

５９

万方数据

定性好的特征，以保证永久结构物的使用寿命，满足使用年限方面的要求；根据上述的选择原则，本设计选用钢筋混凝土板条拉筋。

加筋土挡墙的填料不仅影响土压力的大小，而且直接影响拉筋的摩擦力。因此，填料的选择要求易压实、能与加筋材料产生足够的摩擦力、满足化学和电化学标准；对浸水工程，要求水稳定性好。

本设计选择砂类土作为填料，即将现场的土经过处理后满足填料的要求。

断面型式的选取应考虑地形、地质条件。满足结构稳定要求（外部稳定和内部稳定），方便施工，尽量节约材料和造价，经稳定计算和多方案技术经济比较后确定。常用的有矩形断面，倒梯形断面，正梯形断面和锯齿形断面等，如图３所示。

匡萑Ｃ倒梯形断面ｄ鹾齿形断面

Ｆ｝

ａ矩形断面

ｂ正梯形断面

图３断面型式图

加筋土墙高小于６ｍ时，可选择矩形断面，本设计墙高３．１ｍ，小于６ｍ，因此选用矩形断面形式，墙厚０．１ｍ。

３加筋土挡土墙计算

３．１已知设计资料

换算土柱高度：＾＝１．８ｍ；基底摩擦系数矿＝Ｏ．３；

墙黼：黏土（襁ｒ＝１８ｋＮ／ｍ３，内摩擦角９－－－－－３０。，）；

钢筋混凝土容重：２５ｋＮ／ｍ３；

Ｃ２５混凝土：ｆ。－－１６．孙ｉ佃砰庐１．７８Ｎ／ｍｍ２；

Ⅱ级钢筋ｆ＝３００Ｎ／ｍｍ２。

３．２荷载计算

１）墙后填料产生的水平压力

口ｒ＾ＩＦＫ讲＾‘

式中，鬼≤６ｍ，ＫＦＫｏ（１一｝）十疋｝

ｏ

Ｏ

Ｋ：Ｉ－ｓｉｎ妒－－１－ｓｉｎ３０。－－－０．５

Ｋ．－－ｔａｎ２（４５。一譬）＝ｏ．３３３

６０

万方数据

结果如表１所示。

表１填料产生的水平压力

加筋层高度，ｍ

‰

岛

局

叽－，／ｋＰａ

ｈｉｍ５０．５０．３３３

０．４８６

４．３７４ｈ２＝－１．ｏ

０．５０．３３３０．４７３８．５１４

ｈＨ

５

０．５０．３３３０．４５８１２．３６６

ｈ收ｏ

０．５０．３３３０．４４４１５．９８４ｈ魁５０．５

０．３３３

０．４３１

１９．３９５ｈ吼ｏ

０．５

０．３３３

０．４１７

２２．５

２）由轨道和列车换算的土柱荷载产生的水平土压力

一【嚣一篇蔫恤ｔａｎ半一ａｒｃｔａｎ亮７＇】

式中，ｂ＝１．７７。ｔｏ＝７．３８，结果如表２所示

表２荷载产生的水平土压力

加筋层高度血

６

ｌｏ

％２∥ｋＰａ

ｈｉ＝０．５

１．７７

７．３８

４．４３

＾２＝ｌ＿０１．７７７．３８７．４８ｈｓ－－１．５１．７７７．３８９．０１＾｛宅ｏ

１．７７７．３８９．４８ｈ＃－ｚ５

１．７７７．３８９．３５＾鹋．ｏ

１．７７

７．３８

８．９

３）作用于墙面板的水平土压力，以及第ｉ层拉筋对应墙面板所受侧压力和拉筋拉力如下：

叮ｆ付ｎ—口啦ＥｆＬ口岱＆

Ｔ产、仃§Ｓ。

结果如表３所示

表３墙面水平压力

加筋层高度／ｍ

ｃｒｊ，ｑ，ＰａＳｒ

Ｓｙ

岛Ｔ，

ｈｘ＝ｏ．５８．８０．５０．５２．２３．３ｌｌＩ扫１．０１５．９９０．５０．５４６＿Ｉｌ扣Ｉ．５２１．３７６０．５０．５５．３４８．０２＿１１４：盘ｏ

２５．４６４０．５０．５６．３７９．５５．Ｉｌ魁５

２８．７４５

０．５

０．５

７．１９

１０．７８

垒臼．Ｑ

≥！：堡Ｑ：§

篮Ｚ：箜！！－２§

３．３拉筋长度计算

１）拉筋所在位置的垂直应力，按

％＝卅争（～－一ａｒｃｔａｎＸ：＋矗１＂４－１一彘１

丌、

＾

十＾

２）

，

其中＾２簪，辟簪，

ｘ－－－－－５．４６，ｔｏ＝７．３８，结果如表４和表５所示。

表４垂直应力

２）拉筋长度计算

无效段长，按规范Ｏ．３／／法计算：

厶＝ｏ．３／１

鬼≤Ｈ／２

表５平均垂直应力厶＝ｏ．６（日也）ｈｉ≥Ｈ／２

得，Ｌｌａ，＿卸．３Ｈ＝０．３ｘ３．Ｉ＝０．９３Ｌｃ－－ｏ．６（日也间．６×（３．１－２）Ｏ舶

Ｌｓ－－－０．６（Ｘ砘５）＝Ｏ．６ｘ（３．１—２．５）＝０．３６Ｌｃ＝０．６（Ｈ－／１６）＝０．６ｘ（３．１－２）０．６６

有效段长，按

／＿＝Ｔ／２０－．，ｎｌ

其中。ａ＝０．１ｍ，为拉筋带的宽度。产司．３０，为基底摩擦系数

皆丽未‰两－３￡．＝丽‰

工ｔ－丽赢惫葡

＝２．２￡严丽愿‰

＿２．９

－－３

妒五万五万百鬲丽

，一

１０．７８

＝２．９妊丽淼

－－２．８

每层拉筋除满足验算要求外，全墙平均总长度在墙高低于６ｍ时，应不小于０．７倍墙高，即ｏ．７ｘ３．１＝２．２ｍ。但每层拉筋最小长度不得小于０．４倍墙高，即０．４ｘ３．１＝１．２４ｍ，也不小于３ｍ。

拉筋最终长度：取厶，２．３．４ｔ５．６＝５ｍ

３．４拉筋的截面计算

Ａ产翠

Ｊｔ

式中，玛为抗断裂安全系数，一般取２．０征为钢筋设计强度；正为第ｉ层拉筋的拉力。

Ａｓ＝譬＝丝等盟＝５２．３ｍｍ２

选用西１２ｍｍ钢筋。

３．５分板稳定

１）分板的抗拔系数

式中：昂为拉筋抗拔力，池６正小ｂ。为拉筋带的宽度。

Ｋｓ＝争≥【Ｋ］－－－－２．０

结果如表６所示。

表６分板稳定系数

２）全墙的抗拔稳定系数

鼯器２器喇乩ｏ

３．６整体稳定验算

１）土压力计算

万方数据

按朗肯理论计算，将加筋土挡土墙视为整体。

●

舻；－－ｘ１８ｘ３．１２ｘ０．３３３＝２８．８３

Ⅳ＝ｌ×３．１ｘ锹１８＝２７９ｌｄ呵形ｌ＿１．８ｘｌｘ１８ｘ３．７＝１１９．８８ｋＮ

２）抗滑稳定性验算

无载时：肛鲁２号蒜字

有载时：ｘ于半＝丝型号最磬巫王４．１＞１．３

；１．９＞１．３

３）抗倾覆稳定验算

无载时：Ｋｏ＝譬２ｊ翳‰

＿２３＞１．３２８

．ｘ之Ｌ

８３有裁对：舻丝孝丝丑＝２７９ｘ２．５＋１。８

１９，．８．８×３．６＝３７．９＞１．３

２８．８３ｘ之Ｌ

４）地基应力验算壬彗：时．

竺竺苎｝之触２７９

２…一

ｌ＜娶＝ｏ．８３

６

叽尹％阻（１±可６ｅ）＝

２７９＋１ｌ９．８８

５

×（１＋６ｘ５－学）＝

４６２９．．５ｌｌ【ＰｋＰ：＜【矿】＿１７０ｌ【Ｐａ

有载时：

。：争—２。２

—７姒２．５乏－２７９＋ｌ、１％８２亨８虿．可８３。２丽８．８≯３ｘ－３２…—‘

＂Ｉ手×（１±掣）：之．７：舵

＜娶卸．８３

６

２７９＋ｌｌ９．８８

５

，

嚣：鼢＜川：１７０ｋＰａ

叽ｆ毕（１±等）＝

以上检算均符合要求。壶

【参考文献】

１１１铁道部第四勘测设计院科研所．加筋土挡墙【Ｍ】．北京：人民交

通出版社，１９７９．

【２】蒋绍成．浅谈加筋土挡墙的设计与施工ｆＪ】．湖南交通科技，

、１９９９，２５（３）．

［３１东南大学，天津大学，同济大学．混凝土结构（第三版）【Ｍ】．北

京：中国建筑工业出版社，２００５．

【４】Ｉ＇１３１∞８２－－２００５铁路轨道设计规范【ｓ】．

【５】唐善祥，等．加筋土挡土墙工程图集【Ｋ】．北京：人民交通出版

社，２０００．

【６】雷胜友，惠会清．加筋土挡墙土压力计算方法［Ｊ】．交通运输工

程学报，２００５，５（２）．

１７】谢俊卿．力【嗷Ｉ±盈彗黼中的应用硼．煤炭工程，２００４（２）．

【８】李海光，等．新型支挡结构设计与工程实例【Ｍ】．北京：人民交

【妇仨曲Ｉ帏．加筋土ｊ竖曲的劬６旺坷】．铁谴驰筑，２００４（４）．

通出版社，２００４．

【收稿日期］２０１０－１０－２１

６１