加筋土擋墻設(shè)計(jì)方案報(bào)告

1、加筋土擋墻設(shè)計(jì)方案報(bào)告 學(xué)校：青島理工大學(xué) 學(xué)院：土木工程學(xué)院 參賽隊(duì)伍名稱：夢(mèng)聚隊(duì) 隊(duì)長(zhǎng)： 隊(duì)員： 隊(duì)長(zhǎng)聯(lián)系方式: 隊(duì)長(zhǎng)郵箱: 一、模型說(shuō)明及要求 加筋土擋墻設(shè)計(jì)，其具體做法為：用沙箱尺寸為75cm50cm50cm，填料為標(biāo)準(zhǔn)沙，加筋的筋帶為牛皮紙，擋土墻的面板為標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)紙，構(gòu)筑一段加筋土擋墻。根據(jù)題目要求，這里直接將加筋擋土墻看做長(zhǎng)為50 cm，高為50cm的單邊墻，以此為設(shè)計(jì)中考慮的模型。按比賽要求，此種狀態(tài)看作是極限狀態(tài)，在設(shè)計(jì)中取安全系數(shù)為1.0，不考慮工程重要性等級(jí)。假設(shè)超載為10千克，且均勻分布于土面,將均布荷載換算成當(dāng)量土重。假設(shè)牛皮紙?jiān)谑芾^(guò)程不會(huì)斷裂。二 、材料參數(shù)的取值

2、1、填土（標(biāo)準(zhǔn)砂）的物理力學(xué)參數(shù) 根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)資料可知：砂土重度=17kn/m3 ，內(nèi)摩擦角=35，黏聚力c=0。 2、筋帶的抗拉參數(shù) （1）筋帶每單位寬度的抗拉強(qiáng)度 f拉=3.5n/mm (2）筋帶（牛皮紙帶）與土體（標(biāo)準(zhǔn)砂）的摩擦系數(shù) =0.47說(shuō)明：所有的材料參數(shù)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料和相關(guān)文獻(xiàn)所取的平均值。 3、其他參數(shù)筋帶寬度b=3mm，h=50cm。 三 、土壓力沿墻高的分布及破裂面形狀按圖書(shū)館文獻(xiàn)基礎(chǔ)工程分析與設(shè)計(jì)（【美】約瑟夫e波勒斯）的理論介紹，采用圖、圖模型。 666665555圖擋土板上筋帶的布置圖1010101010 圖擋墻面板上土壓力分布圖 圖加筋土擋墻破裂面模型 四 、

3、擋土板（標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)紙板）上筋帶的布置實(shí)際工程中擋土板是混凝土板，有其強(qiáng)度參數(shù)和尺寸，競(jìng)賽中擋土板（標(biāo)準(zhǔn)型紙板）其強(qiáng)度難以確定，且理論計(jì)算所得土壓力值偏大，所需筋帶有效長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于試驗(yàn)所得值。所以我們按圖、圖所示規(guī)律，并考慮擋板變形及頂層加載等因素采用布筋9層，各層筋帶數(shù)為6條或5條間隔布置（共49條筋帶)，布筋形式如右圖所示（圖中紅點(diǎn)代表拉筋）。將筋帶的寬度定為3.0mm。五 、筋帶的布置、參數(shù)及拉力值計(jì)算1、按圖、圖所示規(guī)律和圖所示計(jì)算及布置筋帶。 （1）主要計(jì)算公式：fr=2(*zi)*(b*le)*ti*sf 式中zi深度（m）； 砂土重度；b筋條寬度（mm）； le筋條有效長(zhǎng)度；筋帶（牛皮

4、紙帶）與土體（標(biāo)準(zhǔn)砂）的摩擦系數(shù)； ti拉筋的拉力（n）； sf安全系數(shù)，取值為1.0。 （2）無(wú)黏性主動(dòng)土壓力 pa=1/2h2ka， 式中ka朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)，ka=tan2(45o-/2)。2、計(jì)算方法：（1）如圖所示，假設(shè)每條拉筋所承受的拉力為拉筋所在矩形區(qū)受到的砂土的主動(dòng)土壓力， 即任一層拉筋的單條拉筋拉力為： ti=(p0+zi)s矩形ka 式中 ti單條拉筋拉力；p0超載產(chǎn)生的壓力；砂土的重度；zi每層拉筋布置的深度； s矩形拉筋所在矩形區(qū)的面積；ka朗肯主動(dòng)土壓力系數(shù)，ka=tan2(45o-/2)。 計(jì)算結(jié)果如下表1所示。 （2）由fr=2(*zi)*(b*le)*=ti*

5、sf得le= ti*sf ,將數(shù)據(jù)帶入得到結(jié)果如下表1所示。 2(*zi)*b*（3）由圖和數(shù)學(xué)計(jì)算可得滑動(dòng)區(qū)拉筋長(zhǎng)度為： 當(dāng)zi21.2時(shí)，lr=15cm; 當(dāng)zi21.2時(shí)，lr=（50-zi）*tan(90o-)，式中=45o+/2. 將數(shù)據(jù)帶入公式所得結(jié)果如下表1所示。（4）拉筋總長(zhǎng)度 l=lr+le,最終計(jì)算結(jié)果如下表1所示。（5）每層拉筋總拉力 ti=n*ti,計(jì)算結(jié)果如下表1所示。表1：筋帶的布置、參數(shù)及拉力值筋條no.每層條數(shù)nzi(cm)每條拉筋拉力ti(n)筋條有效長(zhǎng)度le(cm)滑動(dòng)區(qū)拉筋長(zhǎng)lr(cm)拉筋總長(zhǎng)l（cm）每層拉筋拉力n*ti(n)1631.05 48.05

6、 1563.05 6.27 2592.91 57.66 1572.66 14.56 36153.81 48.05 1563.05 22.86 45216.23 57.66 1572.66 31.15 56276.57 48.05 11.97 60.02 39.44 6532.57.84 48.05 9.11 57.16 39.20 7637.57.49 40.04 6.51 46.55 44.96 8542.510.14 48.05 3.90 51.95 50.72 9647.59.41 40.04 1.30 41.34 56.48 ti=305.64 六、驗(yàn)證 上面我們已經(jīng)完成了對(duì)加筋土擋墻

7、的整體設(shè)計(jì),下面將從三個(gè)方面分別對(duì)它進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算和承載能力驗(yàn)算。 1、單個(gè)拉筋的抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算： 在本項(xiàng)設(shè)計(jì)中所采用的拉筋的抗拉強(qiáng)度均取為f拉=3.5n/mm，寬度均取為3mm，從上面的表一中可以看出拉筋承受的最大拉力為10.14n即第8層拉筋承受的拉力，只要驗(yàn)證改層筋條是否符合抗拉強(qiáng)度即可，則fmax=10.14/3=3.38n/mmf拉=3.5n/mm,所以所有拉筋均符合強(qiáng)度要求。 2、整體承載能力驗(yàn)證： 由圖及土壓力的計(jì)算公式得作用在擋土板上的主動(dòng)土壓力為 ea=1/2kapo+(po+h)kah=0.50.271261.3+(261.3+170000.5)0.2710.5=611.28n/m則作用在擋土板上的土的側(cè)向總壓力 f=ea0.5=305.64n又由步驟五中的表1求得各層鋼筋所產(chǎn)生的總摩擦力之和 ti=305.64n 則f=ti所以該設(shè)計(jì)方案符合整體承載能力要求。 3、滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)證： 假設(shè)加筋條是線性變化的，土體的單位寬度重量為w=hb。注意滑動(dòng)是土與土之間的滑動(dòng)，因此取 =tan。土體抵抗滑動(dòng)的抗力 fr=w*=w* tan, 滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)=fr/f. 查閱資料知，當(dāng)滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)大于1.3時(shí)，則加筋土體穩(wěn)定。七 參考資料及文獻(xiàn) 基礎(chǔ)工程分析與設(shè)計(jì)第五版