根据挡土墙上方要堆沙石料的情况,挡土墙初步设计高度5米,底宽2.5米,底部设1.5米齿坎加强整体抗滑性,M5水泥砂浆砌筑。
2、剖面设计
挡土墙断面设计中,在计算原则上假定了如下条件,并确定以下计算参数:
(1)墙后填料用土方也可能碎石回填,其力学指标取内摩擦角ψ=35°,容量γ=180 kN/m3;
(2)因无地下水影响,且墙体考虑设多层排水孔,故不考虑墙背有水情况;
(3)滑动时摩擦系数f值取:混凝土与片石圬工之间取f=0.65;
(4)墙背填土上活荷载按30米段1000立方砂料考虑,不考虑抗震计算。
(5)浆砌石容重取γ=22 kN/m3。
在断面尺寸及型式上,考虑了为墙面直立及美观,墙背仰斜的一般重力式断面;其断面尺寸分别如所示。

土压力计算公式以采用库伦理论公式较为适宜。对于墙背填土表面水平且有活载情况,库伦土压力计算公式为:
E=(Atgθ-B)cos(θ+θ1)/sin(θ+θ2)(1)
式中:A=γH(H+2h0)/2
B=(Ch0-H(H+αho)tgα/2)γ
θ1=ψ
θ2=α+δ+ψ
γ——填料容重;
H——墙高;
h0——墙背填土表面活载折算土柱高度,
h0=q/γ土;
θ——破裂面与垂直线夹角;
ψ——填料内摩擦角;
α——墙背与垂直面夹角;
δ——墙背与墙后填料摩擦角,取δ=ψ/2;
C——墙背顶点至墙背填土表面活载分布边缘的距离。
由于墙后存在一个稳定陡坡,致使填土体内的破裂面受到限制,计算以墙背最低角点与陡坡顶点连线作为破裂面,如图1所示,由此可预先确定破裂角θ。
将已知数值代入公式(1),即可求得土压力E值,E值分解成水平及垂直土压力,计算公式分别是:
Ex=Ecos(δ+α)Ey=Esin(δ+α)
根据计算假定及计算原则对挡土墙进行滑动稳定及倾覆稳定计算,滑动稳定安全系数按下式计算:
Kc=(W+Ey)f/Ex≥1.30(2)
式中:Kc——滑动稳定系数;
W——墙重,kN;
Ey——主动土压力垂直向分力,kN;
Ex——主动土压力水平向分力,kN;
f——基底摩擦系数。
倾覆稳定系数按下式计算:
Ko=∑My/∑Mo=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)≥1.50(3)
式中:Ko——倾覆稳定系数;
∑My——稳定力矩,kN*m;
∑Mo——倾覆力矩,kN*m;
Zw——W之力臂,m;
Zx——Ex之力臂,m;
Zy——Ey之力臂,m;
其它符号的意义同前。
挡土墙基底应力计算按下式进行:
σ1,2=(W+Ey)×(1+6e/B)/B≤〔σ〕(4)
式中:e=B/2-C=B/2-(∑My-∑Mo)/(W+Ey)≤B/6
〔σ〕——地基允许承载力,参考值〔σ〕=5 MPa。
计算基底应力时,考虑到物的高度和重要性,不允许基底出现拉应力,即要求σ1,2≥0。稳定及应力计算成果为:Kc=2.35,Ko=1.85,σ1=2.5 Pa,σ2=0.537 MPa,计算结果表明,原拟定的断面尺寸满足要求。
参考资料:
1、《建筑工程施工及验收规范》 珠海出版社2001
2、《土力学与基础工程》武汉工业大学出版社 1998
3、《砌体》武汉工业大学出版社 1998
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