加筋土擋墻設(shè)計(jì)及算例1

加筋土擋土墻設(shè)計(jì)及算例主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)

加筋土擋土墻結(jié)構(gòu)計(jì)算步驟第三節(jié)加筋土擋土墻算例第一節(jié)

概述加筋土是在土中加入加筋材料（或稱筋帶）的一種復(fù)合土。在土中加入加筋材料可以提高土體的抗剪強(qiáng)度，增加土體工程的穩(wěn)定性。1965年法國普拉聶爾斯（Prageres）首次成功地修建了一座公路加筋擋墻。我國于1979年首次在云南建成加筋土擋墻試驗(yàn)工程。第一節(jié)

概述一、結(jié)構(gòu)與擋土原理擋土原理內(nèi)部穩(wěn)定：墻面所承受的水平土壓力依靠填料與拉筋的摩擦力平衡缺乏石料地區(qū)及大型填方工程；用于一般地區(qū)的路肩式和路堤式擋土墻，但不應(yīng)修建在滑坡、水流沖刷和崩塌等不良地質(zhì)地段。外部穩(wěn)定：復(fù)合結(jié)構(gòu)形成的土墻抵抗拉筋尾部填料所產(chǎn)生的土壓力適用條件第一節(jié)

概述二、加筋土擋土墻類型類型1、單面式加筋土擋土墻雙面式加筋土擋土墻

2、有臺(tái)階式加筋土擋土墻無臺(tái)階式加筋土擋土墻

3、有面板加筋土擋土墻無面板加筋土擋土墻第一節(jié)

概述三、加筋土加固機(jī)理基本原理：在土中沿應(yīng)變方向埋置具有撓性的拉筋材料，土與拉筋材料產(chǎn)生摩擦，使加筋土猶如具有某種程度的粘聚性，從而改良了土的力學(xué)特性。解釋和分析加筋土強(qiáng)度的兩種觀點(diǎn)第一節(jié)

概述摩擦加筋原理：加筋土視為組合材料，認(rèn)為加筋土是

復(fù)合體結(jié)構(gòu)（或稱錨定式結(jié)構(gòu)）莫爾－庫侖理論：加筋土視為均質(zhì)各向異性材料，認(rèn)為加筋土是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算車輛荷載換算的等代均布土層厚度h按下式計(jì)算：(一)車輛荷載換算∑G

——布置在B×

l0面積內(nèi)的輪載或履帶荷載，KN。B——荷載布置長度(m)。l0——荷載布置寬度（m）。r

——加筋體填土容重，kN／m3。①汽車—10級(jí)或汽車—15級(jí)作用時(shí)，取擋土墻分段長度，但不大于15m。

②汽車—20級(jí)作用時(shí)，取重車的擴(kuò)散長度，當(dāng)擋土墻分段長度在10m及以下時(shí)，擴(kuò)散長度不越過10m；擋土墻分段長度在10m以上時(shí)，擴(kuò)散長度不超過15m。③汽車—超20級(jí)作用時(shí)，取重車的擴(kuò)散長度，但不超過20m。1．B的取值規(guī)定第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算車輛的擴(kuò)散長度B按下式計(jì)算：

B=L'十a(chǎn)十(2H'十H)tan30°式中：L'—汽車或平板車的前后軸距(履帶車為零)，m；a—車輪或履帶的著地長度m；H'—加筋體上路堤高度m，如右圖所示；H—加筋體高度，m。第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算在內(nèi)部穩(wěn)定性分析中

2．L0的取值規(guī)定①當(dāng)活動(dòng)區(qū)進(jìn)入路基寬度時(shí)，分別用路基寬度和活動(dòng)區(qū)寬度計(jì)算等代土層厚度h，取h較大者所對(duì)應(yīng)的L0；②當(dāng)活動(dòng)區(qū)未進(jìn)入路基寬度時(shí)，取路基寬度。外部穩(wěn)定性驗(yàn)算取路基寬度。第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算拉筋斷裂造成擋土墻破壞拉筋強(qiáng)度不足拉筋與面板連接能力不足超載拉筋腐蝕拉筋與土間結(jié)合力不足造成擋土墻破壞因外部不穩(wěn)定造成擋土墻破壞地基承載力低沿基底抗滑穩(wěn)定性不足抗傾覆能力不夠內(nèi)部穩(wěn)定性計(jì)算外部穩(wěn)定性分析(二)加筋土擋土墻的破壞形式第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算筋條縱向拉應(yīng)力分布特征拉筋拉力的最大值在墻的內(nèi)部，T面/Tmax〈0.75。加筋土體中，最大拉力線通過墻面角，在擋土墻上部，最大拉力線與墻面的距離不大于0.3H。加筋土體中，最大拉力線就是可能的破裂面。最大拉力線的位置隨加筋土工程的幾何形狀、荷載情況、基礎(chǔ)形式、土與拉筋間的摩擦力等因素而變化。第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算在加筋體中，各層拉筋最大拉力點(diǎn)的連線就是可能的破壞面。為了簡化計(jì)算，近似地認(rèn)為破裂面是一條通過墻面板腳，在擋土墻的上部距面板背向距離為0.3H的折線，如圖簡化破裂面圖所示。第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算活動(dòng)區(qū)的土體具有將加筋條拔出土體的趨勢，該區(qū)摩擦力的方向指向墻外；破裂面把加筋體分成兩部分穩(wěn)定區(qū)的土體具有阻止加筋條被拔出的趨勢。該區(qū)加筋條表面的摩擦力方向指向墻內(nèi)。第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算(三)筋帶拉力與長度計(jì)算筋帶拉力與長度計(jì)算的基本方法是局部平衡法。局部平衡法的原理是根據(jù)作用在填料中最大拉應(yīng)力點(diǎn)上的應(yīng)力，計(jì)算筋帶最大拉應(yīng)力Tmax。如圖下圖所示，第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算路堤式擋土墻：路肩式擋土墻：一般情況下，距墻頂面深度為Zi的第i層拉筋所受的最大拉應(yīng)力Ti為：

在最大拉應(yīng)力點(diǎn)上不存在切應(yīng)力，主要是垂直應(yīng)力σv和水平應(yīng)力σH。加筋層某一深度的水平應(yīng)力σH用筋帶來局部平衡。γ1--擋土墻內(nèi)填土重度(kN/m3)；γ2--擋土墻上填土重度(kN/m3)；h—車輛荷載換算的等代土層厚度(ｍ)h1—擋土墻上填土載換算的等代土層厚度(ｍ)第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算筋帶的總長度由活動(dòng)區(qū)長度和錨固區(qū)長度兩部分組成。筋帶錨固長度計(jì)算不計(jì)車輛荷載引起的抗拔力，錨固長度按式(a)計(jì)算。(a)[Kf]—拉筋要求的抗拔穩(wěn)定系數(shù)，一般取1.2~2.0；f'—拉筋與填土的摩擦系數(shù)；bi—第i單元拉筋寬度總和(m)；Ti—拉筋所受拉力(kN)。

路肩式擋土墻路堤式擋土墻第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算拉筋總長度按照下式計(jì)算:L1i—第i層穩(wěn)定區(qū)內(nèi)筋材長度(m)L2i—第i層活動(dòng)區(qū)拉筋長度(m)當(dāng)時(shí)β—簡化破裂面的傾向部分與水平面的夾角當(dāng)時(shí)拉筋長度的實(shí)際設(shè)計(jì)采用值，可按下列原則并滿足擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定的要求統(tǒng)一、協(xié)調(diào)考慮采用。1、墻高小于3m時(shí)，采用等長拉筋，拉筋長度≥3.0m；

2、墻高大于3m時(shí)，拉筋最小長度≥0.8H，且≥5.0m；3、墻高大于3m時(shí)，可以考慮變換拉筋長度；

4、一處擋土墻拉筋不宜多于3種長度，相鄰不等長拉筋的長度差≥1.0m；5、采用鋼筋混凝土板條作為拉筋材料時(shí)，每節(jié)長度不宜大于2.0m。第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算（四）外部穩(wěn)定性計(jì)算加筋土擋土墻重力式擋土墻地基承載力抗滑移整體滑動(dòng)抗傾覆驗(yàn)算內(nèi)容第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算1、抗滑移穩(wěn)定性分析抗滑移穩(wěn)定系數(shù)2、抗傾覆穩(wěn)定性分析抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)水平抗滑力總和傾覆力矩總和抗傾覆力矩總和水平滑移力總和第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算地基承載力驗(yàn)算基底應(yīng)力（e≤L/6）（e＞L/6）3、地基承載力分析此時(shí)最小應(yīng)力為0不同地基偏心矩不同第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算4、整體抗滑承載力分析分析方法①條塊法②整體法第二節(jié)加筋擋墻結(jié)構(gòu)計(jì)算第三節(jié)加筋擋土墻算例（一）設(shè)計(jì)資料1.加筋土路肩墻墻高H=11m，分段長度為10m，形式為路肩式擋土墻。2.路基寬度B=41m，路面寬度B｀=39.5m?？芍坊访嬷g距離為0.75m。3.荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽車—超20級(jí)。4.加筋體填料：墻后填土均為砂土，砂土容重γ1=19KN/m3，計(jì)算內(nèi)摩擦角φ=35°。墻體采用矩形斷面，加筋體寬為14m。5.筋帶采用CAT鋼塑復(fù)合筋帶，寬度為30mm，厚度為2mm，容許拉應(yīng)力[σL]=80Mpa。CAT鋼塑復(fù)合筋帶的拉力系有多根高強(qiáng)鋼絲承擔(dān)，外包裹層塑料主要起保護(hù)作用6.土與筋帶之間的摩擦系數(shù)f*=0.4，加筋體與地基之間的摩擦系數(shù)f=0.4。7.地基為粘土，容許承載力根據(jù)地質(zhì)報(bào)告8.面板采用50×100cm板厚25cm，混凝土標(biāo)號(hào)為25號(hào)，筋帶節(jié)點(diǎn)水平間距和垂直間距分別為：Sx=0.5m，Sy=0.5m9.以荷載組合Ⅰ進(jìn)行計(jì)算（見下表），[Kf]=2.0。第三節(jié)加筋擋土墻算例（二）內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算1.筋帶受力計(jì)算1、因擋土墻形式為路肩式擋土墻，所以不考慮加筋體上部填土重力的等代土層厚度。2、只計(jì)算汽車—超20級(jí)重車荷載作用下的等代土層厚度hc。

（1）荷載布置長度B0的確定《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）的相關(guān)規(guī)定如下圖所示：第三節(jié)加筋擋土墻算例

汽車—超20級(jí)中的重車為550KN。

前后軸距：

L'=3+1.4+7+1.4=12.8m，車輪接地長度：a=0.2m，第三節(jié)加筋擋土墻算例由于擴(kuò)散長度B0'=19.35m<20m故取B0=B0'=19.35m因此，重車的擴(kuò)散長度B0'為：

B0'=L'+a+（2H'+H）tg30。

=12.8+0.2+（2×0+11）tg30°=19.35m（2）荷載布置寬度L0的確定根據(jù)《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ015-91）的規(guī)定，擋土墻在進(jìn)行內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先判斷活動(dòng)區(qū)是否進(jìn)入路基寬度，根據(jù)此情況決定L0的限值，由于0.3H=0.3×11=3.3m，故活動(dòng)區(qū)進(jìn)入路面寬度為2.55m，因此取路基全寬和活動(dòng)區(qū)寬度分別進(jìn)行計(jì)算等代均布土層厚度h。第三節(jié)加筋擋土墻算例由《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004）的相關(guān)規(guī)定：由圖可計(jì)算出路基全寬布置12輛車荷載，活動(dòng)區(qū)布置1輛車荷載。第三節(jié)加筋擋土墻算例第三節(jié)加筋擋土墻算例因?yàn)閔2>h1，故L0=3.3m；hc=h2=0.59m根據(jù)規(guī)范中公式：Ti=Ki（r1hi+r1hc）sxsy

計(jì)算得各層筋帶所受拉力列于表-1中Ki的計(jì)算按下列公式計(jì)算：第三節(jié)加筋擋土墻算例筋帶所受拉力計(jì)算表（垂直應(yīng)力均勻分布法）表—1加筋層號(hào)hi（m）kir1hi（kpa）r1hc（kpa）sxsyTi10.50.4139.511.210.252.1421.00.419.011.210.253.0231.50.38728.511.210.253.8442.00.37438.011.210.254.6052.50.36147.511.210.255.3063.00.34857.011.210.255.9373.50.33566.511.210.256.5184.00.32276.011.210.257.02第三節(jié)加筋擋土墻算例94.50.30985.511.210.257.47105.00.29695.011.210.257.86115.50.283104.511.210.258.19126.00.271114.011.210.258.48136.50.271123.511.210.259.13147.00.271133.011.210.259.77157.50.271142.511.210.2510.41168.00.27115211.210.2511.06178.50.271161.511.210.2511.70189.00.271171.011.210.2512.34第三節(jié)加筋擋土墻算例199.50.271180.511.210.2512.992010.00.27119011.210.2513.632110.50.271199.511.210.2514.282211.00.271209.011.210.2514.922.筋帶斷面計(jì)算根據(jù)公式（其中容許應(yīng)力提高系數(shù)K=1.0）計(jì)算并列入表-2中。筋帶斷面計(jì)算表（垂直應(yīng)力均勻分布法）表—2加筋層號(hào)拉力Ti（kn）斷面面積Ai（mm2）總寬度bi（mm）12.1426.7513.375第三節(jié)加筋擋土墻算例23.0237.7518.87533.8448.0024.0044.6057.5028.7555.3066.2533.12565.9374.12537.06376.5181.37540.68887.0287.7543.87597.4793.37546.688107.8698.2549.125118.19102.37551.188128.48106.0053.00第三節(jié)加筋擋土墻算例139.13114.12557.063149.77122.12561.0631510.41130.12565.0631611.06138.2569.1251711.70146.2573.1251812.34154.2577.1251912.99162.37581.1882013.63170.37585.1882114.28178.5089.252214.92186.5093.25第三節(jié)加筋擋土墻算例根據(jù)初步擬定的筋帶長度第1—6層為14m，第7—10層為10m，第11—13層為8m，第14—22層為6m，按公式:檢算的各層的抗拔穩(wěn)定系數(shù)列入表—3中。

3.筋帶長度計(jì)算抗拔穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算表（垂直應(yīng)力均勻分布法）表—3筋帶層號(hào)hi

（m）Ti（KN）Li（m）Loi（m）Lei（m）bi（m）r1hi（KPa）Kf10.52.14143.310.70.01349.50.51第三節(jié)加筋擋土墻算例21.03.02143.310.70.018919.01.0231.53.84143.310.70.02428.51.5242.04.60143.310.70.028838.02.0452.55.30143.310.70.033147.52.5463.05.93143.310.70.037157.03.0573.56.51103.36.70.040766.52.2384.07.02103.36.70.043976.02.5594.57.47103.36.70.046785.52.87105.07.86103.126.880.049195.03.27115.58.1982.865.140.0512104.52.69126.08.4882.605.40.053114.03.08第三節(jié)加筋擋土墻算例136.59.1382.345.660.0571123.53.50147.09.7762.083.920.0611133.02.61157.510.4161.824.180.0651142.52.98168.011.0661.564.440.0691152.03.37178.511.7061.304.70.0731161.53.79189.012.3461.044.960.0771171.04.24199.512.9960.785.220.0812180.54.712010.013.6360.525.480.0852190.05.212110.514.2860.265.740.0893199.55.732211.014.926060.09332096.27第三節(jié)加筋擋土墻算例從表—3可知除第1—3層筋帶抗拔穩(wěn)定系數(shù)Kf<[Kf]=2.0外其余各層的Kf值均大于2.0。為此采用Kf=2.0反求第1—3層筋帶所需總寬度bi第三節(jié)加筋擋土墻算例設(shè)計(jì)采用值：CAT鋼塑復(fù)合筋帶的用量應(yīng)以偶數(shù)的根數(shù)表示，因此需將計(jì)算筋帶數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而確定設(shè)計(jì)采用數(shù)量。根據(jù)采用的筋帶數(shù)量計(jì)算抗拔穩(wěn)定系數(shù)Kf的值。

將計(jì)算結(jié)果列入表—4中。

通過增加筋帶的總寬度來調(diào)節(jié)抗拔穩(wěn)定系數(shù)使之滿足大于或等于2.0的要求。第三節(jié)加筋擋土墻算例表—4筋帶層號(hào)筋帶計(jì)算寬度（m）筋帶數(shù)量筋帶總寬度bi（m）采用的Kf計(jì)算數(shù)量（根）采用數(shù)量（根）10.05261.7520.062.2820.03711.2420.063.2330.03151.0520.063.8140.02880.9620.064.2450.03311.1020.064.6060.03711.2420.064.9470.04071.3620.063.2880.04391.4620.063.48第三節(jié)加筋擋土墻算例90.04671.5620.063.68100.04911.6420.063.99110.05121.7120.063.15120.0531.7720.063.48130.05711.9020.063.67140.06112.0440.125.12150.06512.1740.125.49160.06912.3040.125.86170.07312.4440.126.23180.07712.5740.126.60190.08122.7140.126.96第三節(jié)加筋擋土墻算例200.08522.8440.127.33210.08932.9840.127.70220.09333.1140.128.07第三節(jié)加筋擋土墻算例(三)外部穩(wěn)定計(jì)算1.基底底面地基應(yīng)力驗(yàn)算按規(guī)范規(guī)定當(dāng)擋土墻進(jìn)行外部穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)L0的取值及等代土層厚度h布置的范圍均為路基全寬度第三節(jié)加筋擋土墻算例根據(jù)《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ015-9