錨定板擋土墻

1、第七章 錨定板擋土墻第一節(jié) 概 述第二節(jié) 土壓力計算第三節(jié) 錨定板抗拔力計算第四節(jié) 構(gòu)件設(shè)計第五節(jié) 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析第一節(jié) 錨定板擋土墻概述n錨定板擋土結(jié)構(gòu)是一種的輕型支擋結(jié)構(gòu)。n可以用作擋土墻、橋臺、港口護岸工程。n錨定板結(jié)構(gòu)是我國鐵路部門首創(chuàng)的一種新型支擋結(jié)構(gòu)形式，它發(fā)展于70年代初期，1974年首次在太焦鐵路上使用，目前在鐵路部門已廣泛應(yīng)用，公路、水利、煤礦等部門也在立交橋臺、邊坡支擋、坡腳防護等多種工程中應(yīng)用。n錨定板擋土墻是由的一個整體。n在這個整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，存在著作用于，才能保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部的穩(wěn)定。n同時，在錨定板擋土墻的周圍邊界上，還存在著從邊界外部傳來的土壓力、活載以及結(jié)構(gòu)自重所產(chǎn)

2、生的作用力和摩擦力，這些外力也必須互相平衡，以保證錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性，防止發(fā)生滑動或蠕動。錨定板擋土墻和錨桿擋土墻比較n錨定板擋土墻和錨桿擋土墻一樣，也是。n但是，這種擋土墻與錨桿擋土墻又有著明顯的，錨桿擋土墻的錨桿必須錨固在穩(wěn)定的地層中，其抗拔力來源于錨桿與砂漿、孔壁地層之間的摩阻力；而錨定板擋土墻的拉桿及其端部的錨定板均埋設(shè)在回填土中，其抗拔力來源于錨定板前填土的被動抗力。因此，墻后側(cè)向土壓力通過墻面?zhèn)鹘o拉桿，后者則依靠錨定板在填土中的抗拔力抵抗側(cè)向土壓力，以維持擋土墻的平衡與穩(wěn)定。n在錨定板擋土墻中，錨定板擋土墻按墻面結(jié)構(gòu)形式可分為柱板式和壁板式兩種n柱板式擋土墻柱板式擋土墻的墻面

3、由肋柱與墻面由肋柱與擋土板拼裝而成擋土板拼裝而成，根據(jù)運輸和吊裝能力可采用單根肋柱，也可以分段拼接，上下肋柱之間用榫連接。按肋柱上的拉桿層數(shù)還可分為單層拉桿、雙層拉桿和多層拉桿錨定板擋土墻。n壁板式擋土墻壁板式擋土墻的墻面板墻面板(壁面板壁面板)可采用矩形或十字形板拼裝而可采用矩形或十字形板拼裝而成成，墻面板直接用拉桿與錨定板連接。錨定板擋土墻還有單級和多級之分n單級錨定板擋土墻的高度通常不大于6m。分級設(shè)計時，上、下兩級墻之間應(yīng)留有平臺，平臺寬度一般不小于l5m。n為了減少因上級墻肋柱下沉對下級墻拉桿的影響，上級墻肋柱與下級墻肋柱沿路線方向的位置應(yīng)該相互錯開n可以根據(jù)周圍環(huán)境及地質(zhì)地形條件設(shè)

4、計成錨定板和錨桿聯(lián)合使用的擋土墻。n上層拉桿利用錨定板錨固在新填土中，下層拉桿采用灌漿錨桿固定在原有邊坡內(nèi)。這樣可充分利用原有邊坡及新填路基，發(fā)揮錨定板和錨桿的優(yōu)越性。錨定板擋土墻的主要特點n構(gòu)件斷面小、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、柔性大、工程量省、圬工數(shù)量少，構(gòu)件可預(yù)制，有利于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化和機械化施工。n它主要適用于承載力較低的軟弱地基和缺乏石料的地區(qū)，作路肩墻或路堤墻。n在滑坡、坍塌地段以及膨脹土地區(qū)不能使用。第二節(jié) 土壓力計算n現(xiàn)場實測和室內(nèi)模型試驗表明， 土壓力值大于庫倫主動土壓力計算值，但小于靜止土壓力值。簡化計算方法1： 在墻面系設(shè)計時，作用于墻背上的恒載土壓力E近似按靜止土壓力計算，但適當(dāng)給予

5、折減。簡化計算方法2： 仍按庫倫主動土壓力理論來計算作用于墻面系上的土壓力 ，再乘以大于1的系數(shù)m方法1作用于墻背上的恒載土壓力E近似按靜止土壓力計算，但適當(dāng)給予折減作用于墻背上。當(dāng)為雙級墻時，H應(yīng)為上下兩級墻高之和。n活載土壓應(yīng)力活載土壓應(yīng)力按活載引起的豎向土壓應(yīng)力與靜止土壓力系數(shù)相乘而得。n由于活載的影響隨深度的增加而減小，因此豎向土壓應(yīng)力按30的擴散角向下擴散?；钶d的土壓應(yīng)力則為：計算方法2： 仍按庫倫主動土壓力理論來計算作用于墻面系上的土壓力 ，再乘以大于1的系數(shù)mn 鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)物設(shè)計規(guī)則仍按庫倫主動土壓力理論來計算作用于墻面系上的土壓力。n計算時把柱板視為一般的剛性墻背，并忽略

6、拉桿的影響。而實際上，柱板并非剛性，同時由于柱板的變形受拉桿和錨定板的約束，其變形變形不可能使土壓力進入主動狀態(tài)不可能使土壓力進入主動狀態(tài)。因此，按庫倫土壓力理論計算時，需乘以大于1的系數(shù)m，以便使計算結(jié)果與實際土壓力接近。n根據(jù)目前錨定板擋土墻結(jié)構(gòu)工程實例所測得的結(jié)果與理論值比較，增大系數(shù)m值在1.201.40之間，即作用于錨定板擋土墻墻背上的土壓力為：第三節(jié) 錨定板抗拔力計算n 一、極限抗拔力極限抗拔力的基本概念 為了從原型拉拔試驗曲線上確定合理的抗拔力，首先應(yīng)確定極限抗拔力的判別標(biāo)準和方法。 判斷極限抗拔力的標(biāo)準有三種：極限穩(wěn)定抗拔力、局部破壞抗拔力和極限變形抗拔力。n 1極限穩(wěn)定抗拔力

7、n 當(dāng)錨定板所受拉力超過一定程度后，錨定板前土體中某一點的應(yīng)力狀態(tài)開始達到極限平衡，出現(xiàn)局部剪切作用和塑性區(qū)。隨著拉力不斷增大，錨定板周圍土體的塑性區(qū)繼續(xù)發(fā)展，直至塑性區(qū)連通之后，錨定板在土體中的位置將不能保持局部穩(wěn)定狀態(tài)。以錨定板在土體中能夠保持局部穩(wěn)定狀態(tài)的最大抗拔力作為極限穩(wěn)定抗拔力。 在現(xiàn)場試驗時是以位移速率作為判斷“穩(wěn)定”或“喪失穩(wěn)定”的界限。一般規(guī)定當(dāng)變位速率降至30min不超過0.1mm時即作為穩(wěn)定。當(dāng)某一級拉力施加3h后仍不能達到上述穩(wěn)定標(biāo)準，即認為喪失穩(wěn)定。其前一級拉力則為極限穩(wěn)定抗拔力。n 2局部破壞抗拔力 從錨定板拉拔試驗所得到的與地基荷載試驗的PS曲線形狀相似，其最后階

8、段往往是直線，而且這段曲線的斜率為最小。根據(jù)地基承載力中局部破壞承載力的概念和確定方法，在的標(biāo)準即n 3極限變形抗拔力n 不同的錨定板結(jié)構(gòu)物有不同的變形控制要求變形控制要求，如果錨定板受力后的位移量超過了結(jié)構(gòu)所能承受的極限變形值，該結(jié)構(gòu)物將會失去作用或破壞。n 因此，以錨定板的位移量不超過錨定板結(jié)構(gòu)的變形極限時的最大抗拔以錨定板的位移量不超過錨定板結(jié)構(gòu)的變形極限時的最大抗拔力力作為極限變形抗拔力，即確定極限抗拔力的第三種標(biāo)準第三種標(biāo)準。n 建議錨定板的位移量100mm作為變形的極限值，當(dāng)位移量超過100mm時，錨定板結(jié)構(gòu)將不能使用。n n 根據(jù)原型試驗的結(jié)果確定極限抗拔力時，往往需要。n 三種

9、標(biāo)準中應(yīng)優(yōu)先采用第一種標(biāo)準優(yōu)先采用第一種標(biāo)準，但由于試驗設(shè)備和時間所限，有很多試驗不能達到極限穩(wěn)定抗拔力，這時可采用第二種標(biāo)準試驗不能達到極限穩(wěn)定抗拔力，這時可采用第二種標(biāo)準。若采用前兩種標(biāo)準所得到的變形量超過了第三種標(biāo)準的極限變形值時變形量超過了第三種標(biāo)準的極限變形值時，則在錨定板尚未喪失穩(wěn)定之前，結(jié)構(gòu)物已不能承受，這時應(yīng)以第三種標(biāo)準確定以第三種標(biāo)準確定極限抗拔力。錨定板抗拔力計算n對于淺埋錨定板，由于錨定板的穩(wěn)定不是由抗拔力控制，而是由錨定板前被動抗力阻止板前土體破壞來控制，因此其抗拔力取決于錨定板前的被動土壓力。n深埋錨定板通過現(xiàn)場原型試驗確定 深埋錨定板單位面積容許抗拔力。二、深埋錨定

10、板容許抗拔力n容許抗拔力容許抗拔力是錨定板設(shè)計拉力的最大容許值，等于錨定板的極等于錨定板的極限抗拔力除以安全系數(shù)限抗拔力除以安全系數(shù)。安全系數(shù)安全系數(shù)的取值應(yīng)考慮影響抗拔力的各種因素的復(fù)雜程度及工程結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和重要程度。n 實測極限抗拔力是錨定板能承受的極限拉力，考慮到在實際工程中填土的不均勻性、墻面變形的影響、群錨的相互影響以及荷載的長期作用等因素，安全系數(shù)安全系數(shù)應(yīng)不小于2.53.0。采用局部破壞抗拔力標(biāo)準局部破壞抗拔力標(biāo)準的安全系數(shù)為2.5，采用極限變形抗拔力標(biāo)準極限變形抗拔力標(biāo)準的安全系數(shù)為3.0，二者所得到的容許抗拔力比較接近，大多數(shù)介于100150kPa之間。n 因此，在錨定板擋土

11、墻設(shè)計時，對于埋深在310m內(nèi)，一般砂性土或粘性土中的錨定板，其單位容許抗拔力建議值為TR=100150kPa，并按下表取值。第四節(jié) 構(gòu)件設(shè)計一、肋柱設(shè)計(一)構(gòu)造要求n肋柱間距肋柱間距視工地的起吊能力和錨定板的抗拔力而定，通常為1.52.5m，截面截面多采用矩形、T形、工字形等，截面寬度截面寬度不小于0.35m，厚度厚度不小于0.3m。每級肋柱高肋柱高一般為35m，上下兩級肋柱接頭常用榫接兩級肋柱接頭常用榫接，也可以做成平臺并相互錯開。混凝土標(biāo)號不應(yīng)低于C20。n肋柱應(yīng)設(shè)置拉桿穿過的孔道，并將孔道做成橢圓孔或圓孔，其直徑大于拉桿直徑，空隙用砂漿填塞。n肋柱與基礎(chǔ)肋柱與基礎(chǔ)(地基地基)的連接的

12、連接狀況視地基承載力、地基的堅硬情況及埋深確定，一般可設(shè)計為自由端、鉸支端自由端、鉸支端，如埋置較深，且如埋置較深，且?guī)r石堅硬，可視為固定端。巖石堅硬，可視為固定端。n肋柱嚴禁前傾，應(yīng)適當(dāng)后仰肋柱嚴禁前傾，應(yīng)適當(dāng)后仰，其仰斜度宜為1 ：0.05。 肋柱的內(nèi)力計算可根據(jù)肋柱上設(shè)置的拉桿層數(shù)、上下肋柱間及肋柱與基礎(chǔ)的連接狀況等按以下幾種情況考慮。1按單跨梁計算肋柱內(nèi)力n 當(dāng)肋柱上設(shè)置兩層拉桿兩層拉桿并且肋柱平置于基礎(chǔ)之上或者與下級肋柱用榫連接榫連接時，可將柱底視為自由端，肋柱為單跨梁，按兩端懸出的簡支梁柱底視為自由端，肋柱為單跨梁，按兩端懸出的簡支梁計算其彎矩、剪力及支座反力計算其彎矩、剪力及支座

13、反力。 2按連續(xù)梁計算肋柱內(nèi)力n 當(dāng)肋柱上設(shè)置三層或三層以上拉桿三層或三層以上拉桿；或者雖然是雙層拉桿，但采用雙層拉桿，但采用條形或分離式杯座基礎(chǔ)，肋柱下端插入杯座較深，形成鉸支時，則應(yīng)按條形或分離式杯座基礎(chǔ)，肋柱下端插入杯座較深，形成鉸支時，則應(yīng)按連續(xù)梁連續(xù)梁計算肋柱彎矩、剪力及支座反力。如果肋柱各支座在受力后的水平變形量相同，則可按剛性支承連續(xù)梁進行計算。但是由于各支承點的變形是由填土和拉桿的變形組成的，一般情況下，各支座變形量是不相同的，因而應(yīng)按彈性支承連續(xù)梁計算肋柱內(nèi)力。三、錨定板設(shè)計第五節(jié)第五節(jié) 認為BCD為最危險滑動面。對于單層錨定板擋土墻。根據(jù)作用于隔離體ABCV上的外力及平衡關(guān)

14、系，可求得拉桿的最大拉力T，其水平分力Th為：第七章 錨定板擋土墻 重點內(nèi)容n錨定板擋土墻作用機理和工程特點n錨定板擋土墻計算方法n錨定板抗拔力計算方法n錨定板擋土墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析 克朗茲理論習(xí) 題1.錨定板擋土結(jié)構(gòu)是一種的輕型支擋結(jié)構(gòu)。錨定板擋土墻是由的一個整體。2.錨桿擋土墻的錨桿必須錨固在 中，其抗拔力來源于 ；3.而錨定板擋土墻的拉桿及其端部的錨定板均埋設(shè)在 中，其抗拔力來源于 。因此，墻后側(cè)向土壓力通過墻面?zhèn)鹘o ，后者則依靠 抵抗側(cè)向土壓力，以維持擋土墻的平衡與穩(wěn)定。 在錨定板擋土墻中，4.錨定板擋土墻土壓力值 庫倫主動土壓力計算值，但 靜止土壓力值。 在墻面系設(shè)計時，作用于墻背上的恒

15、載土壓力E近似按靜止土壓力計算，但適當(dāng)給予 （增加/折減）。 也可以按庫倫主動土壓力理論來計算作用于墻面系上的土壓力 ，再乘以 1的系數(shù)m。5.錨定板擋土墻恒載土壓力可以簡化為 （梯形/三角形/拋物線形） 6.判斷極限抗拔力的標(biāo)準有三種： 抗拔力、 抗拔力和 抗拔力。三種標(biāo)準中應(yīng)優(yōu)先采用優(yōu)先采用 ，但由于試驗設(shè)備和時間所限，有很多試驗不能達到極限穩(wěn)定抗拔力，這時可采試驗不能達到極限穩(wěn)定抗拔力，這時可采用用 。若采用前兩種標(biāo)準所得到的變形量超過了第三種標(biāo)準的極變形量超過了第三種標(biāo)準的極限變形值時限變形值時，則在錨定板尚未喪失穩(wěn)定之前，結(jié)構(gòu)物已不能承受，這時應(yīng)以以 確定確定極限抗拔力。7.對于淺埋錨定板，由于錨定板的穩(wěn)定由 （抗拔力控制/錨定板前被動抗力阻止板前土體破壞）來控制，因此其抗拔力取決于 。深埋錨定板抗拔力通過 （現(xiàn)場原型試驗/理論分析）確定。8.肋柱的內(nèi)力計