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衡重式擋土墻設(shè)計論文
摘要：衡重式擋土墻的常規(guī)設(shè)計需要經(jīng)過反復(fù)的驗算才能滿足安全性與經(jīng)濟性的要求，這樣就需要花費大量的時間和人力，設(shè)計過程還不能充分的考慮影響衡重式擋土墻設(shè)計的諸多因素，也就不能保證得出的設(shè)計結(jié)果是衡重式擋土墻設(shè)計的最優(yōu)解。因此，對衡重式擋土墻的設(shè)計進行優(yōu)化，得到滿足各種條件的全局最優(yōu)解，就顯得比較重要。
關(guān)鍵詞：衡重式擋土墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；材料選擇
1土壓力計算中等效內(nèi)摩擦角的問題
在土壓力的計算中，一般只考慮主動土壓力。設(shè)計計算時一般使用庫侖主動土壓力公式計算，但是庫侖理論假定墻后填土為砂性土（即c＝0），當(dāng)墻后填土為粘性土?xí)r，一般采用等效內(nèi)摩擦角?準0，通常取?準0=35°。等效內(nèi)摩擦角的確定可以采用三種不同的等效條件進行折算：①抗剪強度相等的條件；②朗肯總土壓力相等的條件；③朗肯土壓力對趾部力矩相等。這三種方法的計算結(jié)果都表明?準0隨擋土墻高度的增大而減小，如不考慮這種減少的影響，對高擋土墻的設(shè)計是偏不安全的。使用等效內(nèi)摩擦角的方法對填土高度6～8m時較為合適，用此角度計算高墻或低墻土壓力時則產(chǎn)生低墻偏大，高墻偏小的缺陷，依據(jù)它所設(shè)計出的擋土墻截面則低墻保守，高墻危險。
通過分析三種等效內(nèi)摩擦角算法，從中選擇一種較為合理而又簡便的等效內(nèi)摩擦角的折算方法，便于直接采用庫侖理論及其計算公式設(shè)計高擋土墻，即先按朗肯總土壓力相等的條件折算等效內(nèi)摩擦角，再用庫侖理論及其計算公式計算土壓力。
2軟土地基中衡重式擋土墻的結(jié)構(gòu)
地基承載力驗算是擋土墻設(shè)計中的必須內(nèi)容。在軟土地基中修筑衡重式擋土墻時，其結(jié)構(gòu)形式與地基承載力有著直接的關(guān)系。通過改變擋土墻結(jié)構(gòu)（譬如，適當(dāng)加寬擋土墻底寬），同時采用適當(dāng)?shù)姆椒▽Φ鼗M行加固處理，就可以使地基滿足衡重式擋土墻修筑的要求。在鶴大線黑石礁至河口段（華錄配套公路工程）一級公路的改擴建工程中，通過改變擋墻結(jié)構(gòu)（基底加寬15cm，外墻坡由1：0.05改為1:0.1）和用砂礫墊層加固地基的辦法進行衡重式擋土墻修建，這樣既節(jié)省了挖方和填方量，又縮短了工期。擋墻底面加寬時，需考慮以下事項：
�、倩A(chǔ)從哪邊加寬、要視墻后不同的填筑材料及計算的偏心距而定，偏心距越小越好，出現(xiàn)負偏心距更利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
�、诨A(chǔ)加寬多少，要根據(jù)基礎(chǔ)所用不同材料、控制其擴散角在30～40°為宜。
③加寬后，基礎(chǔ)與墻身聯(lián)結(jié)的變截面處最好砌成弧形，以防應(yīng)力集中產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。
3浸水條件下衡重式擋土墻的設(shè)計
3.1衡重式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式衡重式擋土墻的優(yōu)點在于利用衡重臺上部填土的土壓力作用和全墻重心的后移來增加墻身的穩(wěn)定，減小斷面尺寸；它的墻面陡直，下墻墻背仰斜，可大大降低墻高，減少基礎(chǔ)的開挖量。適用于山區(qū)、地面橫坡陡的路肩墻，也可用于路塹墻（上墻可用于攔擋落石）或路堤墻。 一般在設(shè)置重力式擋土墻墻高超過8～10m時，就可以考慮采用衡重式擋土墻。其中有卸荷板式衡重式擋土墻。卸荷板又稱減壓板，它的作用是增加擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性，它的位置根據(jù)計算來確定；為樁墻結(jié)構(gòu)的形式，在擋土墻基礎(chǔ)不能滿足要求或墻身要求太高時，可以采用此結(jié)構(gòu)形式。衡重式擋土墻的斷面尺寸一般為：上墻與下墻的比例為4:6，衡重臺寬度為墻高的0.25~0.35倍，墻頂取0.3~0.6m，胸坡坡度采用1:0.05，上墻俯斜坡度1:0.25~1:0.45，下墻仰斜坡度為1:0.25~1:0.30。墻面一般為直線形，其坡度應(yīng)與墻背坡度相協(xié)調(diào)。同時還應(yīng)考慮墻趾處的地面橫坡，在地面橫向傾斜時，墻面坡度影響擋土墻的高度，橫向坡度愈大影響愈大。因此地面橫坡較陡時，墻面坡度一般為1:0.25~1:0.20，矮墻時也可采用直立；地面橫坡平緩時，墻面可適當(dāng)放緩，但一般不緩于1:0.35。在設(shè)計擋土墻時，斷面形式不宜變化過多，以免造成施工困難，并且應(yīng)當(dāng)注意不影響擋土墻的外觀。為增加擋土墻的抗滑移穩(wěn)定，當(dāng)基礎(chǔ)浸水時基底逆坡可以設(shè)置為0.05:1，而在巖石基底或不浸水條件下基底逆坡取0.07:1。
3.2衡重式擋土墻的布置擋土墻的布置也是擋土墻設(shè)計的一個重要內(nèi)容，包括擋土墻位置的選定、擋土墻的縱向布置、橫向布置與平面布置，通常在路基斷面圖和墻址縱斷面上進行。布置前，應(yīng)現(xiàn)場核對路基橫斷面圖，不滿足要求時應(yīng)補測，并測繪墻址處的縱斷面圖，收集墻址的地質(zhì)和水文資料。
4擋土墻位置的選定
4.1縱向布置縱向布置在墻址縱斷面圖上進行，布置后繪成擋土墻正面圖，布置內(nèi)容有：
�、俅_定擋土墻的起砌點和墻長，選擇擋土墻與路基或砌體結(jié)構(gòu)物的銜接方式。路肩擋土墻端部可以嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接；與橋臺連接時，為了防止墻后回填土從橋臺尾端與擋土墻連接處的空隙溜出，需在臺尾與擋土墻之間設(shè)置隔墻及接頭墻。
�、诎吹鼗�、地形及墻身斷面變化情況進行分段，確定伸縮縫和沉降縫位置。
③布置各段擋土墻的基礎(chǔ)。墻趾地面有縱坡時，擋土墻的基底宜做成不大于5％的縱坡。但地基為巖石時，為減少開挖，可縱向做成臺階。臺階尺寸應(yīng)隨縱坡大小而定，但其高寬比不宜大于1:2。
�、懿贾眯顾椎奈恢茫〝�(shù)量、間隔和尺寸等。
�、荽送猓诓贾脠D上應(yīng)注明各特征斷面的樁號，以及墻頂、基礎(chǔ)頂面、基底、沖刷線、冰凍線、常水位或設(shè)計洪水位的標高等。
4.2橫向布置橫向布置選擇在墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處以及其它必須樁號的橫斷面圖上進行。根據(jù)墻型、墻高、地基及填土的物理力學(xué)指標等設(shè)計資料，進行擋土墻設(shè)計或套用標準圖，確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)施等，并繪制擋土墻橫斷面圖。
4.3平面布置對于個別復(fù)雜的擋土墻，如高、長的沿河擋土墻和曲線擋土墻，除縱橫向布置外，還應(yīng)進行平面布置，繪制平面圖，標明擋土墻與路線的平面位置及附近地貌和地物等情況，特別是與擋墻有干擾的建筑物的情況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向、其他防護與加固工程等。
參考文獻：
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